現(xiàn)代通信-ch2

1、2022年5月1日ECUST1第二章第二章 短波通信與超短波通信系統(tǒng)短波通信與超短波通信系統(tǒng)2022年5月1日ECUST2短波通信：短波通信：利用波長為利用波長為100m100m10m10m（頻率為（頻率為3MHz3MHz30MHz30MHz）的電磁波進行的無線電通信，又稱高頻（的電磁波進行的無線電通信，又稱高頻（HFHF）無線電通信。）無線電通信。廣泛用于政府、軍事、氣象、導航、商業(yè)等。但實際上現(xiàn)廣泛用于政府、軍事、氣象、導航、商業(yè)等。但實際上現(xiàn)有的短波通信設備覆蓋了有的短波通信設備覆蓋了1.51.530MHz30MHz的范圍。的范圍。超短波通信：超短波通信：利用波長為利用波長為10m10m

2、1m1m（頻率為（頻率為30MHz30MHz300MHz300MHz）的電磁波進行的無線電通信。多用于電視、雷達、移動電的電磁波進行的無線電通信。多用于電視、雷達、移動電臺通信。臺通信。2022年5月1日ECUST32022年5月1日ECUST4 短波波段的電波有短波波段的電波有天波天波和和地波地波兩種傳播形式。兩種傳播形式。地波傳播損耗隨頻率的升高而增大，且與傳輸路徑狀況地波傳播損耗隨頻率的升高而增大，且與傳輸路徑狀況密切有關，只能在幾十公里以內(nèi)通信，不宜作長距離通密切有關，只能在幾十公里以內(nèi)通信，不宜作長距離通信。信。天波依靠電離層對電波的反射，可建立幾千公里的遠距天波依靠電離層對電波的反

3、射，可建立幾千公里的遠距離通信線路。在天波和地波作用距離之間的離通信線路。在天波和地波作用距離之間的( (幾十至一百幾十至一百多公里多公里) )區(qū)域內(nèi)，短波信號很弱，稱為區(qū)域內(nèi)，短波信號很弱，稱為寂靜區(qū)寂靜區(qū)。在距離超過在距離超過 200 km 200 km 時。電波傳播主要取決于天波。時。電波傳播主要取決于天波。2022年5月1日ECUST5（一一）電離層的結(jié)構和電特性電離層的結(jié)構和電特性 電離層是地面上空的一個區(qū)域電離層是地面上空的一個區(qū)域。在該區(qū)域中，稀薄在該區(qū)域中，稀薄的空氣在太陽紫外線作用下被充分地電離，它可反射或的空氣在太陽紫外線作用下被充分地電離，它可反射或吸收無線電波，而這種作

4、用的大小與電子密度密切相關吸收無線電波，而這種作用的大小與電子密度密切相關。通常，將電離層又分為。通常，將電離層又分為 D D 、E E 和和 F F 三層：三層： D D 層：層：離地面高度離地面高度 606090 km90 km。它在白天太陽照射下才。它在白天太陽照射下才形成，夜間消失。形成，夜間消失。D D 層不足以反射短波，但都給穿透層不足以反射短波，但都給穿透 D D層的電波以較大的吸收損耗。所以層的電波以較大的吸收損耗。所以 D D 層又稱為層又稱為吸收層吸收層。隨著頻率的降低，吸收損耗加大。當工作頻率低于某一隨著頻率的降低，吸收損耗加大。當工作頻率低于某一 “最低可用頻率最低可用

5、頻率”時，將使通信中斷。時，將使通信中斷。 2022年5月1日ECUST6E E 層：層：高度高度 100100120 km120 km。與。與 D D 層一樣，在太陽照射下層一樣，在太陽照射下形成，能對短波起反射作用。但夜間形成，能對短波起反射作用。但夜間 E E 層近于消失，失層近于消失，失去對短波的反射作用。去對短波的反射作用。 F F 層：層：對短波有良好的反射作用，也稱對短波有良好的反射作用，也稱反射層反射層。它對短。它對短波的遠距離傳播起重要的作用。波的遠距離傳播起重要的作用。F F 層又分為層又分為 F1 F1 和和 F2 F2 層：層：F1 F1 層高度為層高度為 170170

6、220 km220 km，電子密度較，電子密度較 F2 F2 層低，層低，夜晚明顯減弱；夜晚明顯減弱；F2 F2 層高度在層高度在 225225450 km450 km左右，夜間雖左右，夜間雖不完全捎失，但電子密度較白天降低一個量級，保持了不完全捎失，但電子密度較白天降低一個量級，保持了對短波的反射作用。對短波的反射作用。圖圖2-12-1可以用來很好地說明電離層的特性可以用來很好地說明電離層的特性 2022年5月1日ECUST7圖圖2-l 2-l 電離層各層高度與電子密度的關系電離層各層高度與電子密度的關系 2022年5月1日ECUST8 （二二）多徑傳播多徑傳播 在短波的電離層反射傳播過程中

7、，電波可以通過不在短波的電離層反射傳播過程中，電波可以通過不同的路徑到達接收端。在圖同的路徑到達接收端。在圖 2-2 2-2 中示出可能的一些反射中示出可能的一些反射傳播模式，反射主要在傳播模式，反射主要在 E E 、F2 F2 和大地之間。和大地之間。 電波通過多條路徑傳播到接收端的現(xiàn)象稱為多徑傳電波通過多條路徑傳播到接收端的現(xiàn)象稱為多徑傳播播，所建立的通信線路又稱為多徑信道。它對通信系統(tǒng)，所建立的通信線路又稱為多徑信道。它對通信系統(tǒng)的性能有較大的影響：的性能有較大的影響：使接收信號使接收信號( (起伏起伏) )衰落；衰落；信道帶寬變窄。信道帶寬變窄。2022年5月1日ECUST9圖圖2-2

8、 2-2 電離層可能出現(xiàn)的傳播模式電離層可能出現(xiàn)的傳播模式 2022年5月1日ECUST10（三三）最高可用頻率最高可用頻率 對于電離層各分層的電子密度，都存在一個相應的對于電離層各分層的電子密度，都存在一個相應的最高頻率最高頻率 ，稱為臨界頻率。在此頻率時該層對垂直，稱為臨界頻率。在此頻率時該層對垂直入射波的電波將起反射作用；而當頻率高于入射波的電波將起反射作用；而當頻率高于 時，垂直時，垂直入射的電波將穿出該層。如果電波是以入射角入射的電波將穿出該層。如果電波是以入射角 斜射斜射( ( ，入射角定義見圖，入射角定義見圖2-2)2-2)電離層，頻率為電離層，頻率為 的電波不會穿出該層，而是更

9、高的某一頻率的電波不會穿出該層，而是更高的某一頻率 才穿出該才穿出該層。層。 被稱為在入射角為被稱為在入射角為 時的最大可用頻率時的最大可用頻率。 cfcf 0cfmufmuf2022年5月1日ECUST11最大可用頻率可以表示為：最大可用頻率可以表示為： seccmuff (2-1) (2-1) 在設計短波通信線路時，工作頻率采用接近于最高在設計短波通信線路時，工作頻率采用接近于最高可用頻率。可用頻率。 在實際應用中，由于電離層特性的不規(guī)則變化，為在實際應用中，由于電離層特性的不規(guī)則變化，為避免電波可能穿透電離層而不被反射回地面，通常將工避免電波可能穿透電離層而不被反射回地面，通常將工作頻率

10、取在作頻率取在(0.8(0.80.9)0.9) 。muf2022年5月1日ECUST12（四四）線路傳播損耗線路傳播損耗 短波傳播線路的損耗短波傳播線路的損耗 L L 包括：包括： 自由空間傳播損耗自由空間傳播損耗 ， 電離層吸收損耗電離層吸收損耗 ， 地面反射損耗地面反射損耗 系統(tǒng)額外損耗系統(tǒng)額外損耗 。 L aLgLpL2022年5月1日ECUST13（四四）線路傳播損耗線路傳播損耗 首先推導自由空間傳播損耗首先推導自由空間傳播損耗 的公式的公式。 設發(fā)射功率為設發(fā)射功率為 且發(fā)射天線各向均勻輻射。以發(fā)且發(fā)射天線各向均勻輻射。以發(fā)射點為圓心，射點為圓心，d d 為半徑的球面上的單位面積的接

11、收功率為半徑的球面上的單位面積的接收功率 為（參見圖為（參見圖2-32-3） L tP0P204 dPPt （2-22-2） 圖圖2-3 2-3 球面上的功率流球面上的功率流 2022年5月1日ECUST14若接收天線的有效面積為若接收天線的有效面積為 S S，在接收天線無方向性時有，在接收天線無方向性時有 42 S（2-32-3） 其中，其中， 為電波波長，有效面積為電波波長，有效面積 S S 的天線接收功率的天線接收功率為為 RPSPPR0 （2-42-4） 定義天線無方向性時的自由空間傳播損耗定義天線無方向性時的自由空間傳播損耗 為為 L 2244 cdfdPPLRt（2-52-5a a

12、） 其中，其中， 為電波頻率；為電波頻率；c c為光速為光速。 f2022年5月1日ECUST15考慮到考慮到 于是，以分貝計的自由空間損耗于是，以分貝計的自由空間損耗為為： skmc/1035 )(lg20)(lg2044.32)(MHzfkmddBL （2-52-5b b） 在圖在圖2-42-4的短波電離層反射信道中，電波在發(fā)射和接的短波電離層反射信道中，電波在發(fā)射和接收收A A、B B兩點之間的實際傳播路徑兩點之間的實際傳播路徑長度為長度為 r r ，所以自由空，所以自由空間損耗表示為間損耗表示為：)(lg20)(lg2044.32)(MHzfkmrdBL （2-62-6） 2022年5

13、月1日ECUST16由由 2-4 2-4 所示的電波傳播示所示的電波傳播示意圖，可得意圖，可得 r r 為為圖圖2-4 2-4 天波傳播距離示意圖天波傳播距離示意圖 cos2sin)1 (2RdRhRr 其中，其中， 為電波射線仰角，為電波射線仰角，d d 是通信距離；是通信距離；R R 為地球半為地球半徑（等于徑（等于 6378 6378 kmkm）；）； 為電離層高度。為電離層高度。 h 2022年5月1日ECUST17 吸收損耗吸收損耗 主要由主要由 D D 和和 E E 層產(chǎn)生。它的數(shù)值難層產(chǎn)生。它的數(shù)值難以準確計算以準確計算。即使是采用經(jīng)驗公式，計算過程也十分復即使是采用經(jīng)驗公式，計

14、算過程也十分復雜。電波發(fā)射仰角越小，有利于降低吸收損耗。工作頻雜。電波發(fā)射仰角越小，有利于降低吸收損耗。工作頻率越高，吸收損耗越小。通常，吸收損耗在率越高，吸收損耗越小。通常，吸收損耗在 6 625 dB 25 dB 之間。注意它與天頂角（反射區(qū)的當?shù)貢r間）有關，夜之間。注意它與天頂角（反射區(qū)的當?shù)貢r間）有關，夜晚晚D D、E E層消失，吸收損耗近于層消失，吸收損耗近于0 0。 地面反射損耗地面反射損耗 與地面狀況、仰角和工作頻率有與地面狀況、仰角和工作頻率有一定關系。作為工程計算，可取一次地面反射的反射損一定關系。作為工程計算，可取一次地面反射的反射損耗為耗為 20dB20dB，而海面的反射

15、損耗可忽略不計。，而海面的反射損耗可忽略不計。 aLgL2022年5月1日ECUST18 所謂系統(tǒng)額外損耗所謂系統(tǒng)額外損耗 是指除上面三種損耗之外，是指除上面三種損耗之外，還有一些尚未為人們所完全認識和難以準確計算的損耗還有一些尚未為人們所完全認識和難以準確計算的損耗，統(tǒng)稱為，統(tǒng)稱為系統(tǒng)額外損耗系統(tǒng)額外損耗。 額外損耗的數(shù)值與緯度、季節(jié)、本地時間和通信距額外損耗的數(shù)值與緯度、季節(jié)、本地時間和通信距離有關，通常由統(tǒng)計得到。同時，還應考慮系統(tǒng)裕量離有關，通常由統(tǒng)計得到。同時，還應考慮系統(tǒng)裕量( (由由于上述吸收損耗為中值，且系統(tǒng)額外損耗也是隨時間而于上述吸收損耗為中值，且系統(tǒng)額外損耗也是隨時間而變

16、化的，必須留有一定裕量變化的，必須留有一定裕量) )以保證較高的可通率。在中以保證較高的可通率。在中緯度地區(qū)，可取緯度地區(qū)，可取151518dB(18dB(含裕量含裕量) )。 pL2022年5月1日ECUST19（五五）干擾干擾 在短波波段的干擾主要有在短波波段的干擾主要有大氣噪聲大氣噪聲，工業(yè)干擾工業(yè)干擾和和電臺干擾電臺干擾。天。天電電( (雷電雷電) )是大氣噪聲的主要來源，它對長波的干擾最強，中、短波是大氣噪聲的主要來源，它對長波的干擾最強，中、短波次之，對特高頻的干擾可忽略。次之，對特高頻的干擾可忽略。 工業(yè)干擾由各種電氣設備和電力網(wǎng)產(chǎn)生。在工業(yè)區(qū)，工業(yè)干擾工業(yè)干擾由各種電氣設備和電

17、力網(wǎng)產(chǎn)生。在工業(yè)區(qū)，工業(yè)干擾強度遠大于大氣噪聲的干擾，是線路干擾的主要來源。當接收機位強度遠大于大氣噪聲的干擾，是線路干擾的主要來源。當接收機位于工業(yè)城市內(nèi)時，應將允許的最低接收信號功率提高于工業(yè)城市內(nèi)時，應將允許的最低接收信號功率提高10 dB10 dB，方能，方能正常工作。正常工作。 電臺干擾在短波通信中往往是十分嚴重的問題，這是因為短波電臺干擾在短波通信中往往是十分嚴重的問題，這是因為短波頻段窄，用戶日益增多所致。系統(tǒng)設計時應有相應的考慮，比如采頻段窄，用戶日益增多所致。系統(tǒng)設計時應有相應的考慮，比如采取實時選額取實時選額( (信道自動切換信道自動切換) )，采用定向天線等。，采用定向天

18、線等。 2022年5月1日ECUST20 （一一）多徑延時差多徑延時差 在短波電離層反射信道中，發(fā)端發(fā)射的電波可能通在短波電離層反射信道中，發(fā)端發(fā)射的電波可能通過多條途徑傳播到收端。由于不同路徑的長度及其對電過多條途徑傳播到收端。由于不同路徑的長度及其對電波的延時不同，信號到達收端的時間有先有后，其波的延時不同，信號到達收端的時間有先有后，其( (最大最大) )時間差稱為時間差稱為多徑延時差多徑延時差。它的大小決定了多徑傳播對通。它的大小決定了多徑傳播對通信系統(tǒng)性能影響的程度。信系統(tǒng)性能影響的程度。 多徑傳播可以通過采用最高可用頻率作為工作頻率多徑傳播可以通過采用最高可用頻率作為工作頻率的方法

19、來消除。由于電離層特性的隨機變化，在實際系的方法來消除。由于電離層特性的隨機變化，在實際系統(tǒng)中只能采用比最高可用頻率低一些的工作頻率。統(tǒng)中只能采用比最高可用頻率低一些的工作頻率。2022年5月1日ECUST21 圖圖2-52-5中，示出了頻率、多徑延時差與通信距離的關中，示出了頻率、多徑延時差與通信距離的關系曲線。圖中縱坐標系曲線。圖中縱坐標MRFMRF稱為多徑縮減因子，它是工作頻稱為多徑縮減因子，它是工作頻率對最高可用頻率之比。由圖上曲線可以看出：率對最高可用頻率之比。由圖上曲線可以看出： (1)(1)若要多徑延時差小于若要多徑延時差小于0.5ms0.5ms，工作頻率不能低于最，工作頻率不能

20、低于最高可用頻率的高可用頻率的8585； (2)(2)通信距離在通信距離在(1000(10002000km)2000km)時，通常有各種反射時，通常有各種反射傳輸方式，并常常在大地與電離層間有多次反射存在。傳輸方式，并常常在大地與電離層間有多次反射存在。在通信距離很長，比如在通信距離很長，比如10000km10000km以上時，往往需要多跳才以上時，往往需要多跳才能到達收端，路徑傳播延時增大，于是多徑延時差也增能到達收端，路徑傳播延時增大，于是多徑延時差也增加。加。 2022年5月1日ECUST22圖圖2-5 2-5 傳播距離與多徑延時差、多徑縮減因子關系傳播距離與多徑延時差、多徑縮減因子關系

21、 2022年5月1日ECUST23（二二）衰落衰落 在短波電離層傳播過程中，由于多徑信號在接收端在短波電離層傳播過程中，由于多徑信號在接收端的疊加的疊加( (干涉干涉) )，使接收信號強度隨機起伏，稱為，使接收信號強度隨機起伏，稱為衰落衰落。多徑干涉是引起衰落的主要原因，此外電離層特性的變多徑干涉是引起衰落的主要原因，此外電離層特性的變化等因素也引起衰落?；纫蛩匾惨鹚ヂ?。 分集接收是克服信號衰落的有效方法。利用相距分集接收是克服信號衰落的有效方法。利用相距300m300m的兩副天線（排成與電波傳來方向平行）獲得兩個的兩副天線（排成與電波傳來方向平行）獲得兩個衰落不相關的信號，或者利用兩個工

22、作于不同頻率衰落不相關的信號，或者利用兩個工作于不同頻率( (頻率頻率差在差在400Hz400Hz以上以上) )的接收機獲取兩個衰落互不相關的信號的接收機獲取兩個衰落互不相關的信號，然后按一定規(guī)則將兩個信號相加，然后按一定規(guī)則將兩個信號相加( (合并合并) )，合成信號將，合成信號將比較平穩(wěn)，衰落程度將大為減輕。比較平穩(wěn)，衰落程度將大為減輕。 2022年5月1日ECUST24 （三三）頻率預報頻率預報 短波電離層信道的工作頻率與多徑效應的關系密切短波電離層信道的工作頻率與多徑效應的關系密切，同時也與路徑損耗、線路干擾等有關。因此，選擇最，同時也與路徑損耗、線路干擾等有關。因此，選擇最佳的工作頻

23、率（一般取佳的工作頻率（一般取0.85 0.85 ）十分重要。）十分重要。 不同地區(qū)、不同時間的工作頻率的選取，可以根據(jù)不同地區(qū)、不同時間的工作頻率的選取，可以根據(jù) “頻率預報頻率預報”。國際無線電咨詢委員會。國際無線電咨詢委員會(CCIR)(CCIR)根據(jù)太陽根據(jù)太陽黑子活動規(guī)律、季節(jié)等因素，在黑子活動規(guī)律、季節(jié)等因素，在電信雜志電信雜志（Telecommunications JournalTelecommunications Journal）上提前幾個月發(fā)布）上提前幾個月發(fā)布“電電離層傳播基本指標離層傳播基本指標”。我國無線電管理委員會也提供。我國無線電管理委員會也提供E E層層和和F2F

24、2層的最高可用頻率層的最高可用頻率 的預報。的預報。 mufmuf2022年5月1日ECUST25 在圖在圖2-62-6中，示出了其中一幅中，示出了其中一幅 F2 F2 層的層的 預報曲線預報曲線例子。它是在例子。它是在6 6月份，太陽黑子月份，太陽黑子1212個月滑動平均值個月滑動平均值 ，反射區(qū)在北緯，反射區(qū)在北緯 時，時，F(xiàn)2 F2 層的層的 一天內(nèi)隨時間變化的曲線族，曲線族的參變量為通信距一天內(nèi)隨時間變化的曲線族，曲線族的參變量為通信距離離 d d 。 在實際工程應用中，這種長在實際工程應用中，這種長( (早早) )期預報是有效的，期預報是有效的，但它是按統(tǒng)計規(guī)律的平均值來預報，與信道

25、的實際特性但它是按統(tǒng)計規(guī)律的平均值來預報，與信道的實際特性總是有偏差的，因此不是最佳的。實時地探測信道參數(shù)總是有偏差的，因此不是最佳的。實時地探測信道參數(shù)，并自動地將信道切換到最好的信道上，并自動地將信道切換到最好的信道上( (稱為自適應實時稱為自適應實時選頻選頻) )，才能獲得最佳的效果。，才能獲得最佳的效果。 muf100 R)3530(3530NkN muf2022年5月1日ECUST26圖圖2-6 2-6 最高可用頻率預報曲線最高可用頻率預報曲線 2022年5月1日ECUST27（一）單邊帶通信的特點（一）單邊帶通信的特點 在短波通信系統(tǒng)中，廣泛采用單邊帶通信技術。這在短波通信系統(tǒng)中，

26、廣泛采用單邊帶通信技術。這是因為，調(diào)頻通信雖然抗干擾能力是因為，調(diào)頻通信雖然抗干擾能力強，但所占帶寬較寬強，但所占帶寬較寬，不宜在頻帶有限，且已十分擁擠的短波波段采用。調(diào)，不宜在頻帶有限，且已十分擁擠的短波波段采用。調(diào)幅信號所占帶寬比調(diào)頻窄，但抗干擾能力差。目前只在幅信號所占帶寬比調(diào)頻窄，但抗干擾能力差。目前只在短波廣播中采用，它依靠加大廣播電臺的發(fā)射功率來彌短波廣播中采用，它依靠加大廣播電臺的發(fā)射功率來彌補這一缺陷。然而，調(diào)幅信號畢竟仍有上、下兩個邊帶補這一缺陷。然而，調(diào)幅信號畢竟仍有上、下兩個邊帶，所占帶寬是基帶信號的兩倍。單邊帶調(diào)制信號帶寬只，所占帶寬是基帶信號的兩倍。單邊帶調(diào)制信號帶寬

27、只有調(diào)幅信號的一半，即只有上邊帶或下邊帶在頻帶十有調(diào)幅信號的一半，即只有上邊帶或下邊帶在頻帶十分擁擠的短波波段使用十分合適。分擁擠的短波波段使用十分合適。 2022年5月1日ECUST28單邊帶通信與調(diào)幅通信系統(tǒng)相比有如下的特點：單邊帶通信與調(diào)幅通信系統(tǒng)相比有如下的特點： 1 1所占頻帶窄所占頻帶窄 2 2節(jié)省發(fā)射功率節(jié)省發(fā)射功率 3. 3. 便于實現(xiàn)多路復用便于實現(xiàn)多路復用 4 4技術要求高、技術要求高、設設備復雜備復雜 2022年5月1日ECUST29（二二）單邊帶信號產(chǎn)生單邊帶信號產(chǎn)生 短波單邊帶通信系統(tǒng)主要用于電話通信。根據(jù)短波單邊帶通信系統(tǒng)主要用于電話通信。根據(jù)CCIRCCIR的規(guī)定

28、，短波單邊帶通信系統(tǒng)中，電話信號帶寬為的規(guī)定，短波單邊帶通信系統(tǒng)中，電話信號帶寬為3003003000 3000 HzHz。 產(chǎn)生單邊帶信號的最常用方法是產(chǎn)生單邊帶信號的最常用方法是濾波法濾波法，如圖，如圖2-72-7所所示。信號經(jīng)過相乘器示。信號經(jīng)過相乘器( (通常為環(huán)形調(diào)制器通常為環(huán)形調(diào)制器) )與載波相乘，與載波相乘，產(chǎn)生位于載波上、下的兩個邊帶。兩個邊帶信號通過邊產(chǎn)生位于載波上、下的兩個邊帶。兩個邊帶信號通過邊帶濾波器后，抑制其中的一個邊帶，輸出所需的另一單帶濾波器后，抑制其中的一個邊帶，輸出所需的另一單邊帶信號。在圖示的例子中，濾波器抑制下邊帶，而通邊帶信號。在圖示的例子中，濾波器抑

29、制下邊帶，而通過上邊帶。過上邊帶。 2022年5月1日ECUST30圖圖2-7 2-7 濾波法產(chǎn)生單邊帶信號濾波法產(chǎn)生單邊帶信號 2022年5月1日ECUST31圖圖2-7 2-7 邊帶邊帶濾波濾波器的衰減特性器的衰減特性 阻帶阻帶阻帶阻帶通帶通帶過度帶過度帶4040dBdBf f0 0f fc cb/dBb/dB2022年5月1日ECUST32 目前，短波單邊帶通信中很少采用只發(fā)射一個邊帶目前，短波單邊帶通信中很少采用只發(fā)射一個邊帶的單路電話系統(tǒng)，而常常采用上、下邊帶各自傳送一路的單路電話系統(tǒng)，而常常采用上、下邊帶各自傳送一路話音的所謂獨立邊帶制。在圖話音的所謂獨立邊帶制。在圖2-82-8中

30、示出了獨立邊帶的組中示出了獨立邊帶的組成方案和頻率變換過程。圖成方案和頻率變換過程。圖a a的方框圖中，環(huán)形調(diào)制器起的方框圖中，環(huán)形調(diào)制器起相乘作用，相乘作用，979799.7kHz99.7kHz和和100.3100.3103kHz103kHz的邊帶濾波器的邊帶濾波器通常采用石英晶體濾波器。由于調(diào)制后上、下邊帶間隔通常采用石英晶體濾波器。由于調(diào)制后上、下邊帶間隔只有只有600Hz600Hz，要在更高的載頻上用濾波器實現(xiàn)兩個邊帶的，要在更高的載頻上用濾波器實現(xiàn)兩個邊帶的分離十分困難。通常再采用頻率搬移的方法將頻率搬到分離十分困難。通常再采用頻率搬移的方法將頻率搬到線路頻譜上。線路頻譜上。 202

31、2年5月1日ECUST33圖圖2-8 2-8 獨立邊帶制及其頻率搬移過程獨立邊帶制及其頻率搬移過程 2022年5月1日ECUST34 （三）單邊帶通信系統(tǒng)的組成（三）單邊帶通信系統(tǒng)的組成 單邊帶通信系統(tǒng)如圖單邊帶通信系統(tǒng)如圖2-92-9所示。在發(fā)射機中，兩路電所示。在發(fā)射機中，兩路電話的獨立邊帶信號話的獨立邊帶信號( (載波為載波為 ) )將經(jīng)過兩次混頻將經(jīng)過兩次混頻( (混頻載混頻載波分別為波分別為 和和 ) )?；祛l器的數(shù)學模型也是相乘器，。混頻器的數(shù)學模型也是相乘器，起頻率搬移的作用。由于混頻器輸出除有用的信號分量起頻率搬移的作用。由于混頻器輸出除有用的信號分量外，還有不需要的邊帶和其他

32、雜散頻率分量，因此在混外，還有不需要的邊帶和其他雜散頻率分量，因此在混頻后有必要進行濾波。頻后有必要進行濾波。 接收機輸入信號的載頻為接收機輸入信號的載頻為( )( )。信號經(jīng)前。信號經(jīng)前端電路的預濾波、低噪聲高頻放大后，通過兩次混頻，端電路的預濾波、低噪聲高頻放大后，通過兩次混頻，中放濾波，再進行解調(diào)。接收機的混頻和解調(diào)是發(fā)射機中放濾波，再進行解調(diào)。接收機的混頻和解調(diào)是發(fā)射機中混領與調(diào)制的逆過程。中混領與調(diào)制的逆過程。 cf2f1fcfff 212022年5月1日ECUST35圖圖2-9 2-9 單邊帶通信系統(tǒng)方框圖單邊帶通信系統(tǒng)方框圖 2022年5月1日ECUST36（四）單邊帶通信系統(tǒng)的

33、技術指標（四）單邊帶通信系統(tǒng)的技術指標 1. 1. 單邊帶發(fā)單邊帶發(fā)信信機機的技術指標的技術指標 （1 1）射頻輸出功率：饋送到天線上的最大高頻功率）射頻輸出功率：饋送到天線上的最大高頻功率 （2 2）互調(diào)失真比：輸出有用信號電壓與互調(diào)分量電）互調(diào)失真比：輸出有用信號電壓與互調(diào)分量電壓的比值。壓的比值。 （3 3）載波抑制比：載漏功率與等幅雙音信號額定輸）載波抑制比：載漏功率與等幅雙音信號額定輸出的峰包功率之比值，一般要求在出的峰包功率之比值，一般要求在-40dB-40dB以下。以下。 （4 4）邊帶抑制度：無用邊帶輸出電平與工作邊帶輸）邊帶抑制度：無用邊帶輸出電平與工作邊帶輸出電平之比值，一

34、般要求在出電平之比值，一般要求在-40dB-40dB以下。以下。 （5 5）副載波和諧波輻射：一般要求在）副載波和諧波輻射：一般要求在 -40-60dB-40-60dB。 （6 6）頻率穩(wěn)定度）頻率穩(wěn)定度 2. 2. 單邊帶單邊帶收信收信機機的技術指標的技術指標靈敏度、選擇性等靈敏度、選擇性等2022年5月1日ECUST372. 2. 單邊帶單邊帶收信收信機機的技術指標的技術指標（1 1）靈敏度：反映收信機接收微弱信號的能力。）靈敏度：反映收信機接收微弱信號的能力。 定義為：當終端負載在規(guī)定的信噪比條件下獲得一定義為：當終端負載在規(guī)定的信噪比條件下獲得一定功率輸出時，天線上所需的最小電動勢。一

35、般為定功率輸出時，天線上所需的最小電動勢。一般為uVuV量量級。級。（2 2）選擇性：反映收信機從干擾信號中選出有用信號的）選擇性：反映收信機從干擾信號中選出有用信號的能力。能力。2022年5月1日ECUST38（一一）短波信道多徑傳播對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懚滩ㄐ诺蓝鄰絺鞑?shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?前面對短波電離層反射信道的分折已經(jīng)表明，信道前面對短波電離層反射信道的分折已經(jīng)表明，信道存在嚴重的多徑效應。它所引起的接收信號隨機起伏存在嚴重的多徑效應。它所引起的接收信號隨機起伏( (衰衰落落) )，會對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅墚a(chǎn)生較大的影響，同時多徑傳，會對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅墚a(chǎn)生較大的影響，同時多徑傳播引起的碼間干擾還嚴重

36、地限制了數(shù)據(jù)信號傳輸速率的播引起的碼間干擾還嚴重地限制了數(shù)據(jù)信號傳輸速率的提高。提高。 為了說明多徑傳播對所傳送數(shù)據(jù)信號波形的影響，為了說明多徑傳播對所傳送數(shù)據(jù)信號波形的影響，假設信道存在有三條傳播路徑，它們的傳播損耗相等，假設信道存在有三條傳播路徑，它們的傳播損耗相等，但延時分別為但延時分別為 、 和和 。并假定所傳輸?shù)摹２⒓俣ㄋ鶄鬏數(shù)臄?shù)據(jù)信號是寬度為數(shù)據(jù)信號是寬度為 T T 的的矩矩形波。形波。 2 2022年5月1日ECUST39接收信號由來自三條路徑信號分量疊加而成，如圖接收信號由來自三條路徑信號分量疊加而成，如圖2-102-10所示。所示。圖圖2-10 2-10 多徑信號分量在收端的

37、疊加多徑信號分量在收端的疊加 2022年5月1日ECUST40合成信號波形的寬度已展寬為合成信號波形的寬度已展寬為( )( )。下面我們分。下面我們分兩種情況來討論兩種情況來討論： 1. 1. 若若 ，也就是說傳送的脈沖信號的寬度較，也就是說傳送的脈沖信號的寬度較寬，接收合成信號波形的寬度并沒有明顯增加。但由于寬，接收合成信號波形的寬度并沒有明顯增加。但由于 是是msms量級量級( (參見圖參見圖2-5)2-5)，而短波載波，而短波載波( (頻率頻率2 230Mb)30Mb)周周期為期為usus量級，因此各條路徑信號的相位差仍將使接收合量級，因此各條路徑信號的相位差仍將使接收合成信號產(chǎn)生干涉性

38、衰落。成信號產(chǎn)生干涉性衰落。 TT 2022年5月1日ECUST41 2 2若若 T T 較小，不滿足較小，不滿足 的條件。這時除出現(xiàn)接收信號的條件。這時除出現(xiàn)接收信號的衰落以外，接收信號脈沖寬度還明顯增大。在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，的衰落以外，接收信號脈沖寬度還明顯增大。在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，通常發(fā)送的脈沖寬度通常發(fā)送的脈沖寬度 T T為數(shù)據(jù)信號序列中相鄰碼元的間隔。因此，為數(shù)據(jù)信號序列中相鄰碼元的間隔。因此，接收脈沖信號寬度的展寬，意味著前、后碼元之間出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，接收脈沖信號寬度的展寬，意味著前、后碼元之間出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，稱為稱為碼間干擾碼間干擾。 由圖由圖2-52-5可見，短波電離層信道在最佳工作頻

39、率可見，短波電離層信道在最佳工作頻率( (最高可用頻率最高可用頻率的的8585) )時，時， 也在也在0.5ms0.5ms左右。若要左右。若要 ，比如，比如 T=5msT=5ms，相當于數(shù)據(jù)傳輸速率為相當于數(shù)據(jù)傳輸速率為200200波特波特( (即每秒傳送即每秒傳送200200個脈沖個脈沖) )，也就是說，也就是說，在短波信道上最多能以，在短波信道上最多能以200200波特速率傳輸數(shù)據(jù)，這是短波信道對波特速率傳輸數(shù)據(jù)，這是短波信道對數(shù)據(jù)傳輸速率的嚴重限制。而對于以更高的速率傳輸，比如數(shù)據(jù)傳輸速率的嚴重限制。而對于以更高的速率傳輸，比如2400b/s 2400b/s 的信息速率傳輸時，必須采取一

40、定的技術措施。的信息速率傳輸時，必須采取一定的技術措施。 T T 2022年5月1日ECUST42（二二）多路并行傳輸體制多路并行傳輸體制 短波信道中數(shù)據(jù)傳播的多路并行體制是將一個話路帶寬（短波信道中數(shù)據(jù)傳播的多路并行體制是將一個話路帶寬（3003003000Hz3000Hz）分為多個低速并行信道，它們以各自的副載波進行低速）分為多個低速并行信道，它們以各自的副載波進行低速率的數(shù)據(jù)傳輸。由于傳輸速率低，碼元間隔（或脈沖寬度）率的數(shù)據(jù)傳輸。由于傳輸速率低，碼元間隔（或脈沖寬度）T T 大，大，碼間干擾較小，而一個話路內(nèi)等效的數(shù)據(jù)速率并不低。碼間干擾較小，而一個話路內(nèi)等效的數(shù)據(jù)速率并不低。 CCI

41、RCCIR建議的短波單邊帶活路內(nèi)音頻電報體制，是一種多路并行建議的短波單邊帶活路內(nèi)音頻電報體制，是一種多路并行體制的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。它以體制的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。它以1515個副載波（間隔為個副載波（間隔為170Hz170Hz）分為）分為15 15 路路，每路傳送，每路傳送5050100100波特的電報。波特的電報。 多路并發(fā)體制避免了多徑傳播引起的碼間干擾，技術成熟、成多路并發(fā)體制避免了多徑傳播引起的碼間干擾，技術成熟、成本低，至今仍被廣泛采用。但發(fā)端多路信號并發(fā)，分散了發(fā)射機的本低，至今仍被廣泛采用。但發(fā)端多路信號并發(fā)，分散了發(fā)射機的功率。功率。 2022年5月1日ECUST43（三三）串行傳輸體制串行傳輸體制 短波信道數(shù)據(jù)的串行體制是指在一個話路內(nèi)，以諸如短波信道數(shù)據(jù)的串行體制是指在一個話路內(nèi)，以諸如2400b2400bs s速率串行傳輸數(shù)據(jù)的方案。串行體制消除了并行體制中發(fā)射功率分速率串行傳輸數(shù)據(jù)的方案。串行體制消除了并行體制中發(fā)射功率分散的缺點，而且對發(fā)射機非線性互調(diào)失真不敏感。然而，由于信道散的缺點，而且對發(fā)射機非線性互調(diào)失真不敏感。然而，由于信道多徑傳播引起的碼間干擾十分嚴重，必須采取相應的技術措施加以多徑傳播引起的碼間干擾十分嚴重，必須采取相應的技術措施加以解決。解決。短波電離層信道特性的隨機變化，決定了克服其多徑效應的短波電離層信道特性的隨機變化，決定了克服其多