通信的基本概念

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1、第1章通信的基本概念【本章内容提要】本章主要介绍无线电波的基本概念、传播特性及其调制方式，对无线电通信系统的基本组成进行了全面的说明，详细介绍了发射设备和接收设备的工作原理。【本章学习重点与要求】本章重点掌握无线电发射设备和接收设备的基本工作原理，熟悉电路构成框图，了解框图中各单元电路的主要功能和技术要求，掌握电磁波的基本传播方式和特点。1.1通信系统的概念在人们的生活和工作中，离不开信息的交流与传递。通信使得人们能够克服时间和空间的障碍，准确而有效地交换和传递信息。信息常以某种方式依附于物质载体，藉以实现存储、交换、处理变换和传输。传递或交换信息过程中所需

2、的一切技术设备的总和称为通信系统。它主要由终端设备和传输系统组成。实际应用中的通信系统多种多样，它们在具体的结构和功能上各不相同，为了便于分析，可以抽象成如图1-1所示的模型，其基本组成包括信源、发送设备、信道、噪声源、接收设备和信宿等部分。图1-1通信系统的基本模型1.1.1终端设备终端设备是通信系统的“源头”和“终点”，除信源和信宿之外，还包括了一部分变换器和反变换器。其主要功能有二：一是发送端将发送的信息转变成适合信道上传输的信号，接收端则从信道上接收信号，并将其恢复成能被利用的信息；二是能产生和识别系统内所需的信令信号或规则，以便相互联系和应答。通信

3、的基本形式是在信源与信宿之间建立一个传输或转移的信息通道，实现信息的传输。1．信源和信宿信源是指产生各种信息（如语音、文字、图像及数据等）的信息源，它可以是发出信息的人或机器（如电话机、计算机等）。不同的信息源构成不同形式的通信系统。信宿是信息传输的终点，也就是信息的接收者。2．变换器变换器的作用是将信息源发出的信息按一定的要求进行变换，成为适合在信道中传输的信号。对应不同的信源和不同的通信系统，变换器有不同的组成和变换功能。例如在数字电话通信系统中，变换器包括送话器和模数变换器等，模数变换器的作用是将送话器输出的模拟话音信号经过模数变换、编码及时分复用

4、处理后，变换成适合在数字信道中传输的信号。变换器可以通过终端设备（如调制解调器）或边缘交换节点来实现。反变换器的工作过程是变换器的逆工作过程。主要功能包括信号的解码、解调、放大、均衡和解密等。1.1.2传输系统现代通信系统中常见的传输系统有：无线电传输系统、数字微波系统、卫星传输系统和光纤传输系统等。传输信道简称信道。信道是信息传输介质和中间设备的总称。不同的信源形式所对应的变换处理方式不同，与之对应的信道形式也会不同。通常的情况下，信道的划分有两种方式：按传输介质的不同可分为无线信道和有线信道；按传输信号形式的不同可分为模拟信道和数字信道。1．无线传

5、输信道无线传输信道中信息主要是通过自由空间进行传输的，但必须通过发射机系统、发射天线系统、接收天线系统和接收机系统才能使携带信息的信号正常传输，从而组成一条无线传输信道。1.1.2传输系统长波信道：所使用的频率在300kHz以下，波长在1 000m以上。中波信道：所使用的频段为0.3～3MHz，波长为100～1 000m。短波信道：所使用的频段为3～30MHz，波长为10～100m，也称为高频（HF）信道。超短波信道：所使用频率范围通常认为是30～3 000MHz。更细一些划分，其中30～300MHz称为甚高频（VHF），300～3 000MHz称为

6、特高频（UHF）。微波信道：所使用频率在3 000MHz以上，通常就泛称为微波，它在现代通信系统中占有重要地位。卫星信道：卫星信道是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在多个地球站之间进行通信的信息传输信道。散射信道：在现代通信系统的微波通信方式中，还常用散射信道。散射信道利用对流层和电离层的不均匀性或流星余迹，对于一定仰角的电磁波射束在上层空间中，有一部分电磁波能量可回到地面而被接收到的散射现象，构成散射信道。1.1.2传输系统2．有线传输信道在有线传输信道中，电磁波是沿有形介质传播的，有形介质通常是构成直接信息流通的通路，适合于基带传输或

7、频带传输。传输语音信号的电话网、传输数据信号的计算机网和传输视频信号的有线电视网是最常见的有线信道。平衡电缆：也称双绞线，每对信号传输线间的距离比明线小，而且包扎在绝缘体内。同轴电缆：用来构建容量较大的有线信道。常用的有两种：一种是外径为4.4mm的细同轴电缆；另一种是外径为9.5mm的粗同轴电缆。光纤信道：光纤信道是以光波为载波，以光导纤维（光纤）为传输介质进行通信的通信信道。有线信道中，除了具有各种导引线外，要完成长距离的信息传输，还必须包括再增音和均衡处理。1.2无线电基本概念自无线电发明以来，信息传输就一直是它的首要任务。无线电通信的历史可以

8、追溯到20世纪初，1896年马可尼成功实现了无线电报