1-2 微波技术的发展和应用

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1、1-2微波技术的发展和应用一、微波技术的发展二、微波技术的应用1901年马可尼使用800KHz中波信号进行了从英国到北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的无线电波的通信试验，从此，在自由空间中飞翔的电波替代了信鸽。20世纪20年代初：短波通信20世纪60年代：卫星通信20世纪80年后：移动通信1.通信方面的应用由于微波频带宽，信息容量大，因此微波可用于多路通信。在有线通信方面，利用同轴电缆可以同时传送几千路和几路电视信号；在无线通信方面，利用微波的中继接力传送电视信号，利用微波能穿透电离层的特性，可进行卫星通信和宇航通信，利用外层空间三颗互成120°角的

2、同步卫星，就能实现全球通信和电视实况转播。移动通信全球定位系统(GPS)蓝牙技术广播电视中继通信卫星通信国外发达国家的微波中继通信在长途通信网中所占的比例高达50%以上。紧急状态下的通信无线微波接入网络WLAN各波段的无线电波传播特性是不一样的：长波可以沿着地球的弯曲表面传播到很远，这种传播方式叫地波。从中波过渡到短波，地波的衰减逐渐增大，传播距离逐渐减小。但短波可以借助60～300km高空的电离层折射返回地面，这种传播方式叫天波。短波通信就是利用了天波，它可实现远距离通信，但不够稳定，因为电离层的密度和高度随季节，昼夜以及太阳的活动而变化。到了超短波和

3、微波波段，地波的衰减更大，已无法利用。同时，这个波段的电磁波一般不能被电离层折射返回地面，它能穿过电离层，因此不能采用天波的传播方式。超短波和微波只能在视距内沿直线传播，并能穿过电离层到达外层空间(视距传播)，这种传播称为空间波。空间波的传播有它有利的一面，也有不利的一面。有利方面是可以把作用范围限制在我们所需要的区域内，以避免干扰。同时由于微波可以穿透电离层而不像频率较低的电磁波那样被电离层折返或吸收，因此，地球和宇宙之间的通信、卫星通信等必须使用微波。不利一面是明显的，即在地球上它不能直接传播到很远的地方（一般不超过50km）。因为地球表面是弯曲的球

4、面，一个高100m的发射天线其作用半径只有约40km。当然，天线越高作用半径越大，但架设很高的天线是困难的。为了解决微波传播距离有限这个困难，通常采用以下几种方法：中继通信(接力通信)：在相距很远的发射台与接收台之间设立若干中继站(接力站)，站与站之间的距离不超过视距。这样，微波信号就可以像接力棒一样一站一站地传递过去。古代的烽火台和驿站传书就是中继通信的应用例子。散射通信：在距地面上几十千米以内的大气层叫做对流层，可以利用它对微波的散射作用进行距壁通信。卫星通信和卫星广播：如前所述，微波天线架设得越高通信距离越大，广播的服务半径也越大。如果把中继站或发

5、射台及其天线放到人造卫星上去，那么，这个中继站或发射台的作用距离就可以大大增加。这就是目前在国际或国内通信及电视转播和广播中占重要地位的卫星中继通信或卫星电视广播。目前广泛使用的是在赤道上空距地面约36000km的同步轨道上的卫星。在这个轨道上卫星公转周期恰好等于地球的自转周期，从地面上看，卫星是固定不动的，这种卫星称为同步卫星，三颗这样的同步卫星就可覆盖全球的大部分面积(南北极除外)。蓝牙技术：“蓝牙”（Bluetooth）原是一位在10世纪统一丹麦的国王，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一了起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，含有将四分五裂的局面统一

6、起来的意思。蓝牙技术是一种短距的无线通讯技术，电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来，省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在10m的距离内彼此相通，传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以前红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离，而现在有了蓝牙技术，这样的麻烦也可以免除了。WLAN（无线局域网）：WLAN是WirelessLocal-areaNetwork的缩写，即无线局域网。是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多

7、媒体应用提供了可能。通俗地说，无线局域网就是在不采用传统电缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。在室内和小规模园区无线覆盖。GPS（全球定位系统）原理：24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻、地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星

8、，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。事实上，接收机往往可以锁