無線電波的發(fā)射與接收

1、第一章無線電波的發(fā)射與接收我們?cè)谖锢韺W(xué)的學(xué)習(xí)中知道，通有交流電的導(dǎo)線，會(huì)在它周圍產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又能在它周圍引起變化的電場(chǎng)，而變化的電場(chǎng)還將在它周圍更遠(yuǎn)的空間引起變化的磁場(chǎng)。這種不斷交替變化，由近及遠(yuǎn)傳播的電磁場(chǎng)就叫電磁波。無線電技術(shù)中使用的電磁波叫無線電波。無線電廣播、電視廣播都是利用無線電波進(jìn)行傳播信號(hào)的?，F(xiàn)代通訊離不開無線電波。本章將介紹無線電波的波長(zhǎng)、頻率、波段劃分，以及它的發(fā)射與接收。第一節(jié)無線電波的波長(zhǎng)、頻率與波段劃分一、無線電波波段的劃分表1-1無線電波波段的劃分波段名稱頻段名稱波長(zhǎng)范圍頻率范圍用 途超長(zhǎng)波甚低頻 VLF104 105 m30 3 khz海上遠(yuǎn)距離通信長(zhǎng)

2、 波低頻 LF103104 m30030 kHz超遠(yuǎn)程無線電通訊和導(dǎo)航中 波中頻 MF2×102103 m1500300 kHz無線電廣播中短波中高頻 IF502 ×102 m61.5 M Hz電報(bào)通訊短'波髙頻 HF1050 m306 MHZ無線電廣播、電報(bào)通訊米 波甚高頻 VHF1 10 m30030 MHZ無線電、電視廣播、導(dǎo)航分米波特高頻 UHF110-1 m3000300 MHZ電視、雷達(dá)、無線電導(dǎo)航厘米波超高頻 SHF10-110-2 m3 ×1043×10 3MHZ 雷達(dá)、衛(wèi)星通訊、接力通訊毫米波極髙頻 EHF10310一2 m3

3、× 1053× 104MHZ電視、雷達(dá)、無線電導(dǎo)航亞毫米波超極高頻10一3 m以下3×105MHZ以上無線電接力通訊理論和實(shí)驗(yàn)都可以證明，無線電波在真空中的傳播速度跟實(shí)驗(yàn)測(cè)得的光速相等，即C=3.0×108m/s無線電波在一個(gè)振蕩周期T內(nèi)傳播的距離叫做波長(zhǎng)。波長(zhǎng)、頻率和無線電波傳播速度c的關(guān)系為=c/f式中：一無線電波的波長(zhǎng)，單位m ；c一無線電波的傳播速度，單位m/s;f一無線電波的頻率，單位HZ無線電波的波長(zhǎng)從不到一毫米到幾十千米（頻率范圍由幾十千赫到幾十萬兆赫）。通常根據(jù)波長(zhǎng)頻率）把無線電波劃分成幾個(gè)波段，如表1-1所示。二、無線電波的傳播無線電波

4、是橫波，即電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向都跟波的傳播方向垂直。在無線電波中各處的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向也總是互相垂直的，如圖1-1所示。不同波長(zhǎng)的電磁波，傳播特性不相同；其傳播方式大致可分為地波、天波和空間波三種形式。(1） 地波沿地球表面空間向外傳播的無線電波叫地波，如圖1-2(a)所示。波具有衍射特性，當(dāng)無線電波的波長(zhǎng)大于或相當(dāng)于山坡、建筑物等障礙物的尺寸時(shí)，它可以繞過障礙物繼續(xù)向前傳播。地球是導(dǎo)體，地波沿地面?zhèn)鞑r(shí)，地球表面因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此要消耗能量，并且能量損耗隨頻率升高而增大?？紤]到能量損失， 只有中、長(zhǎng)波才利用地波方式傳播。由于地波傳播穩(wěn)定可靠，在超遠(yuǎn)程無線電通訊和導(dǎo)航等方面多

5、采用中長(zhǎng)波。 圖1-1無線電波傳播示意圖 (二)天波依靠電離層的反射作用傳播的無線電波叫做天波，如圖1-2(b所示。在地球表面的大氣層中，大約在60km到400km的范圍內(nèi)，由于太陽光的照射，氣體分子分解為帶正電的離子和自由電子，這就是電離層。電離層一方面可以反射無線電波，反射本領(lǐng)隨頻率增大而減小。實(shí)踐表明，波長(zhǎng)短于10m的微波會(huì)穿過電離層飛向宇宙，它只能反射短波或波長(zhǎng)更長(zhǎng)的無線電波。電離層另一方面要吸收無線電波，吸收本領(lǐng)隨頻率減小而增大，中波和中短波一部分被吸收，因此，只有短波多采用天波方式傳播。天波傳播受外界影響較大，它與電離層強(qiáng)度、太陽輻射強(qiáng)度等多種因素有關(guān)，.由于這些原因，收音機(jī)夜晚收

6、到的電臺(tái)比白天多，(三）空間波沿直線傳播的無線電波叫做空間波，它包括由發(fā)射點(diǎn)直接到達(dá)接收點(diǎn)的直射波和經(jīng)地面反射到接收點(diǎn)的反射波，如圖1-2(C 所示。圖1-2 無線電波的傳播途徑由于地球表面是圓球形的，沿直線傳播的微波不能傳播很遠(yuǎn)，一般為幾十千米?？臻g波受大氣干擾小，能量損耗小，接收到的信號(hào)較強(qiáng)而且較穩(wěn)定，所以電視、雷達(dá)都采用以空間波方式傳播的微波。第二節(jié)無線電波的發(fā)射一、載波的調(diào)制與解調(diào)(一）載波無線電廣播是利用空中傳播的電磁波來傳遞語言和音樂的。由于低頻電磁波的輻射需要足夠長(zhǎng)的天線，而且能量損失大，所以，低頻信號(hào)不能直接由天線發(fā)射。只有波長(zhǎng)足夠短，即頻率足夠高的電磁波,才能有足夠的能量由天

7、線輻射出去。因此，無線電廣播要用高頻電磁波載上低頻信號(hào)傳播到空間去。在無線電廣播中，通過高頻振蕩電路產(chǎn)生的高頻、等幅電磁波，叫做載波。載波是運(yùn)輸工具，起運(yùn)載低頻信號(hào)的作用。調(diào)相& 1-3調(diào)輻，調(diào)頻，調(diào)相(二）調(diào)制用低頻信號(hào)控制高頻載波的過程叫做調(diào)制，低頻信號(hào)叫調(diào)制信號(hào)。如果載波的幅度被低頻信號(hào)控制，這種調(diào)制叫調(diào)幅；如果載波的頻率被低頻調(diào)制信號(hào)所控制，這種調(diào)制叫調(diào)頻；如'果載波的初相被低頻調(diào)制信號(hào)所控制，這種調(diào)制叫做調(diào)相；如圖1-3所示。經(jīng)過調(diào)制后的電磁波叫已調(diào)波，它可以通過天線向空間輻射出去。不同的廣播電臺(tái)，采用不同頻率的載波，彼此互不干擾。例如：北京人民廣播電臺(tái)第一套節(jié)目載波

8、頻率是828kh2，第二套節(jié)目載波頻率是927 kh2.由于載波頻率不同，同時(shí)廣播，互不干擾(三）解調(diào)從已調(diào)波中，將低頻調(diào)制信號(hào)還原出來的過程叫做解調(diào)。解調(diào)又有檢波和鑒頻之分，在調(diào)幅收音機(jī)和調(diào)頻音機(jī)中將分別進(jìn)行詳細(xì)的講述。二、無線電廣播的基本原理無線電廣播主要由話筒、高頻振蕩器、調(diào)制器、放大器和發(fā)射天線組成,其方框圖與各部分波形圖如圖1-4所示。語言或音樂的聲波，使話筒內(nèi)的彈簧片產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，通過電磁感應(yīng)的作用，將機(jī)械振動(dòng)圖1-4無線電廣播發(fā)射方框圖和波形0轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的音頻電流或電壓，經(jīng)音頻放大器放大以后，去調(diào)制由高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻載波， 高頻 調(diào)幅波經(jīng)高頻功率放大器放大后，由天線發(fā)射出去第

9、三節(jié)無線電波的接收一、最簡(jiǎn)單接收機(jī)的組成最簡(jiǎn)單接收機(jī)由輸入調(diào)諧回路、解調(diào)器、音頻放大器、揚(yáng)聲器等四部分組成，其方框圖與圖1-5最簡(jiǎn)單接收機(jī)方框圖與各部分淤形圖各部分波形圖如圖1-5所二、最簡(jiǎn)單接收機(jī)各部分的作用(1） 輸入調(diào)諧回路輸入調(diào)諧回路的作用是選擇所要收聽的電臺(tái)。接收機(jī)的天線接收到許多不同頻率的已調(diào)波， 由于電磁感應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)變成為相應(yīng)頻率的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。輸入回路是個(gè)諧振電路，利用改變電容器的電容量或改變電感線圈的電感量）改變輸入回路的固有頻率，使它同所要收聽的某個(gè)電臺(tái)信號(hào)發(fā)生諧振，將不需要的信號(hào)抑制掉，這樣就達(dá)到了選擇電臺(tái)的作用。(2） 解調(diào)器解調(diào)器的作用是從已調(diào)波信號(hào)中還原出音頻信號(hào)。輸入回路選擇出來的已調(diào)信號(hào)，不能直接由耳機(jī)或揚(yáng)聲器還原成聲音，必須先將已調(diào)波上所載著的音頻信號(hào)還原出來，才能由耳機(jī)或揚(yáng)聲器還原成聲音，這種從已調(diào)波中檢出音頻信號(hào)的過程叫解調(diào)或檢波.(三)音頻放大器音頻放大器的作用是放大檢波出來的信號(hào)。解調(diào)器解調(diào)出的音頻信號(hào)只能由耳機(jī)