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无线通信基础知识

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11 月 19, 2023 #无线通信

无线电波如何传播

移动通信的重要基础是无线电波的传播。 无线电波以各种方式从发射天线传播到接收天线。 我们根据无线电波的波长人为地将无线电波分为长波(波长1000米以上)和中波(波长1000米以上)。 100-1000米)、短波(波长10-100米)、超短波和微波(波长10米以下)等。为了更好地说明移动通信的问题,我们首先介绍一下移动通信的各种传播方式。无线电波:

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无线电波的传播特性

无线电波的传播特性

前面我们介绍了电磁波的各种传播方式。 这里,我们简单介绍一下各个频段的传播特性。 我们根据无线电波的波长人为地将无线电波分为长波(波长1000米以上)和中波(波长1000米以上)。 波长100-1000米)、短波(波长10-100米)、超短波和微波(波长10米以下)等。各频段的传播特性如下:

1.长波通讯:

长波是指频率为100-300KHz、相应波长为3-1km的电磁波。

由于长波的波长很长,地面的不平整以及其他参数的变化对长波传播的影响可以忽略不计。

当通信距离小于300km时,到达接收点的无线电波基本上都是表面波。

长波穿透电离层的深度很浅,受电离层变化的影响很小,电离层对长波的吸收不多。

因此,长波的传播相对稳定。 虽然长波通信在接收点的场强相当稳定,但它有两个重要的缺点:

① 由于面波衰减缓慢,发射站发射的面波对其他接收站有较强的干扰。

②天体干扰对长波接收影响严重,尤其是雷雨多的夏季。

2.中波通信

中波是指频率为300KHz-3MHz、相应波长在1km-100m范围内的电磁波。

中波可以以面波或天波的形式传播,这与长波相同。 然而,长波穿透电离层的深度非常浅,可以在电离层的下界面处反射。

中波比长波具有更高的频率,因此它们需要被反射到电离层更深的地方。

波长为3000-2000米的无线电通信通过无线或表面波传播。 接收场强非常稳定,可用于完成可靠的通信,如船舶通信、导航等。 波长2000-200m的中短波主要用于广播,因此该频段也称为广播频段。

3.短波通信

短波通信是一种波长在100米到10米之间、频率范围在3MHz到30MHz之间的无线电通信技术。

与长波和中波一样,短波也可以通过面波和天波传播。 由于短波频率较高,地面吸收较强,当与面波一起传播时,衰减很快。 一般来说,短波面波的距离只有几十公里,不适合远距离通信和广播。

与表面波相反,随着频率的增加,电离层中天波的损失减少。 因此,可以利用电离层的一次或多次天波反射来进行远距离无线电通信。

4、超短波通信

超短波是指频率为30-300MHz、相应波长在10m-1m范围内的电磁波。 .使用 30 至 300 MHz 频段无线电波传输信息的通信。

由于超短波的波长在1米至10米之间,所以又称为米波通信。 它主要依靠地面波传播和空间波视距传播。

整个超短波频段宽度为270 MHz,是短波频段宽度的10倍。 由于其频段较宽,广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、移动通信、军事通信等领域。

5.微波通讯

微波通信是使用微波、波长在1毫米到1米之间的电磁波的通信。

该波长范围内的电磁波对应的频率范围为300MHz(0.3GHz)~300GHz。 与同轴电缆通信、光纤通信、卫星通信等现代通信网络传输方式不同,微波通信直接利用微波作为通信介质。 它不需要固体介质,当两点之间的直线距离内没有障碍物时即可使用。 使用微波传送。

利用微波进行通信容量大、质量好、可以传输很远的距离。 因此,它是国家通信网的重要通信方式,也普遍适用于各种专用通信网。

超短波和微波

超短波和微波的频率很高,表面波衰减很大; 无线电波深入电离层,甚至无法反射回来。 因此,超短波和微波一般不采用表面波或天波,而仅采用空间波和散射波。 以及穿透外层空间的传播方式。

超短波和微波因其频带较宽而被广泛使用。 超短波广泛应用于电视、调频广播、雷达等领域。

使用微波通信时,可以同时传送数千个电话或几套电视节目,而不会互相干扰。

超短波和微波的传播特性存在一些差异,但基本相同。 它们主要在低空大气中进行视距传播。 因此,为了增加通信距离,一般将天线升起。

多普勒频移

多普勒效应以克里斯蒂安·多普勒 (Christian Doppler) 的名字命名,他于 1842 年首次提出了该理论。

他认为声波的频率随着声源向观察者移动而增加,随着声源远离观察者而降低。 一个常用的例子是火车,当它接近观察者时,它会发出比平时更大的声音。 当火车经过时,你可以听到尖叫声的变化。 警车警报器和赛车发动机也是如此。

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将声波视为定期发出的脉冲。 你可以想象,如果你每迈一步就发出一个脉冲,那么你面前的每一个脉冲都比你站着不动时更接近你自己。 身后的声源比静止时更远了一步。 也就是说,你前面的脉搏频率比平时高,而你后面的脉搏频率比平时低。

多普勒效应不仅适用于声波,还适用于所有类型的波形,包括光波。 科学家埃德温·哈勃利用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。 他发现来自遥远星系的光的频率越来越高,向光谱的红端移动。 这就是红多普勒频移或红移。 如果银河系向它移动,光线就会发生蓝移。

在卫星移动通信中,当飞机靠近卫星时,频率变高,当飞机远离卫星时,频率变低。 而且由于飞行器的速度非常快,所以在卫星移动通信中我们必须充分考虑“多普勒效应”。 另一方面,由于非对地静止卫星本身也具有较高的速度,因此对地静止卫星现在主要用于与飞机通信。 同时,为了避免这种影响导致我们的通信出现问题,我们必须做出各种技术方面的考虑。 它还增加了卫星移动通信的复杂性。

长波、中波、短波、超短波、微波传输距离

根据波长的不同,无线电通信大致可分为长波通信、中波通信、短波通信、超短波通信和微波通信。

长波主要沿地球表面传播(又称地波),也可在地面与电离层之间形成的波导中传播,传播距离可达数千公里甚至数万公里。 长波可以穿透海水和土壤,因此多用于海上、水下和地下的通信和导航服务。

中波白天主要依靠地面传播,夜间可由电离层反射传播。 中波通信主要用于广播和导航服务。

短波主要以天波的形式传播,可以被电离层反射一次或多次,传播距离可达数千公里甚至数万公里。 短波通信适用于应急、救灾通信和远距离跨洋通信。

超短波对电离层的穿透力较强,主要沿直线视线传播(直线视线是指波长越短,波绕过障碍物传播的能力越差,只能沿直线传播线路无障碍)。 天波传播方式比短波稳定,受季节和昼夜变化影响较小。 由于波长越短,频带越宽,超短波通信被广泛用于传输电视信号、调频广播、雷达、导航、移动通信等业务。

微波主要沿直线视线传播,但受地形、地物、雨、雪、雾的影响较大。 其传播性能稳定,传输带宽较宽,地面传播距离一般为数十公里。 它可以穿透电离层,扩散到空气中数万公里。 微波通信主要用于干线或支线无线通信、移动通信和卫星通信。