《短波通信系统》PPT课件

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1、第2章短波通信系统本章介绍短波传输的特性与特点短波通信技术系统及发展本章主要内容：（1）短波通信的特点；（2）短波通信的常用调制方式；单边带通信和调频通信的概念、基本原理、系统组成；（3）数据信号在短波信道上的传输问题；（4）重点介绍高频自适应和扩展频谱通信的原理及其在现代通信设备中的应用。本章要求：1掌握短波通信的特点。理解多径传播对通信系统性能的影响。2理解短波通信的调制方式，掌握单边带通信和调频通信的概念、基本原理、系统组成。4理解数据信号在短波信道上的传输问题。5了解高频自适应和扩展频谱通信的原理及

2、其在现代通信设备中的应用。2.1概述短波通信也称为高频（HF）无线电通信是指利用波长为100m～10m（频率为3MHz～30MHz）的电磁波进行的无线电通信。一般也把中波的高频段（1.5MHz～3MHz）归到短波波段，所以现有的许多短波通信设备，其波段范围往往扩展到1.5MHz～30MHz。短波通信被广泛地用于气象、通信导航等部门。一、短波传输特性1短波的传播形式短波主要靠电离层反射（天波）传播，也可以和长、中波一样靠地波进行短距离几十公里以内传播。电波各种传播形式的特性简介（1）地波传播形式地波传播形式的

3、频率范围大约是1.5MHz～5MHz。地波的衰减随着频率的升高而增大，传播距离和传播路径上媒介的电参数密切相关。不宜用做无线电广播或远距离通信。主要用在长距离点与点之间的通信，如船舶助航用。（2）天波传播形式天波靠电离层反射传播，可以进行远距离传播，可以超越丘陵地带，还可以在地波传播无效的很短的距离内建立无线电通信线路。所以对于短波通信线路，天波传播较地波传播更有意义。2大气电离层的结构电离层由围绕地球的处于不同高度的3个导电层组成的，这3个导电层分别称为D层、E层、F层。各导电层对短波传播的影响（l）D层

4、：D层是最低层，在地球上空60km～90km高度处。白天存在，夜间消失，所以在夜间不再对短波通信产生影响。D层中的衰减量远大于E层、F层中的，所以也称D层为吸收层。（2）E层：在地球上空100km～120km高度处，最大电子密度发生在110km处，白天基本不变。在通信线路设计和计算时，以110km作为E层高度。E层实际上对短波传播不起作用。（3）F层：为反射层，在一般情况下，远距离短波通信都选用F层作为反射层。白天电离层包含D、E、F1和F2层，白天F层有两层：F1层位于地球上空170km～220km高度处

5、，F2层位于地球上空225km～450km高度处。F2层在日落以后没有完全消失，仍保持剩余的电离，夜间F2层的电子密度较白天降低了一个数量级，所以夜间能反射的频率远低于白天。由此可以看出，若要保持昼夜短波通信，其工作频率必须昼夜更换，而且一般情况下夜间工作频率远低于白天工作频率。二短波电离层传播的基本特性1最高可用频率（MUF）—电波斜射至电离层的入射角；d—通信线路的长度；h’—电波反射点处电离层的虚高。关于MUF的几点结论：（1）通信距离、反射层的电离密度改变，其MUF值改变。（2）当选用MUF作为工作

6、频率时，一般情况下可能获得最佳接收。（3）一般情况下，FOT=0.85MUF。（4）实际通信线路白天和夜间各选用一个频率即可。2传输模式传输模式有单跳、多跳。依靠单电离层或多电离层反射构成电磁波传输路径。当通信距离＞2500km时，往往采用多跳，以获得较大的仰角。如利用F2反射一次，称为1F2传输模式。3多径传播多径传播：指电波通过若干条路径到达接收端。多径延时：多径延时是指电波在同一方向沿着不同路径传播时，到达接收端同一脉冲的各条射线间最大的允许延时差值。统计表明，一般延时差大于5ms的仅占0.5%。多径

7、延时有下列特征：（a）多径延时随着工作频率偏离MUF的增大而增大；（b）多径延时和通信距离存在一定关系；（c）多径延时随时间变化，因为电离层的电子密度随时间变化，从而使MUF随时间变化。4衰落在短波通信的接收端，信号振幅总是呈现忽大忽小的随机变化，这种现象称为“衰落”。在短波传播中，衰落有快衰落和慢衰落之分。连续出现持续时间仅几分之一秒的信号起伏称为快衰落，持续时间比较长的衰落（可能达1小时或者更长）称为慢衰落。衰落的种类（依衰落原因划分）（1）干涉衰落：由于多径传播，到达接收端的若干个信号的时间不同而造成

8、的衰落。（2）吸收衰落：产生的原因是D层衰减特性的慢变化。（3）极化衰落干涉衰落的特征：l）具有明显的频率选择性，只对某一单个频率或一个几百赫兹的窄频带（频段宽度不超过300Hz）产生影响。2）快衰落信号的电场强度振幅服从瑞利分布。指电场强度达到或超过电场强度中值Emed的时间为整个观察时间的50%。3）干涉衰落的速率（也称衰落速率）大约为10～20次／分，衰落深度可达40dB，偶尔达80dB。衰落持续时间通常在