无线电信号及其分类

有线与无线通信

通信:指信息的交流与传递。

有线通信:用导向性传输媒体,即信息流沿着固体媒体传播。

例如电报、座机都是沿导线传送信号。

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无线通信:用非导向性传输媒体,即在自由空间中被传播。分为红外线、电磁波等。其中利用电磁波传输信息称为无线电通信

例如:广播、手机、卫星等。


无线电通信分类

电磁波从发射天线辐射出去后,经过自由空间到达接收天线的传输途径可分为两大类:地波天波

  • 地波

可分为两类:一个是地面波,信号沿着地面传输;一个是空间波,接收信号由直射波与反射波组成。

地面波传播:由于地球可以看成一个巨大的导体,电磁波可以绕着地球传播。且地面波频率越低,其损耗也越低,故一般为长波或超长波。性能相对于天波来说较稳定,传播途中有障碍物时可以绕过去。

  • 天波

视线传播:为频率较高的超短波及其更高频率的无线电波,主要沿空间直线传播。由于地球曲率的原因,视线传播的距离有限,一般为视线距离。(为了传远,通常将天线架高)

遇到障碍物时偏离原路径或者被反射,而不能继续沿地平线或者绕过障碍物传播。

电离层反射传播:电离层为地球大气的一个电离区域,离地面60km以上。电磁波到达电离层后会被反射。

此时影响传播因素:

①与电离层有关。

电离层容易受天气状况影响,故电离层反射传播受外部影响大。

②电磁波频率不能太高,也不能太低。

频率太高会直接穿过电离层,无反射作用。频率太低信号衰减会比较大,甚至无法到达电离层。

对流层散射传播:在对流层,空气密度稀薄,有大气现象产生(如:风雨雷电)。当电磁波到达后有散射现象。

散射具有很强的方向性和随机性,受外界影响大。传播距离约为100~500km,适合频率:400~6000MHz之间。


信号的调制

调制:在发射端把信号变换成适合于在信道(传输链路)中进行传输的形式的一种过程。通常将消息信号放到一个载波上,这个载波更适合在信道里传播 (相当于送快递时,将快递装进快递车里)。

  • 调制的必要性

为什么要将信号放到载波上,让这个载波发射?

一般情况下,载波频率>>所需传输信号频率。根据天线理论:为了要有效传播电磁波,要求天线的高度d与所传播的电磁波波长λ之间的关系如下:

d ≥λ/10

以话音通信为例,我们要传递话音信号,而话音信号主要频率范围集中在:300~3400Hz。由c=fλ可知,波长范围为:10^5~10^6m。则天线高度要高达:10^4~10^5m,显然不可能。故我们需要提高发射信号的频率。

即使话音信号能够有效的传播,在信道里头公用一个频率(人说话的频率基本一样),相互会产生干扰,接收端无法区分。

基于以上两个原因,在进行无线通信时要采用调制。

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