GMDSS通信設備與業務第二章電波傳播與天線

航海學院通信教研室2.1電波輻射和傳播2.2各波段電波傳播的特點2.3無線電通信的基本概念2.1電波輻射和傳播途徑一.電波的形成與波段劃分1.電波的形成—交變電磁場的傳播.2.波段劃分:

λ=ν·T=ν/?ν=?·λ=C，其中C=3x108m/s波段名稱波長范圍:天線高度波段名稱頻率范圍極長波>100km極低頻(ELF)<3kHz超長波100~10km甚低頻(VLF)3~30kHz長波10~1km低頻(LF)30~300kHz中波1000~100m中頻(MF)415K-4000KHZ:中近白100-150晚上250NM300~3000kHz短波100~10mHF)4000高頻(4000-27500K:中遠3~30MHz超短波10~1m甚高頻(VHF)156-174M：近距離20-50NM(25)30~300MHz微波分米波10~1dm(1G-10G)特高頻(UHF)----衛星通信SESMES---SAT:L波段-上1.6G/下1.5G300~3000MHz厘米波10~1cm超高頻(SHF)CES---SAT:C波段-上6G/下4GRADAR—X:9G—3公分/S:3G—10公分3~30GHz毫米波10~1mm極高頻(EHF)30~300GHz1.地波傳播2.空間波傳播3.電離層波(天波)3.船用通信波段

MF;HF;VHF;微波.注意：船岸間常規通信使用頻道（CH:Channel)---成對頻率PairedFrequency)---TX/RX----查找無線電信號書第一卷：海岸電臺表MaritimeRadiostation);船岸間遇險通信/船船間常規通信：使用收發同頻p42二.電波傳播途徑:是無線電波波段劃分的主要依據電波沿地球表面傳播,波長越長繞射距離越遠（波長遠大于障礙物尺寸，繞射能力強）.地面電性能參數隨時間變化小,地形地貌穩定,地波傳播可靠穩定.注意:信號頻率越大，地面吸收作用越大，作用距離小1.地波傳播:MF主要依靠地波傳播，晚上可以通過天波和地波傳播極長波\超長波\長波:λ=1km～100km,傳播幾千～幾萬km.中波(MF):

λ=100m～

1000m,傳播幾百km.短波(HF):

λ=10m～

100m,傳播<100km.超短波\微波:

λ<10m,不能以地波形式傳播.地波傳輸中各種波長傳輸特點電波在空間沿直線視距離或沿地面反射傳播.收發天線架設越高,傳播距離越遠.注意：傳播距離取決于收發設備天線的高度。1)短波及波長更長的波段:不能以空間波形式傳播.

2)超短波和微波:以空間波傳播.

2.空間波傳播:VHF和衛星通信VHF:156M-174M衛星通信：1G-10G(最佳衛星通信波段）空間波的視距

超短波和微波:以空間波傳播.

電波經電離層反射達到接收端.

1)電離層:

60~300km大氣層中氣體分子→太陽紫外線輻射→產生電離→正負離子和自由電子→形成電離層.高度↑→電離度↑.

3.電離層ionosphere波(天波):HF主要依

靠

2)電離層劃分:

D\E\F1\F2層,在夜間D和F1層消失.電離層分布情況

3)電離層對電波的衰減:f↓→吸收↑,f↑→吸收↓.

f>

fmax

→穿透電離層；f＜

fmin

→被電離層吸收

fmin≤f天波≤fmax→天波（電離層波—中短波）

fmin——最低可用頻率fmax——最高可用頻率

f天波——最佳工作頻率注意：白天和夏季使用較高頻率，冬季和夜晚使用較低頻率（是白天夏季使用頻率的一半）。

●三、各波段電波傳播的特點（一）中波（MF）、長波（LF）1.長波：2.中波：

以地波傳播，工作穩定。白天—以地波傳播，不能以天波傳播，D層對MF波吸收。夜間—地波與天波并存，E層對天波反射，但存在衰落，這是由于天地波在接收點疊加造成的。

1.傳播：2.特點

3).存在衰落現象：（(原因是多徑傳輸+漫反射)

----克服衰落的方法(慢衰落）-----自動增益控制技術AGC(AutomaiticGaincontrol)_---保證輸出信號平穩地波和天波，主要靠天波傳播，在F層反射。1).地波傳播衰減大，傳播小于100km。2).天波傳播距離遠，但受電離層變化影響較大，傳播不夠穩定。（二）短波（HF）F層不穩定，不同路徑天波在接收點疊加→衰落。3).存在衰落現象

4).存在盲區效應（寂靜區）：天地波均不能覆蓋的區域。Workingfrequency----降低----作用距離變小注意：在不產生盲區的情況下，頻率越高越好!2.3無線電通信的基本概念一．通信系統模型

通信的目的就是傳遞信息，傳輸信息的系統稱為通信系統。在各種方式的通信中，利用電來傳遞信息的方式應用的最為廣泛。

信息源或稱信源就是信息的來源，從信息源而來的信息都是系統所要傳遞的對象，如語音、文字、圖像和數據等信息。發送設備就是一種變換器，把從信源送來的信息變換成電信號，并對這種電信號進一步轉換，使其變成適合相應系統信道所能傳遞的電信號，該電信號攜帶源信息。信道是信號傳輸的通道或稱傳輸的媒介，它可以是有線（如電纜）也可以是無線（如利用空間傳播的電磁波）。接收設備相對于發射設備是一種反變換器，它的作用是將發射端傳送來的電信號經過反轉換，恢復出源信號。信息宿或稱信宿是指語音、圖像和文字等信息的歸宿，它是信息的接收者。信宿可以是人或機器。利用無線電波傳輸信息的系統稱為無線電通信系統，無線電通信充分利用了不同波段無線電波傳播的特性，實現了在不同范圍內的信息傳遞。由信息源發出的信息經電路變換得到對應的電信號通常稱為基帶信號，即通信系統所要傳輸的原始電信息。為了實現信息由發射端到接收端的傳輸，任何無線電通信系統都要進行調制與解調。

信號帶寬:信號在頻率特性（頻域）上分布的范圍稱為信號的帶寬B信號。不同性質的信號具有不同的帶寬。

系統帶寬:通信系統提供的傳輸帶寬B系統應大于或等于所要傳輸信號的帶寬,系統帶寬的大小取決于該系統的調制方式和基帶信號帶寬的大小。

B系統>=B信號二、調制與解調Modem調制：無線通信系統在發射端將基帶信號搬移到所需較高頻率范圍的過程。調制后的信號適合以電磁波形式向外輻射，形成已調射頻波，到達接收端。解調：通信系統的接收端從收到的射頻信號中恢復發射端所傳輸信號的過程。解調的過程是調制的逆過程模擬信息的AM、FM、PM、SSB調制數字信息的ASK、FSK、PSK調制三．信號（Signal）/Noise=S/N信噪比(SN:Serialnumber系列號）定義：特點：通信系統中傳輸的含有用信息的電信號稱為信號。信號一般均具有較多的頻率成分，即具有一定頻帶寬度。不同性質的信號具有不同的帶寬。通信系統提供的傳輸帶寬應大于或等于所要傳輸信號的帶寬。1)表示信號的方法數學表達式波形圖頻譜圖——直觀、有效2)頻譜定義:3)頻譜圖:橫坐標------縱坐標------fu指組成信號的各種正弦信號,按頻率不同所存在的分布、排列情況。表示頻率表示各正弦分量的幅度關系4）.信號帶寬定義:正弦單音信號和脈沖信號譜線特點：FminFmaxB=Fmax-Fmin正弦單音信號只有一條譜線;脈沖信號則有無限多個譜線,占有無限大的帶寬。

工程上將譜線幅度下降到基波幅度1/10以下的所有諧波分量,忽略不計。故語音通信均存在程度不同的失真。定義:5）系統帶寬在不失真地傳遞信號的前提下,通信系統所必須擁有的足夠帶寬。系統帶寬越大,單位時間內傳輸的信息量也越大。系統帶寬主要取決于調制方式和調制信號的帶寬。在通信中要保證信號盡可能不失真,要求系統帶寬大于或等于信號的帶寬。四、噪聲及其表示

噪聲是指在接收機輸出終端上呈現的任何我們所不需要的無用信號。1)噪聲分類

按其來源噪聲可分為內部噪聲和外部干擾兩種類型。

（1）內部噪聲——由機內的元器件產生的無用信號，主要取決于高放的性能。有熱噪聲和散彈噪聲兩種。散彈噪聲是由真空電子管和半導體器件中電子發射的不均勻性引起的。

（2）外部干擾—來自接收機外的無用信號。

工業干擾天電干擾宇宙干擾電臺干擾—由電氣設備中電流或電壓急劇變化引起。屬脈沖干擾，對MF波段影響較大?！纱髿鈱又懈鞣N電騷動引起。以雷電為主，集中影響20MHz以下波段?！獊碜杂钪婵臻g各天體產生的電磁輻射。集中在30~60MHz。—來自其他無線電發射臺。因短波波段電臺多，信道擁擠，故影響較大。2)噪聲的表示：信噪比和噪聲系數（1）信噪比特點：(S/N)——信號與噪聲的比值。通常用功率比來表示。

S/N=PS/PN可說明信號的質量好壞，但不能反映出設備對信號質量的影響。（2）噪聲系數(NF)—衡量接收機的好壞

NF≥1Si/NiSo/NoNF=指當網絡的輸入端接上一個標準信號源時,其輸入端信噪比