無(wú)線(xiàn)電基本知識(shí)

1、無(wú)線(xiàn)電基本知識(shí)授課地點(diǎn)8116臺(tái)總值班室授課時(shí)間2012年9月25日授 課 人王富榮實(shí)到人數(shù) 人主要內(nèi)容什么是波？波是是振動(dòng)在物質(zhì)中傳播能量的一種形式，我們常見(jiàn)的波有機(jī)械波（如聲波、水波）、電磁波（無(wú)線(xiàn)電波、宇宙射線(xiàn)、光波）等。正弦波：正弦波是頻率成分最為單一的一種信號(hào)，這種信號(hào)的波形是數(shù)學(xué)上的正弦曲線(xiàn)。 對(duì)于一個(gè)正弦量來(lái)說(shuō)，如果幅值、頻率、初相位確定了，那么這個(gè)正弦量就完全確定了。幅值、頻率（與周期是倒數(shù)關(guān)系）、初相位稱(chēng)為正弦量的三要素。正弦波可表達(dá)為：Asin(t+)，其中：A為振幅；為角頻率（=2f,f為頻率）；為初相位（描述波前狀態(tài)的量）。頻率：聲波或交變電流（或電壓）在單位時(shí)間內(nèi)完成

2、周期性變化的次數(shù)，稱(chēng)為頻率，單位:赫芝（Hz）。例如；交流市電的頻率為50 Hz；聲音信號(hào)的頻率范圍為20Hz-20000Hz；我國(guó)所處地區(qū)中波廣播發(fā)射信號(hào)的頻率范圍為526.5-1606.5kHz,我國(guó)調(diào)頻廣播發(fā)射信號(hào)的頻率范圍為87-108MHz。復(fù)雜信號(hào)的頻率成分：一般信號(hào)（例如語(yǔ)音信號(hào)和音樂(lè)信號(hào)等）都是由許多不同頻率、不同幅度的正弦信號(hào)組成的。反過(guò)來(lái)說(shuō)，一個(gè)復(fù)雜信號(hào)可以分解為許多不同頻率、不同幅度的的正弦信號(hào)。為分析問(wèn)題簡(jiǎn)單起見(jiàn)，通常使用單一頻率的正弦信號(hào)。波長(zhǎng)：沿著波的傳播方向，兩個(gè)相鄰的同相位質(zhì)點(diǎn)間的距離叫做“波長(zhǎng)”。它是指波動(dòng)媒質(zhì)中，任意兩個(gè)相位差為2的質(zhì)點(diǎn)之間的距離。在質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)

3、的一個(gè)周期內(nèi)，振動(dòng)狀態(tài)傳播的距離恰是一個(gè)波長(zhǎng)。波長(zhǎng)反映了波在空間上的周期性。波長(zhǎng)最長(zhǎng)的無(wú)線(xiàn)電從長(zhǎng)波，到中波，短波，微波，然后是紅外，可見(jiàn)光，紫外，X光，直到波長(zhǎng)最短的伽瑪射線(xiàn)波速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)波形傳播的距離，稱(chēng)波速。通常以V表示，單位是米/秒。聲波在空氣中傳播的速度為340m/s(溫度為150C時(shí)，溫度升高時(shí)略有增加)。真空下的電磁波波速為299792458m/s，近似為30萬(wàn)千米每秒，而在任何介質(zhì)中電磁波波速均小于這一數(shù)值。波速（V ）與波長(zhǎng)（）和頻率（f）的關(guān)系：V = f電磁波 ：電磁波是在空間傳播的交變電磁場(chǎng)，即電磁波是由交變電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)構(gòu)成的。 從科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，電磁波是能量的一種，

4、凡是能夠釋出能量的物體，都會(huì)釋出電磁波。無(wú)線(xiàn)電波和光線(xiàn)、X射線(xiàn)、射線(xiàn)等都是波長(zhǎng)不同的電磁波。由于磁波不需要借助導(dǎo)線(xiàn)，在空間就可以傳播，因此也稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電波。 電磁波的波長(zhǎng)從最長(zhǎng)的無(wú)線(xiàn)電長(zhǎng)波，到中波，短波，微波，然后是紅外，可見(jiàn)光，紫外線(xiàn)，X光，直到波長(zhǎng)最短的伽瑪射線(xiàn)。怎樣產(chǎn)生電磁波波？利用電磁波進(jìn)行通信的設(shè)備，都是靠振蕩電路產(chǎn)生電磁波的，振蕩電路是一種可以產(chǎn)生一定頻率的振蕩電流的電路。經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理，最后利用天線(xiàn)來(lái)發(fā)射電磁波。無(wú)線(xiàn)電波段劃分什么是調(diào)制？振蕩電路產(chǎn)生的電磁波是高頻振蕩，節(jié)目信號(hào)的頻率（例如音頻信號(hào)）比較低，為了傳輸節(jié)目，用節(jié)目信號(hào)控制高頻振蕩的參數(shù)（振幅、頻率或相位），稱(chēng)為調(diào)制。通

5、過(guò)調(diào)制，節(jié)目信號(hào)的頻譜就搬遷到高頻的范圍。一方面可以實(shí)現(xiàn)有效傳輸，另一方面通過(guò)安排不同的載波頻率，就將不同的節(jié)目安排在不同的頻道（頻率指配），不會(huì)發(fā)生相互干擾，便于接收端通過(guò)選擇頻率得到相應(yīng)的節(jié)目。常用的調(diào)制方法有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。什么是天線(xiàn)？是一種變換器，在發(fā)射端，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的高頻信號(hào)通過(guò)饋線(xiàn)或饋管送往天線(xiàn)，通過(guò)天線(xiàn)變換成在無(wú)界媒介（通常是自由空間）中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換，大大增大了電磁波的傳播效率。第二單元 廣播一、調(diào)幅廣播1、什么是調(diào)幅廣播？由振蕩電路產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)的頻率和幅度是固定的，這種信號(hào)稱(chēng)為“載波”，它是不攜帶信息的；通過(guò)相應(yīng)的方法，控制高頻振蕩的幅度，讓其振蕩的

6、瞬時(shí)幅度隨著聲音信號(hào)的變化規(guī)律線(xiàn)性變化，那么這樣的高頻振蕩就攜帶有聲音信息，稱(chēng)為調(diào)幅度，簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)幅。經(jīng)過(guò)調(diào)幅的電波叫調(diào)幅波。它保持著高頻載波的頻率特性，但包絡(luò)線(xiàn)的形狀則和所傳遞的信號(hào)波形相似。接收機(jī)通過(guò)對(duì)調(diào)幅波包絡(luò)檢波（解調(diào)），就能恢復(fù)出聲音信號(hào)。2、調(diào)幅原理 調(diào)幅原理方框圖3、調(diào)幅波的解調(diào)調(diào)幅波的解調(diào)通常使用包絡(luò)檢波器，包絡(luò)檢波器由非線(xiàn)性器件和低通濾波器組成。檢波器的輸入信號(hào)為調(diào)幅波，輸出信號(hào)就是發(fā)射端的調(diào)制信號(hào)，即節(jié)目信號(hào)。4、中波廣播 中波廣播屬于調(diào)幅廣播（AM廣播），是載波頻率處于中波波段的廣播。依據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)范，在臺(tái)灣、港澳、中國(guó)大陸所屬的第三區(qū)（Region 3）中，

7、中波廣播使用 526.5 kHz 1606.5 kHz 的中頻頻段，各頻道中心頻率數(shù)字為 9 的倍數(shù)，自 531 kHz 1602 kHz，頻道間隔為 9 kHz。 美洲所在的第二區(qū)（Region 3），則使用 520 kHz 1,610 kHz，頻道間隔10 kHz。中波 廣播白天依靠地波傳播，夜間靠地波和天波傳播。5、短波廣播短波廣播是載波頻率范圍處于2.3MHz-27MHz（在該范圍中，有若干個(gè)頻段作廣播用，有些頻段是安排給通信或其他應(yīng)用）的短波波段的調(diào)幅廣播。無(wú)論白天和夜間，短波電波的傳播是通過(guò)電離層的反射傳播的，因此，傳播距離很遠(yuǎn)，特別適合用于國(guó)際廣播。 6、廣播信號(hào)傳輸系統(tǒng)（1）廣

8、播節(jié)目制作與播出中心主要設(shè)備和系統(tǒng)；話(huà)筒、錄音機(jī)、調(diào)音臺(tái)、監(jiān)聽(tīng)設(shè)備中央控制系統(tǒng)等話(huà)筒（麥克風(fēng)，傳聲器）：聲電轉(zhuǎn)換器件，它將聲音信號(hào)變?yōu)橐纛l電信號(hào)。廣播節(jié)目可分為語(yǔ)言節(jié)目與文藝節(jié)目?jī)纱箢?lèi)，經(jīng)話(huà)筒得到的音頻電信號(hào)可以直接通過(guò)廣播信號(hào)傳輸系統(tǒng)傳送（稱(chēng)為直播），多數(shù)情況下是通過(guò)錄制載體記錄，在需要播出時(shí)重放。特別是質(zhì)量要求很高的文藝節(jié)目，有比較復(fù)雜的節(jié)目制作流程。有了錄制載體，也便于節(jié)目交換和隨時(shí)調(diào)用。錄制載體：盤(pán)式磁帶 盒式磁帶 循環(huán)磁帶 激光唱片 硬磁盤(pán) 硬光盤(pán) 等播出形式：直播、錄播和轉(zhuǎn)播。（2） 節(jié)目源的傳輸將廣播節(jié)目從廣播中心送往地處郊區(qū)的發(fā)射臺(tái)，70年代以前主要是通過(guò)音頻電纜（數(shù)百公里以外

9、的發(fā)射臺(tái)，依靠使用定向天線(xiàn)的短波傳送）。后來(lái)采用微波和衛(wèi)星技術(shù)以及光纜。（3）發(fā)射臺(tái)對(duì)于大型發(fā)射臺(tái)來(lái)說(shuō)，有很多發(fā)射機(jī)，使用不同的頻率對(duì)不同的覆蓋區(qū)域發(fā)射很多套不同的節(jié)目。這樣的發(fā)射臺(tái)就通過(guò)自己的節(jié)目調(diào)度中心，將通過(guò)上述手段得到的廣播節(jié)目按照節(jié)目運(yùn)行時(shí)刻表分配到相應(yīng)的發(fā)射機(jī)的信號(hào)輸入端。最后，通過(guò)發(fā)射機(jī)處理，其輸出信號(hào)經(jīng)天線(xiàn)交換系統(tǒng)和饋線(xiàn)，送往天線(xiàn)發(fā)射。通過(guò)電磁波傳送到聽(tīng)眾的接收機(jī)。7、發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)組成中、短波發(fā)射機(jī)是調(diào)幅發(fā)射機(jī)。實(shí)現(xiàn)調(diào)幅可以通過(guò)不同的方式。發(fā)射機(jī)主要由以下系統(tǒng)組成：射頻系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。8、調(diào)幅廣播接收機(jī)（1）、早期最簡(jiǎn)單的收音機(jī)礦石收音機(jī)

10、礦石收音機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要供電電源，沒(méi)有對(duì)信號(hào)放大的能力，通常只能接收信號(hào)比較強(qiáng)的廣播電臺(tái)的廣播，用耳機(jī)收聽(tīng)。礦石收音機(jī)需要的元器件少，一般僅需要一副線(xiàn)圈，一個(gè)可變電容，一個(gè)檢波器（礦石-氧化亞銅，具有單向?qū)щ娦?，相?dāng)于一個(gè)晶體二極管），一個(gè)固定電容（可以省略）和一副高阻抗耳機(jī)。因不使用放大器，無(wú)信號(hào)失真因素，礦石收音機(jī)的音質(zhì)很好。由于依靠天線(xiàn)接收無(wú)線(xiàn)電波的能量，天線(xiàn)越長(zhǎng)、越高越好。工作原理：L1、L2分別是線(xiàn)圈的初級(jí)和次級(jí)， C1是可變電容器，改變初級(jí)線(xiàn)圈的抽頭和C1選擇電臺(tái)（諧振于電臺(tái)的載波頻率），經(jīng)D1（礦石-氧化亞銅）檢波后，由高頻旁路電容C2濾掉高頻成分，耳機(jī)中得到的便是音頻電流（含

11、有直流成分）。（2）、超外差式收音機(jī)超外差式收音機(jī)電路混頻電路 工作原理天線(xiàn)接收到的高頻信號(hào)經(jīng)調(diào)諧電路進(jìn)行頻率選擇（設(shè)選擇的調(diào)幅波的載波頻率為fS）和放大后送入混頻器,與本地振蕩信號(hào)（頻率為fL）在混頻器中混合，產(chǎn)生出許多組合頻率成分。經(jīng)帶通濾波器（收音機(jī)中通常稱(chēng)為中周）濾波，選擇出頻率固定的所謂中頻信號(hào)（載波頻率為fI），并進(jìn)行放大。選擇收聽(tīng)不同的電臺(tái)，就有不同的fS，相應(yīng)也有不同的fL，但二者的差fI總是固定的，通常為465kHz，即不論接收什么調(diào)幅電臺(tái)的信號(hào)，通過(guò)混頻處理，都變?yōu)檩d波頻率為465kHz的調(diào)幅波。然后，經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波器檢波，就獲得廣播節(jié)目信號(hào)，經(jīng)低頻放大器放大后，通過(guò)揚(yáng)聲器放

12、音。二、調(diào)頻廣播1941年美國(guó)開(kāi)始商業(yè)調(diào)頻廣播。1959年，中央廣播事業(yè)局廣播科學(xué)研究所與北京廣播器材廠(chǎng)合作，試制出中國(guó)第一部調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)，并在北京試播。美國(guó)于1961年調(diào)頻立體聲廣播研發(fā)成功。我國(guó)黑龍江臺(tái)于1979年采用導(dǎo)頻制在我國(guó)首次試播了立體聲廣播。1、什么是調(diào)頻波？調(diào)頻波的振幅不變，瞬時(shí)頻率隨著音頻調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而變化。1941年美國(guó)建立起世界上第一個(gè)調(diào)頻電臺(tái)。調(diào)頻廣播工作頻段：VHF（視距傳播）； 我國(guó)調(diào)頻廣播使用的頻率范圍：87-108MHz；調(diào)頻時(shí)載波的最大頻偏為 75kHz。調(diào)頻廣播的主要優(yōu)點(diǎn)是：抗干擾能力強(qiáng)，音質(zhì)好（失真小，傳送的音頻信號(hào)最高頻率可達(dá)15kHz）。2、怎

13、樣產(chǎn)生調(diào)頻波？ 用音頻調(diào)制信號(hào)控制電抗元件（通常為變?nèi)荻O管）的參數(shù)，便可產(chǎn)生振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)頻波?，F(xiàn)在應(yīng)用的電抗元件是變?nèi)荻O管。3、接收機(jī)怎樣解調(diào)調(diào)頻波？ 頻率解調(diào)器（頻率檢波器），也稱(chēng)鑒頻器。實(shí)現(xiàn)頻率解調(diào)的方法有三種。過(guò)去常用波形變換鑒頻器，現(xiàn)在常用脈沖均值鑒頻器和脈沖記數(shù)式鑒頻器。波形變換鑒頻器原理（調(diào)頻波調(diào)頻調(diào)幅波包絡(luò)解調(diào)器音頻調(diào)制信號(hào)）：4、調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)系統(tǒng)5、調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)6、調(diào)頻廣播接收機(jī)混頻器的作用與調(diào)幅接收機(jī)相同，不過(guò)這里的中頻信號(hào)為10.7MHz。限幅器用來(lái)消除調(diào)頻波的幅度干擾。7、調(diào)頻立體聲廣播（1）什么是立體聲？人們利用雙耳能夠判斷聲源的方位和空間分布，這

14、就是“雙耳效應(yīng)”。能使聽(tīng)者獲得空間分布感覺(jué)的系統(tǒng)稱(chēng)為立體聲系統(tǒng)，它由適當(dāng)布局的話(huà)筒、傳輸通道（有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)）和揚(yáng)聲器（喇叭）組成。最簡(jiǎn)單的立體聲是容易實(shí)現(xiàn)的左右兩個(gè)聲道的兩聲道立體聲。（2）、最早的立體聲廣播實(shí)驗(yàn)最早的立體聲廣播是利用中波調(diào)幅廣播進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的。方法：兩臺(tái)不同頻率的發(fā)射機(jī)分別傳送立體聲信號(hào)的L和R聲道信號(hào)，用兩臺(tái)收音機(jī)分別接收不同頻率的發(fā)射機(jī)的信號(hào)，各自的揚(yáng)聲器分別重放L和R聲道信號(hào)。缺點(diǎn)：頻譜和設(shè)備利用不經(jīng)濟(jì)；立體聲質(zhì)量差，兩個(gè)傳輸通道分別傳送L和R，隨不會(huì)發(fā)生串話(huà)，但很難保證L和R信號(hào)之間固有的幅度關(guān)系和相位關(guān)系。因此，未能得到實(shí)際應(yīng)用。（3）、什么是調(diào)頻立體聲廣播早期的調(diào)頻廣播都是單聲道廣播，也就是說(shuō)傳送的是節(jié)目信號(hào)的左右信息（用和表示）的和信號(hào)（用表示），收音機(jī)揚(yáng)聲器播放的聲音聽(tīng)起來(lái)就不會(huì)有立體感。 世界大多數(shù)國(guó)家的調(diào)頻立體聲廣播使用的制式是導(dǎo)頻制。實(shí)現(xiàn)方法：發(fā)射端原理節(jié)目信號(hào)的L和R送入立體聲編碼器，通過(guò)編碼，形成立體聲復(fù)合信號(hào)。立體聲復(fù)合信號(hào)由三部分組成：和信號(hào)，處于30Hz-15kHz的頻率范圍（稱(chēng)為主信道）；差信號(hào)S信號(hào)對(duì)38kHz的副載波進(jìn)行抑制載波調(diào)幅，上下邊帶占據(jù)23kHz-53kHz的頻率范圍