短波和超短波教材课件.ppt

1、 短波通信系统和超短波通信系统一、无线电通信二、短波通信系统三、超短波通信系统定义：无线电通信是指利用无线电波传播信息的通信方式优点：与有线通信方式相比，无线电通信具有通信建立迅速、通信距离远、机动灵活和组网容易等优点缺点：衰落严重，易受天电等外界干扰，容易被截获和窃听等应用：主要用于电报、电话、传真、广播和电视等各种信息 传输系统，广泛地应用于地面、空中、海上和空间通 信。一、无线电通信无线电通信的分类：按工作频段划分为12个波段 极长波、超长波、特长波、甚长波、长波、中波、短波、超短波和微波。根据无线电波的不同波段和传播模式 无线电通信主要分为短波通信、超短波通信、微 波中继通信、移动通信

2、、卫星通信等。序号频段名称频率范围波段名称波长范围1极低频（ELF）330Hz极长波10010Mm2超低频（SLF）30300Hz超长波101Mm3特低频（ULF）3003000Hz特长波1000100km4甚低频（VLF）330KHz甚长波（万米波）10010km5低频（LF）30300KHz长波（千米波）101km6中频（MF）3003000KHz中波（百米波）1000100m7高频（HF）330MHz短波（十米波）10010m8甚高频（VHF）30300MHz超短波（米波）101m9特高频（UHF）3003000MHz分米波微波101dm10超高频（SHF）330GHz厘米波101cm1

3、1极高频（EHF）30300GHz毫米波101mm12至高频3003000GHz丝米波101丝米u短波通信（又称高频通信，HF）:是利用频率在3-30MHz的电磁波进行的无线电通信，实际上，人们也把中波的高频频段1.5-3MHz归到短波波段，所以现有的许多短波通信设备，其频段范围往往扩展到1.5-30MHz。u超短波通信：是指利用波长为10-1m（频率为30-300MHz）的电磁波进行的无线电通信。由于超短波的波长在1-10m之间，所以也称为米波通信。整个超短波的频带宽度是270MHz，是短波频带宽度的将近10倍。由于频带相对较宽，被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、导航、移动通信、军事通信

4、等领域。u微波中继通信：是利用300MHz以上频段的电磁波进行无线电通信的一种方式。使用的是分米波和厘米波波段，这种通信方式采用的是视距传输方式，受地形和天线高度的限制，相邻两站之间的通信距离有限（一般在30公里左右）。利用这种通信方式进行远距离的通信，必须建立一系列的中继站，这也是中继（接力）通信的由来。u卫星通信：是利用通信卫星作为中继站实现地球上各点之间的通信。主要通信业务是电话、电报、电视、传真和数据传输。卫星通信可以只经过一颗卫星，由卫星通信地球站向卫星传输的上行线路和卫星向地球站传输的下行线来完成，也可以经过多颗卫星和多条上、下行线路。卫星通信是20世纪60年代中期航天技术与通信技

5、术相结合产生的新的通信手段。u移动通信：是指通信的双方或至少一方在移动中进行的信息交换和传输方式。工作在超短波或微波波段。u散射通信：是指利用大气层不均匀介质对电磁波的再辐射（散射或反射）作用进行的超视距无线电通信。散射通信包括对流层散射通信、电离层散射通信和流星余迹通信。在很早以前，3G网络还没在大陆使用的时候，那时我们用的都是2G的网络，那时的电信还只有小灵通，那时的CDMA还是属于联通公司的，但后来联通因为没把CDMA业务经营好，所以就将其卖给了中国电信，于是乎，中国电信的手机业务开始慢慢的发展起来了。就在3年前，中国大陆开始发放3G牌照后，中国的3大运营商出现了这样一个局面:中国移动：

6、GSM、TD-SCDMA中国联通：GSM、WCDMA中国电信：CDMA、CDMA2000GSM：也就是我们常说的2G模式，属于第2代蜂窝移动通信技术，其使用频率在800MHz1800MHz左右。因为2G时代的中国移动和中国联通都是使用的GSM通信技术，所以这也是为什么你的一部支持GSM的手机可以同时使用中国移动和中国联通这两家运营商的2G手机号码。TD-SCDMA：这是中国移动自家研发的3G通信技术，不过因为消费者接受度较低，不知道是因为技术的原因，还是因为是国产的原因，总之市场反响不是很强烈，而这也导至了3G市场上面，中国移动表现平平的一个原因所在。WCDMA：这是外国佬研制出来的一种3G通

7、信技术，目前市场上面的3G通信技术有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA，其中普及和消费者接受度比较高的就是WCDMA了。因为它的出来时间比较早，而且在国外也已经运行多年，算是比较成熟的一种3G技术了。其工作的频率在1900MHz2100MHz左右，在中国大陆发放3G运营牌照的时候，中国联通就获得了该标准的运营资格，而这也是为什么中国联通在3G市场上要优于中国移动的原因了。CDMA：这种通行技术较先运行于中国联通公司，工作频率上下行都在800MHz左右，当时中国联通把它定位于一些高端用户群体，还说什么幅射小等诸多优点。但因为其基站不是很多，所以导至这种手机在较偏的地区的信号并不是很好

8、。后来联通把这个搞亏了，于是就卖给了中国电信，而中国电信也改变了联通以前走的高端路线，将CDMA手机带到了大众消费者手中（比如装宽带，送手机），后来中国电信停止了小灵通后，就开始发展CDMA手机业务，而这也是为什么我们平常用的手机不支持电信卡的原因，因为大部份手机不支持这个模式。CDMA2000：这也是3G通信标准之一，在几年前中国发放3G牌照的时候，将这个牌照发放给了中国电信，但因为中国目前所运营的3种3G模式都互不兼容，所以我们平常市场上支持该模式的手机也比较少。总的来说，现在市场上的中高端手机普遍都支持两种模式，它们的组合模式是：中国移动：GSM、TD-SCDMA中国联通：GSM、WCD

9、MA中国电信：CDMA、CDMA2000其中基于中国联通的GSM和WCDMA模式的手机比较多，而其它两种基本上比较少。3G卡，就是支持3G网络。如：186开头的联通3G卡，插在支持WCDMA（联通3G）的手机，就实现3G上网；189开头的电信3G卡，插在支持CDMA2000（电信3G）的手机，就实现3G上网。2G卡，只支持2G网络。但是，对于移动，无论是2G/3G卡，只要手机支持TD-SCDMA（移动3G）网络，都可上移动3G网。经过二十多年长期的发展，我国的通信业逐渐形成了2G/3G/4G并存的局面，手机通讯信号传输都是通过一定频率传输的，而三大运营商所拥有的频率和网络制式不尽相同，这就造成

10、同一部手机在三大运营商之间可能不通用。对于4G网络，目前4G网络（LTE）分为TDD和FDD两种模式，这两种模式支持的频段是不一样的，他们是这样划分的。FDD-LTE：TDD-LTE：中国移动TD-LTE：支持频段38、39、40中国联通TD-LTE：支持频段40、41中国电信TD-LTE：支持频段40、41中国联通FDD-LTE：支持频段3中国电信FDD-LTE：支持频段3n无线电通信简史 无线电通信起源于19世纪末。1865年，英国人麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，并证明在真空中它是以光速传播的。德国人赫兹于1888年用试验方法实现了电磁波的产生和接收。1896年，意大利人马可尼和俄国

11、人波波夫分别进行了无线电通信试验，并研制成无线电收发报机。随着真空器件的出现，无线电通信得到迅速发展。随着无线电通信技术的发展，无线电接力通信、卫星通信、毫米波通信等相继发展起来。1931年，在英国多佛尔与法国加来之间建立了世界上第一条超短波接力通信线路。20世纪50年代，出现了1GHz以上频段的小容量微波接力通信系统。到20世纪70年代，数字微波接力通信系统逐步完善，到80年代，毫米波波段开始应用于接力通信。美国贝尔实验室于1952年首先提出对流层散射超视距通信设想，20世纪60年代以后，散射通信得到很大的发展。在卫星通信方面,1957年10月，原苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星；19

12、58年美国发射了世界上第一颗通信卫星“斯科尔”，开始了卫星通信的试验阶段；1965年美国发射对地静止卫星“国际通信卫星-1”号及原苏联发射对地非静止卫星“闪电-1”号的成功，标志着卫星通信进入实用阶段。20世纪70年代，卫星通信进一步向各应用领域扩展。例如，美国现已拥有“国防通信卫星”、“舰队通信卫星”、“Milstar”等多个使用不同频段具有不同用途的军用卫星通信系统，卫星通信现已成为美国全球军事通信的重要手段。目前世界各国的长距离通信和国际通信中约有一半线路应用了无线电通信。根据电波的频率（波长）的不同，无线电波主要有以下四种传播方式：地波传播、天波传播、视距传播、散射传播。（1）地波传播

13、 地波传播方式是指无线电波沿地球表面传播。它主要用于中波以上的波段的近距离通信(按照地波传播的规律，在远距离通信时，波长越长越有利)。（2）天波传播 发射天线向空中发射电波，由高空电离层反射后到达接收点，这种方式称为天波传播。它是短波通信的主要传播方式。（3）直接波传播 直接波传播方式是指电波在发射天线和接收天线能互相“看见”的距离内的一种传播方式，故也称为视距传播。其传播的路径基本是直线。（4）散射传播 这种传播方式是利用对流层及电离层的不均匀性对电波的散射作用而实现的超视距传播。主要用于超短波和微波的远距离通信。(a)射线(b)(c)电离层(d)对流层 图 无线电波的主要传播方式（a）直射

14、传播;（b）地波传播;（c）天波传播;（d）散射传播二、短波通信系统 主要依靠天波和地波两种传播方式。地波传播方式受大地的吸收 地面对电波能量的吸收的大小与地面的导电性能和电波频率有关：地面的导电性越好，吸收越小；电波频率越低，损耗越小。具有绕射现象 地波在传播过程中能绕过障碍物而传播的现象，称为绕射。地波的绕射能力与电波的波长，障碍物的高低大小及波源所处的位置有关：波长越长，障碍物越低窄，地波的绕射能力越强。传播稳定 地表面的电性能及地貌、地物等并不随时间很快的变化。天波传播方式电离层的形式与结构云雨臭氧层O3温度气温随高度变化曲线对流层顶50平流层顶10中层顶90热层顶1000卫星流星10

15、102103104km磁层电离层平流层对流层珠穆朗玛峰107108109101010111012电子密度/个/m3DEF1F2长波可在D层反射下来，在夜晚由于D层消失，长波将在E层反射；中波将在E层反射，但在白天D层对电波的吸收较大，故中波仅能在夜间由E层反射；短波将在F层反射；而超短波则穿出电离层。F层E层D层长波中波短波100 km170 km300 km60 km70 km 现代短波通信系统一般由带自适应链路建立功能的收发信主机、自动天线耦合器、电源以及一些扩展设备，如高速数据调制解调器、大功率放大器等部分组成。收发信收发信主机主机电源电源自动天自动天线耦合线耦合器器A调制解调制解调器调

16、器扩展设扩展设备备500W功放功放自动天自动天线耦合线耦合器器B现代短波通信系统处于发射状态时音音频频放放大大调调制制载波载波混混频频1混混频频2激励激励1激励激励2线线性性放放大大功功率率放放大大处于接收状态时选选频频网网络络射射频频放放大大混混频频1混混频频2本振本振1本振本振2中中频频放放大大解解调调音音频频功功放放扬扬声声器器载波载波1在机动通信中的应用 在超短波通信距离有限，卫星通信受设备和话费制约的情况下，短波是很多用户解决远程移动通信的惟一手段。2在军事通信领域的应用 短波传输系统是国防通信网的重要组成部分之一，主要用于建立各级指挥员之间快速、直接指挥通信和陆、海、空军之间的协同

17、通信。它能保障方向不明、距离不等、位置不定的指挥员与作战部队之间的通信。短波通信系统的应用：超短波通信主要依靠地波传播和空间波视距传播。优点：频段宽，通信容量大；视距以外的不同网络电台可以用相同频率工作，不会相互干扰；可用方向性较强的天线，有利于抗干扰；受昼夜和季节变化的影响小，通信较稳定。缺点：通信距离较近；受地形影响较大，电波通过山岳、丘陵、丛林地带和建筑物时，会被部分吸收或阻挡，使通信困难或中断。三、超短波通信系统 逻辑控制部分发信通道部分频率合成器部分接收通道部分电源跳频保密单元 跳频技术是目前国内国际上比较成熟的一种技术。主要用于军用通信中，它可以有效的避开干扰，发挥通信效能。跳频的

18、载频受一个伪随机码的控制，在其工作带宽范围内，其频率合成器按伪随机码的随机规律不断改变频率。在接收端，接收机的频率合成器受伪随机码的控制，并保持与发射端的变化规律一致。超短波通信系统的主要应用：超短波通信主要靠直接波传播，通信距离一般不超过40-50公里。近距离语音通信靠地波传播，通信距离一般只有几公里。靠直接波传播的超短波通信，为了延长通信距离，通常在通信两地之间设立若干个中间站，通过中间站的转发来实现超视距传播，这种通信方式称为无线电接力通信。此外也可采用其他传输机理或媒介来获得超视距的超短波通信，如散射通信、流星余迹通信、卫星通信等。1在移动通信中的应用 超短波波长较短，因而收发天线尺寸

19、可以较小。在短距离通信时，只需要配备很小的通信设备，因此广泛应用于移动通信方式。20世纪80年代以来，与电话交换技术结合，移动电台可以通过电话交换机以拨号方式与其它移动电台构成双向通信电路，称作无线电话（或移动电话），并可与市话网互通，形成方便灵活的通信网。最小型的移动电台为手持式，重量不足1000克。2在县级防汛调度网和水库网中的应用 超短波网作用距离有限，但音质好，干扰小，机型小巧携带方便，移动方式通信，机动性好，最适合县级防汛调度网和水库网。3在水文遥测中的应用 无线通信方式最适合在水文遥测中的应用，现阶段主要有超短波（VHF）、微波及卫星通信三种方式。其中超短波通信是水文自动测报系统应用最广泛、最成功的一种通信方式。4在应急保障通信中的应用 我国目前传统的应急通信保障模式是由几家基础电信运营商的机动通信局或分队组成，以保障战备、抢险救灾和通信网络为主。除次之外，还有政府职能部门和公共服务事业单位的无线电通信网络。其中，既有模拟集群通信系统，也有数字集群通信系统，还有常规无线对讲通信系统。