电磁波与无线电龙云亮

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1、第三章电磁波与无线电《电子信息技术导论》编制沈俐娜我们生活在电磁波的世界我们生活在电磁波的世界雷电无线广播移动通信移动电视电视广播雷达辐射卫星广播微波炉电磁环境第3章电磁波与无线电一、电磁波的发现二、电磁波的应用-无线通信三、电磁波的物理模型和参数四、电磁波的传播六、电磁波的其它应用五、天线提纲一、电磁波的发现1820年奥斯特发现电流产生磁场；1831年法拉蒂发现电磁感应现象；奇妙的电磁波安培楞次感应电流感应电动势动磁场电流磁场各自独立电场磁场一、电磁波的发现奇妙的电磁波无线电通信的奠基人麦克斯韦Maxwell（－1879）赫兹1864年1888年,德国人赫兹用这个火花产生电磁波的装置，证明

2、了人们怀疑与期待已久的电磁波存在。涡旋电场、位移电流预言电磁波存在这是二个波动方程电磁场不再独立1895年马可尼发明的无线电报，传输距离30米；1895年马可尼在陆地和拖船之间实现传输2公里的无线电报1897年马可尼获无线电报专利，建立无线电报公司；1901年12月12日马可尼在加拿大纽芬兰岛收到从英国Cornwall发出的无线信号，传输距离1700mile1900年专利《调谐电话》获得批准，同年公司改名为Marconi公司；1902年英国与加拿大之间正式开通了越洋无线电报通信电路1907年获诺贝尔物理奖二、电磁波的应用——马可尼Marconi马可尼电报机无线通信1904年英国物理学家弗莱明发

3、明电子真空二极管，(标志着世界从此进入了电子时代)开辟了模拟通信的新纪元。1906年弗雷斯特发明电子三极管放大；数年后用于长、中、短波的电报和电话。1918年阿姆斯特朗发明超外差调幅（AM）收音机。1920年AM广播在美国Pittsburgh开通。1929年英国BBC广播电视开通。1933年阿姆斯特朗发明调频制。1936年调频广播开播。无线寻呼系统无线电寻呼系统示意图俗称BB机系统，是一种单向传输通信系统。排队机编码器发送器控制中心结构图1.集群的概念把一些由各部门分散建立的专用通信网集中起来，统一建网和管理，并动态地利用分配给它们的有限个频道，以容纳数目更多的用户。是一种用于调度和指挥的专用

4、通信系统。2.特点①对网中的不同用户常常赋予不同的优先等级。②具有一定的限时功能，一次通话的限定时间大约为15～60秒(可根据业务情况调整)。③主要为无线用户之间服务，无线与有线用户间的通话业务，一般只允许其话务量占总业务量的5%～10%。④集群通信系统一般采用半双工方式，因而，一对移动用户之间进行通信只需占用一对频道。集群移动通信系统蜂窝移动通信短波通信、卫星通信、微波散射通信微波是指波长在１毫米至１米范围内的非电离辐射高频电磁波。微波频率很高已超过临界频率，因此微波遇到电离层，将全部穿过电离层进入太空不再返回地面。全透射——电磁波频率>电离层的临界频率>电磁波频率——反射微波频率较高，通过

5、不均匀对流层产生散射现象，因此可以进行超视距的微波散射通信，如右上图所示。移动通信，正是利用了这一特点，避开了电离层的干扰，在用户和基站间可建立视距和非视距（经物体反射）的通信联系。短波通信卫星通信微波散射通信多种短波军用、民用电台卫星通信三、电磁波的物理模型和参数若源为正弦源，则场也随时间按正弦规律变化，形成正弦电磁波，如下模型所示。波速度：波速度又称相速度，指等相位面移动的速度，方向为传播方向。波长与波速、周期、等的关系：波长：同一波（频率f固定）在不同的介质中传播时其波长不同。极化：指空间某处，电场端矢在一周期内随时间的变化所形成的轨迹。其实质就是场强方向。水平极化：场方向与地面平行。垂

6、直极化：场方向与地面垂直。线极化：电场仅在一个方向振动，即电场矢量端点的轨迹是一条直线；圆极化：电场强度矢量端点的轨迹是一个圆；椭圆极化：电场强度矢量端点的轨迹是一个椭圆。场方向观点轨迹观点收发信号要求极化相同极化方式自然：雷电、太阳光和噪声……人造：由交变电流能量激励（转换）产生。通信用的电磁波己复盖从长波~光波全频段，常用激励源有以下三种。由半导体微波固态振荡源和微带电路构成由微波电子管构成特点是控制电子的运动。而不是控制电感线圈中的电流由电感、电容、晶体管组成高频振荡电路微波管振荡源固态微波振荡源电磁波的产生三种激励源的性能比较：高频振荡电路微波管振荡源固态微波振荡源体积中大小重量轻重轻

7、结构简单复杂简单频率低高较高、高工作电压低高低输出功率低、高大小集成分立元件不可能容易地波：沿着地球表面传播的电磁波。天波：经电离层或大气层折射返回地面的电磁波。直射波：在视距内直线传播的电磁波。直射波——长波——短波——微波自由空间中电磁波的传播四、电磁波的传播沿导波装置传播的电磁波称导行电磁波。导行电磁波被限制在有限的空间内传播。光纤工作频率，由低到高导波装置：可以具有不同的材料、截面形状和截