第四章-短波通信系統(tǒng)和超短波通信系統(tǒng)

第四章短波通信系統(tǒng)和超短波通信系統(tǒng)4.1無(wú)線電通信概述4.2短波通信系統(tǒng)4.3超短波通信系統(tǒng)1精選版課件ppt4.1無(wú)線電通信概述4.1.1無(wú)線電通信的概念4.1.2無(wú)線電波傳播的主要特點(diǎn)4.1.3短波信道和超短波信道的特性4.1.4改進(jìn)無(wú)線傳輸質(zhì)量的主要措施2精選版課件ppt定義：無(wú)線電通信是指利用無(wú)線電波傳播信息的通信方式.優(yōu)點(diǎn)：與有線通信方式相比，無(wú)線電通信具有通信建立迅速、通信距離遠(yuǎn)、機(jī)動(dòng)靈活和組網(wǎng)容易等優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)：衰落嚴(yán)重，易受天電等外界干擾，容易被截獲和竊聽(tīng)等應(yīng)用：主要用于電報(bào)、電話、傳真、廣播和電視等各種信息傳輸系統(tǒng)。廣泛地應(yīng)用于地面、空中、海上和空間通信。4.1.1無(wú)線電通信的概念3精選版課件ppt無(wú)線電通信的分類按工作頻段劃分為12個(gè)波段

極長(zhǎng)波、超長(zhǎng)波、特長(zhǎng)波、甚長(zhǎng)波、長(zhǎng)波、中波、短波、超短波和微波。根據(jù)無(wú)線電波的不同波段和傳播模式

無(wú)線電通信主要分為短波通信、超短波通信、微波中繼通信、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等。4精選版課件ppt序號(hào)頻段名稱頻率范圍波段名稱波長(zhǎng)范圍1極低頻（ELF）3~30Hz極長(zhǎng)波100~10Mm2超低頻（SLF）30~300Hz超長(zhǎng)波10~1Mm3特低頻（ULF）300~3000Hz特長(zhǎng)波1000~100km4甚低頻（VLF）3~30KHz甚長(zhǎng)波（萬(wàn)米波）100~10km5低頻（LF）30~300KHz長(zhǎng)波（千米波）10~1km6中頻（MF）300~3000KHz中波（百米波）1000~100m7高頻（HF）3~30MHz短波（十米波）100~10m8甚高頻（VHF）30~300MHz超短波（米波）10~1m9特高頻（UHF）300~3000MHz分米波微波10~1dm10超高頻（SHF）3~30GHz厘米波10~1cm11極高頻（EHF）30~300GHz毫米波10~1mm12至高頻300~3000GHz絲米波10~1絲米5精選版課件ppt短波通信（又稱高頻通信，HF）:是利用頻率在3-30MHz的電磁波進(jìn)行的無(wú)線電通信，實(shí)際上，人們也把中波的高頻頻段1.5-3MHz歸到短波波段，所以現(xiàn)有的許多短波通信設(shè)備，其頻段范圍往往擴(kuò)展到1.5-30MHz。超短波通信：是指利用波長(zhǎng)為10-1m（頻率為30-300MHz）的電磁波進(jìn)行的無(wú)線電通信。由于超短波的波長(zhǎng)在1-10m之間，所以也稱為米波通信。整個(gè)超短波的頻帶寬度是270MHz，是短波頻帶寬度的將近10倍。由于頻帶相對(duì)較寬，被廣泛應(yīng)用于電視、調(diào)頻廣播、雷達(dá)探測(cè)、導(dǎo)航、移動(dòng)通信、軍事通信等領(lǐng)域。微波中繼通信：是利用300MHz以上頻段的電磁波進(jìn)行無(wú)線電通信的一種方式。使用的是分米波和厘米波波段，這種通信方式采用的是視距傳輸方式，受地形和天線高度的限制，相鄰兩站之間的通信距離有限（一般在30公里左右）。利用這種通信方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離的通信，必須建立一系列的中繼站，這也是中繼（接力）通信的由來(lái)。6精選版課件ppt衛(wèi)星通信：是利用通信衛(wèi)星作為中繼站實(shí)現(xiàn)地球上各點(diǎn)之間的通信。主要通信業(yè)務(wù)是電話、電報(bào)、電視、傳真和數(shù)據(jù)傳輸。衛(wèi)星通信可以只經(jīng)過(guò)一顆衛(wèi)星，由衛(wèi)星通信地球站向衛(wèi)星傳輸?shù)纳闲芯€路和衛(wèi)星向地球站傳輸?shù)南滦芯€來(lái)完成，也可以經(jīng)過(guò)多顆衛(wèi)星和多條上、下行線路。衛(wèi)星通信是20世紀(jì)60年代中期航天技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的新的通信手段。移動(dòng)通信：是指通信的雙方或至少一方在移動(dòng)中進(jìn)行的信息交換和傳輸方式。工作在超短波或微波波段。散射通信：是指利用大氣層不均勻介質(zhì)對(duì)電磁波的再輻射（散射或反射）作用進(jìn)行的超視距無(wú)線電通信。散射通信包括對(duì)流層散射通信、電離層散射通信和流星余跡通信。

7精選版課件ppt無(wú)線電通信簡(jiǎn)史無(wú)線電通信起源于19世紀(jì)末。1892年，英國(guó)人麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在，并證明在真空中它是以光速傳播的。德國(guó)人赫茲于1887年用試驗(yàn)方法實(shí)現(xiàn)了電磁波的產(chǎn)生和接收。1859年，意大利人馬可尼和俄國(guó)人波波夫分別進(jìn)行了無(wú)線電通信試驗(yàn)，并研制成無(wú)線電收發(fā)報(bào)機(jī)。隨著真空器件的出現(xiàn)，無(wú)線電通信得到迅速發(fā)展。8精選版課件ppt

隨著無(wú)線電通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線電接力通信、衛(wèi)星通信、毫米波通信等相繼發(fā)展起來(lái)。1931年，在英國(guó)多佛爾與法國(guó)加來(lái)之間建立了世界上第一條超短波接力通信線路。20世紀(jì)50年代，出現(xiàn)了1GHz以上頻段的小容量微波接力通信系統(tǒng)。到20世紀(jì)70年代，數(shù)字微波接力通信系統(tǒng)逐步完善，到80年代，毫米波波段開(kāi)始應(yīng)用于接力通信。美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室于1952年首先提出對(duì)流層散射超視距通信設(shè)想，20世紀(jì)60年代以后，散射通信得到很大的發(fā)展。9精選版課件ppt在衛(wèi)星通信方面，英國(guó)人克拉克早在1954年提出了利用地球靜止軌道衛(wèi)星通信的設(shè)想；1957年10月，原蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星；1958年美國(guó)發(fā)射了世界上第一顆通信衛(wèi)星“斯科爾”，開(kāi)始了衛(wèi)星通信的試驗(yàn)階段；1965年美國(guó)發(fā)射對(duì)地靜止衛(wèi)星“國(guó)際通信衛(wèi)星-1”號(hào)及原蘇聯(lián)發(fā)射對(duì)地非靜止衛(wèi)星“閃電-1”號(hào)的成功，標(biāo)志著衛(wèi)星通信進(jìn)入實(shí)用階段。20世紀(jì)70年代，衛(wèi)星通信進(jìn)一步向各應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展。例如，美國(guó)現(xiàn)已擁有“國(guó)防通信衛(wèi)星”、“艦隊(duì)通信衛(wèi)星”、“Milstar”等多個(gè)使用不同頻段具有不同用途的軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，衛(wèi)星通信現(xiàn)已成為美國(guó)全球軍事通信的重要手段。目前世界各國(guó)的長(zhǎng)距離通信和國(guó)際通信中約有一半線路應(yīng)用了無(wú)線電通信。10精選版課件ppt

中國(guó)的無(wú)線電通信發(fā)展較早。1899年在廣州、馬口等要塞及各江防艦艇上就設(shè)置了無(wú)線電臺(tái)。1923年喀什噶爾電臺(tái)建立，可與印度通報(bào)。1930年上海國(guó)際電臺(tái)建立，同舊金山、柏林、巴黎建立了直達(dá)無(wú)線電報(bào)線路。中華人民共和國(guó)成立后，無(wú)線電通信得到迅速發(fā)展。20世紀(jì)60年代開(kāi)始發(fā)展大容量的微波通信，70年代建立衛(wèi)星通信地球站，1984年發(fā)射了第一顆試驗(yàn)通信衛(wèi)星。目前，無(wú)線電通信已成為中國(guó)通信事業(yè)中的重要手段。11精選版課件ppt無(wú)線電通信系統(tǒng)的組成和簡(jiǎn)單工作過(guò)程發(fā)射機(jī)接收機(jī)發(fā)射天線接收天線饋線饋線電磁波12精選版課件ppt無(wú)線電通信系統(tǒng)的組成和簡(jiǎn)單工作過(guò)程接收機(jī)發(fā)射天線接收天線饋線饋線電磁波調(diào)制器混頻器高頻放大器高頻振蕩器13精選版課件ppt6.無(wú)線電通信系統(tǒng)的組成和簡(jiǎn)單工作過(guò)程發(fā)射天線饋線調(diào)制器混頻器高頻放大器高頻振蕩器低頻（基帶）信號(hào)中頻信號(hào)高頻振蕩信號(hào)射頻信號(hào)14精選版課件ppt無(wú)線電通信系統(tǒng)的組成和簡(jiǎn)單工作過(guò)程發(fā)射天線饋線電磁波調(diào)制器混頻器高頻放大器高頻振蕩器低頻（基帶）信號(hào)中頻信號(hào)高頻振蕩信號(hào)射頻信號(hào)15精選版課件ppt無(wú)線電通信系統(tǒng)的組成和簡(jiǎn)單工作過(guò)程接收天線饋線第一混頻器高頻放大器一本振第二混頻器二本振二中放解調(diào)器低頻（基帶）放大器一中放16精選版課件ppt無(wú)線電通信系統(tǒng)的組成和簡(jiǎn)單工作過(guò)程接收天線饋線第一混頻器高頻放大器一本振第二混頻器二本振二中放解調(diào)器低頻（基帶）放大器一中放電磁波17精選版課件ppt4.1.2無(wú)線電傳播的主要特點(diǎn)電波傳播方式根據(jù)電波的頻率（波長(zhǎng)）的不同，無(wú)線電波主要有以下四種傳播方式：地波傳播、天波傳播、視距傳播、散射傳播。18精選版課件ppt（1）地波傳播地波傳播方式是指無(wú)線電波沿地球表面?zhèn)鞑?。它主要用于中波以上的波段的近距離通信。（2）天波傳播發(fā)射天線向空中發(fā)射電波，由高空電離層反射后到達(dá)接收點(diǎn)，這種方式稱為天波傳播。它是短波通信的主要傳播方式。（3）直接波傳播直接波傳播方式是指電波在發(fā)射天線和接收天線能互相“看見(jiàn)”的距離內(nèi)的一種傳播方式，故也稱為視距傳播。其傳播的路徑基本是直線。一般有兩種形式，一種是地對(duì)地的視距傳播，一種是地對(duì)空的視距傳播。（4）散射傳播這種傳播方式是利用對(duì)流層及電離層的不均勻性對(duì)電波的散射作用而實(shí)現(xiàn)的超視距傳播。主要用于超短波和微波的遠(yuǎn)距離通信。19精選版課件ppt

圖無(wú)線電波的主要傳播方式（a）直射傳播;（b）地波傳播;（c）天波傳播;（d）散射傳播20精選版課件ppt電波傳播的特性實(shí)際上，天線輻射出去的電波的傳播往往不是單一的形式，可能既有地波，也有天波等，但總有一種方式是最主要的。不同波段的電波，其主要傳播方式也不同，但他們也有一些共同的特性。21精選版課件ppt（1）電波具有直線傳播的特性在均勻介質(zhì)中，電波是沿直線傳播的，它從波源出發(fā)，同時(shí)向各個(gè)方向傳播，而且速度相同，因而在某一瞬間，電波到達(dá)空間各點(diǎn)距波源的距離相等，其形狀很象一個(gè)球面，此種波稱為球面波。22精選版課件ppt（2）電波具有相互干涉的特性在同一波源所產(chǎn)生的不同方向的電波，由于其所經(jīng)過(guò)的路徑和距離不一樣，則接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是各不同路徑電波的合成波，這種現(xiàn)象稱為干涉。干涉會(huì)造成接收信號(hào)時(shí)強(qiáng)時(shí)弱。ABC直射波地面反射波23精選版課件ppt（3）電波具有擴(kuò)散的特性電波離開(kāi)信源越遠(yuǎn)，能量越分散，場(chǎng)強(qiáng)越弱，這種現(xiàn)象稱為電波的擴(kuò)散。24精選版課件ppt（4）電波具有反射和折射的特性當(dāng)電波由一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時(shí)，在兩種介質(zhì)的分界面上，傳播的方向要發(fā)生變化，產(chǎn)生反射和折射。

（5）電波具有繞射的特性電波在傳播過(guò)程中有繞過(guò)障礙物的能力。其繞射能力與電波波長(zhǎng)和地形有關(guān)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其繞射能力越強(qiáng)；波長(zhǎng)越短，其繞射能力越弱。（6）電波能量的被吸收現(xiàn)象當(dāng)電波在真空中傳播時(shí)，只有能量的擴(kuò)散現(xiàn)象，沒(méi)有能量的損耗現(xiàn)象。但實(shí)際工作中，電波在傳播路徑上不管遇到導(dǎo)體還是半導(dǎo)體，都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，因而會(huì)損耗一些能量，這種現(xiàn)象稱為電波的能量被吸收現(xiàn)象。25精選版課件ppt4.1.3短波信道和超短波信道的特性短波通信主要依靠天波和地波兩種傳播方式。超短波通信主要為直線視距傳播。地波傳播方式受大地的吸收

地面對(duì)電波能量的吸收的大小與地面的導(dǎo)電性能和電波頻率有關(guān)：地面的導(dǎo)電性越好，吸收越??；電波頻率越低，損耗越小。具有繞射現(xiàn)象

地波在傳播過(guò)程中能繞過(guò)障礙物而傳播的現(xiàn)象，稱為繞射。地波的繞射能力與電波的波長(zhǎng)，障礙物的高低大小及波源所處的位置有關(guān)：波長(zhǎng)越長(zhǎng)，障礙物越低窄，地波的繞射能力越強(qiáng)。傳播穩(wěn)定

地表面的電性能及地貌、地物等并不隨時(shí)間很快的變化。26精選版課件ppt天波傳播方式電離層的形式與結(jié)構(gòu)27精選版課件ppt大氣的分層現(xiàn)象氣體在90km以上的高空按其分子的重量分層分布，如在300km高度上面主要成分是氮原子在離地90km以下的空間，由于大氣的對(duì)流作用，各種氣體均勻混合在一起28精選版課件ppt電離層：60km到1000km的區(qū)域自由電子、正離子、負(fù)離子、中性分子和原子等組成的等離子體。電離源太陽(yáng)輻射的紫外線、X射線、高能帶電微粒流、為數(shù)眾多的微流星其它星球輻射的電磁波以及宇宙射線等只占全部大氣質(zhì)量的2％左右，但因存在大量帶電粒子，所以對(duì)電波傳播有極大影響。29精選版課件ppt磁層：電離層至幾萬(wàn)千米的高空存在著由帶電粒子組成的輻射帶，磁層頂是地球磁場(chǎng)作用所及的最高處，出了磁層頂就是太陽(yáng)風(fēng)橫行的空間。磁層是第一道防線（擋太陽(yáng)風(fēng)）電離層第二道防線（吸收各種射線）平流層內(nèi)極少量的臭氧（O3）第三道防線（防紫外線）30精選版課件ppt電離層根據(jù)電子密度分層每一個(gè)最大值所在的范圍叫做一個(gè)層D、E、F1、F2層31精選版課件pptD層特點(diǎn)：60～90km夜間消失，氣體密度大，電子易與其它粒子復(fù)合而消失，夜間沒(méi)有日照而消失在中午時(shí)達(dá)到最大電子密度對(duì)電波損耗較大電子密度隨季節(jié)有較大的變化。E層：90～150km可反射幾兆赫的無(wú)線電波在夜間其電子密度可以降低一個(gè)量級(jí)32精選版課件pptF層：170～200km為F1層，200km以上稱F2層。在晚上，F(xiàn)1與F2合并為一層。F2層的電子密度是各層中最大的，在白可達(dá)2×1012個(gè)/m3，冬天大，夏天小。F2層空氣極其稀薄，電子碰撞頻率極低，電子可存在幾小時(shí)才與其它粒子復(fù)合而消失。F2層的變化很不規(guī)律，其特性與太陽(yáng)活動(dòng)性緊密相關(guān)。33精選版課件ppt34精選版課件ppt電離層的變化規(guī)律電離層的規(guī)則變化日夜變化。正午稍后時(shí)分達(dá)到最大值，到拂曉時(shí)各層的電子密度達(dá)到最小。D層消失，E層減小，F(xiàn)合并季節(jié)變化。夏季的電子密度大于冬季，F(xiàn)2層反常。隨太陽(yáng)黑子11年周期的變化。隨地理位置變化。低緯度大于高緯度35精選版課件ppt長(zhǎng)波可在D層反射下來(lái)，在夜晚由于D層消失，長(zhǎng)波將在E層反射；中波將在E層反射，但在白天D層對(duì)電波的吸收較大，故中波僅能在夜間由E層反射；短波將在F層反射；而超短波則穿出電離層。36精選版課件ppt電離層的不規(guī)則變化是隨機(jī)的、非周期的、突發(fā)的急劇變化，主要有以下3種：突發(fā)E層（或稱Es層）產(chǎn)生“遮蔽”現(xiàn)象電離層突然騷動(dòng)（太陽(yáng)上燃燒的氫氣發(fā)生巨大爆炸）D層突然吸收現(xiàn)象電離層暴：太陽(yáng)風(fēng)進(jìn)入電離層F2受影響最大，電子濃度可能增加可能減小37精選版課件ppt38精選版課件ppt39精選版課件ppt40精選版課件ppt對(duì)電波傳播影響最大的是電離層騷擾和電離層暴。例如2001年4月份多次出現(xiàn)極其嚴(yán)重的電離層騷擾和電離層暴造成我國(guó)滿洲里、重慶等電波觀測(cè)站發(fā)射出去的探測(cè)信號(hào)全頻段消失，較高頻率部分的信號(hào)因電子密度的下降而穿透電離層飛向宇宙空間，較低頻率部分的電波因遭受電離層的強(qiáng)烈吸收而衰減掉。其它電波觀測(cè)站的最低起測(cè)頻率比正常值上升3～5倍，臨界頻率下降了50%。電離層暴致使短波通信、衛(wèi)星通信、短波廣播、航天航空、長(zhǎng)波導(dǎo)航、雷達(dá)測(cè)速定位等信號(hào)質(zhì)量大大下降甚至中斷。41精選版課件ppt電離層電波傳播：無(wú)線電波在電離層中的傳播物理機(jī)制短波經(jīng)電離層反射的傳播經(jīng)電離層連續(xù)折射而返回地面到達(dá)接收點(diǎn)電離層散射傳播流星余跡散射傳播電離層電波傳播通常指電離層反射傳播（天波傳播）42精選版課件ppt電離層電波傳播：頻率范圍：長(zhǎng)波、中波、短波（短波為主）優(yōu)點(diǎn)：能以較小的功率進(jìn)行可達(dá)數(shù)千千米的遠(yuǎn)距傳播電路建立迅速機(jī)動(dòng)性好設(shè)備簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：受電離層影響衰落現(xiàn)象嚴(yán)重傳播效應(yīng)：多徑傳輸多普勒頻移極化面旋轉(zhuǎn)非相干散射衰落43精選版課件ppt超短波傳播方式

超短波通信主要依靠地波傳播和空間波視距傳播。 優(yōu)點(diǎn)： 頻段寬，通信容量大；視距以外的不同網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)可以用相同頻率工作，不會(huì)相互干擾；可用方向性較強(qiáng)的天線，有利于抗干擾；受晝夜和季節(jié)變化的影響小，通信較穩(wěn)定。 缺點(diǎn)： 通信距離較近；受地形影響較大，電波通過(guò)山岳、丘陵、叢林地帶和建筑物時(shí)，會(huì)被部分吸收或阻擋，是通信困難或中斷。44精選版課件ppt1．最高可用頻率（MUF）2．傳輸模式3．多經(jīng)傳播4．衰落5．相位起伏（多普勒頻移）6．靜區(qū)7．晝夜間信號(hào)差別短波在電離層中的傳播特性45精選版課件ppt1．最高可用頻率（MUF）最高可用頻率的英文縮寫(xiě)為MUF，它是指在實(shí)際通信中，能被電離層反射回地面的最高頻率。對(duì)應(yīng)于電離層各分層的電子密度，都存在一個(gè)相應(yīng)的最高頻率fv，也稱為臨界頻率。在此頻率時(shí)，該層對(duì)垂直入射的（入射角φ=00）電波將起到反射作用；而當(dāng)頻率高于fv時(shí)，垂直入射的電波將穿出該層，因此不能為收發(fā)用戶提供短波通信鏈路。

46精選版課件ppt如果電波是以φ>00的入射角斜射電離層，頻率為fv的電波不會(huì)穿出該層，而當(dāng)為更高的某一頻率fob時(shí)才穿出該層。fob被稱為入射角為φ時(shí)的最高可用頻率，它可表示為：顯然，fob≥fv。47精選版課件ppt在給定通信距離和反射點(diǎn)高度的情況下，fob與fv關(guān)系式可表示為式2-1：式中fv為電波垂直入射時(shí)的最高反射頻率，也稱臨界頻率；φ為電波斜射至電離層的入射角；d為通信線路的長(zhǎng)度；h’為電波反射點(diǎn)處電離層的虛高。h’d48精選版課件ppt若給定通信線路的通信距離為2000km，在不同斜射頻率下（即以fob為參數(shù)），按照式2-1計(jì)算，可得到一組fv-h’的曲線（實(shí)線）；然后在給定的通信線路上測(cè)量，可以得到該線路的頻高圖，即實(shí)測(cè)的f-h’的曲線（虛線）。49精選版課件ppt50精選版課件pptdhh’ffF為什么在同一電離層高度上有多個(gè)工作頻率？51精選版課件ppt在設(shè)計(jì)短波通信線路時(shí)，工作頻率應(yīng)采用接近fmu頻率。其原因如下：低頻電波將受到較大的吸收損耗；同時(shí)，對(duì)于較低頻率的電波，電離層的各個(gè)分層都可能對(duì)它產(chǎn)生反射，多經(jīng)傳播效應(yīng)嚴(yán)重。52精選版課件ppt從圖中可以看出，這兩條曲線存在有許多交點(diǎn)，所有的這些交點(diǎn)表示在給定的斜射頻率上，可能存在的傳播路徑。E53精選版課件ppt例如：fob為14MHz，對(duì)F2來(lái)講存在兩條傳播路徑，它們的反射點(diǎn)分別標(biāo)為1和1’。E54精選版課件ppt反射點(diǎn)1的高度為380km，反射點(diǎn)1’的高度為680km。EE55精選版課件ppt通過(guò)反射點(diǎn)1反射而到達(dá)接收端的信號(hào)要比反射點(diǎn)1’反射來(lái)的信號(hào)強(qiáng)，這是因?yàn)閮蓷l路徑所受的衰減不同。反射點(diǎn)1‘所通過(guò)的路徑，除了由于通過(guò)D、E、F1層而遭到衰減外，和反射點(diǎn)1的路徑相比，在F2層內(nèi)傳播更長(zhǎng)的距離，因而多了一定的附加衰減。

56精選版課件ppt若斜射頻率fob改為18MHz，對(duì)F2來(lái)講仍然存在兩條傳播路徑，它們的反射點(diǎn)分別標(biāo)為2和2’。反射高度分別為340km和460km。57精選版課件ppt從圖中可以看出，和這個(gè)斜射頻率相應(yīng)的fv-h’曲線，和頻高圖中（虛線）E、F1層曲線不存在交點(diǎn)。E58精選版課件ppt這表明fob=18MHz時(shí)，電波已不可能利用F1層和E層反射，而只是穿過(guò)它們，然后由F2層反射。E59精選版課件ppt同樣的道理，2點(diǎn)反射在接收端的信號(hào)較2’點(diǎn)反射的強(qiáng)，但由于兩者的反射高度相差不太大，所以其場(chǎng)強(qiáng)的差別將小于fob=14MHz時(shí)的情況。E60精選版課件ppt繼續(xù)升高斜射頻率，當(dāng)斜射頻率fob為20MHz，只存在F2層的一個(gè)反射點(diǎn)3，反射高度h’=370km。E61精選版課件ppt也就是說(shuō)當(dāng)fob=20MHz時(shí)，只有一條傳播路徑。繼續(xù)升高斜射頻率，曲線族和頻高曲線不再存在交點(diǎn)，這說(shuō)明電波將穿過(guò)F2層，不再返回地面。E62精選版課件ppt由此可見(jiàn)，反射點(diǎn)3時(shí)斜射電波能否返回地面的臨界點(diǎn)，與該點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的fv就是F2層的臨界頻率，與該點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的fob就稱為F2層的最高可用頻率（MUF）。E63精選版課件ppt總結(jié)以上結(jié)論，可以得到以下重要概念。（1）MUF是指給定通信距離下的最高可用頻率。若通信距離改變了，計(jì)算所得的曲線族和實(shí)測(cè)頻高圖都將發(fā)生變化，從而使臨界點(diǎn)的位置發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)的MUF值也就改變了。顯然MUF還和反射層的電離密度有關(guān)，所以凡影響電離密度的諸因素，都將影響MUF的數(shù)值。（2）當(dāng)通信線路選用MUF作為工作頻率時(shí)，由于只有一條傳播路徑，所以在一般情況下，有可能獲得最佳接收。（3）MUF是電波能返回地面和穿出電離層的臨界值。考慮電離層的結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化和保證獲得長(zhǎng)期穩(wěn)定的接收，在確定線路的工作頻率時(shí)，不是取預(yù)報(bào)的MUF值，而是取低于MUF的頻率FOT，F(xiàn)OT稱為最佳工作頻率。一般情況下FOT=0.85MUF。選用FOT之后，能保證通信線路有90%的可通率。由于工作頻率較MUF下降了15%，接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)較工作在MUF時(shí)損失了10-20dB,可見(jiàn)為此付出的代價(jià)也是很大的。64精選版課件ppt由于電離層的電子密度受太陽(yáng)輻射影響很大，白天和夜晚的最高可用頻率相差甚大，工作頻率也需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。下圖示出了最高可用頻率一天內(nèi)的變化，作為簡(jiǎn)單的取值方法，而為了更好的適應(yīng)電離層參數(shù)變化引起的傳輸特性隨機(jī)起伏，實(shí)時(shí)地選用最佳工作頻率是合適的。下圖畫(huà)出了MUF和FOT及建議選用的日頻和夜頻。65精選版課件ppt66精選版課件ppt04812162024t/h3456920f/MHz最高可用頻率最高可用頻率工作頻率建議選用的工作頻率日頻9MHz夜頻4.5MHz67精選版課件ppt2．傳輸模式在遠(yuǎn)距離短波通信線路的設(shè)計(jì)中，為了獲得較小的傳輸衰減，或者為了避免仰角太小，以致現(xiàn)有的天線無(wú)法滿足這一設(shè)計(jì)要求等原因，都需要精心地選擇傳輸模式。下圖為短波線路的路徑圖解。68精選版課件pptF2層E層TRF2層E層TRF2層Es層TRE層E層E層69精選版課件ppt理論上講，要嚴(yán)格設(shè)計(jì)這種多跳遠(yuǎn)距離通信線路，就必須分別研究線路中每一地段對(duì)應(yīng)于工作頻率的傳播特性和所需要的輻射仰角。但一般來(lái)講這種嚴(yán)格的計(jì)算是不必要的，實(shí)際上，在設(shè)計(jì)中只考慮線路兩個(gè)終端的電波傳播情況，就足以確定短波線路對(duì)設(shè)備的具體要求。70精選版課件ppt3．多經(jīng)傳播從前面的學(xué)習(xí)中我們知道，電波可以通過(guò)若干路徑和不同的傳輸模式到達(dá)接收端，這種現(xiàn)象就稱為多徑傳播。由于這些路徑具有不同的長(zhǎng)度，所以到達(dá)接收端的各條射線，它們所經(jīng)歷的傳播時(shí)間是不同的。通過(guò)華盛頓到英格蘭（6000km）和日本到英格蘭（9600km）的傳真?zhèn)鬏數(shù)臏y(cè)量表明不同模式的射線到達(dá)接收端的時(shí)間是不同的，它們間的差值，在0.5~4.5ms之間。71精選版課件ppt下圖為短波通信線路多徑時(shí)延差的統(tǒng)計(jì)值。一般說(shuō)來(lái)，時(shí)延差值等于或大于0.5ms的占99.5%；而超過(guò)5ms的僅占0.5%。72精選版課件ppt從表中可以看出，最低模式是2E，時(shí)延為12.73ms；最高模式為5F，時(shí)延為16.26ms，兩者之差即為多徑時(shí)延差3.53ms。模式路徑時(shí)延（ms）1E2E12.733E12.824E12.931F12.962F13.452FE13.653F14.184F15.135F16.2673精選版課件ppt在短波信道上，多徑時(shí)延具有下列特征：（1）多徑時(shí)延隨著工作頻率偏離MUF的增大而增大。原因：在f=MUF時(shí)，將出現(xiàn)單徑傳輸，不存在多徑時(shí)延，偏離MUF將出現(xiàn)多徑傳播。工作頻率與最大可用頻率MUF的比值稱為多徑縮減因子，英文縮寫(xiě)為MRF，表示為：f為工作頻率，多徑縮減因子越大，說(shuō)明工作頻率越靠近最高可用頻率。在實(shí)際線路中由于MUF隨電離層發(fā)生變化，因此MRF也隨之變化，多徑時(shí)延亦隨之變化。因此在線路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這一情況，實(shí)時(shí)進(jìn)行頻率預(yù)報(bào)來(lái)達(dá)到工作頻率盡可能靠攏MUF的目的。74精選版課件ppt（2）多徑時(shí)延與通信距離有密切關(guān)系圖中示出了多徑時(shí)延與通信距離之間的關(guān)系統(tǒng)計(jì)曲線?？梢?jiàn)在200~300km的短波線路上，由于電離層與地面間的多次反射，使多徑時(shí)延最嚴(yán)重，可達(dá)8ms；在2000~8000km的線路上，可能存在的傳播模式減少，故多徑時(shí)延只有2~3ms。當(dāng)通信距離進(jìn)一步增大時(shí)，由于不再存在單跳模式，多徑時(shí)延又隨之增大，當(dāng)距離為20000km時(shí)，可達(dá)6ms。75精選版課件ppt（3）多徑時(shí)延隨時(shí)間發(fā)生變化多徑時(shí)延隨時(shí)間變化的原因是電離層的電子密度隨時(shí)間變化，從而使MUF隨時(shí)間變化。電子密度變化越急劇，多徑時(shí)延的變化越嚴(yán)重。多徑時(shí)延嚴(yán)重影響短波數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量，所以在線路設(shè)計(jì)中，通常為了保證傳輸質(zhì)量，要限制傳輸速率。目前在印字電報(bào)通信中，為了減少多徑傳輸?shù)挠绊?，通?bào)速率限制在200波特以下。在短波線路傳輸高速數(shù)據(jù)時(shí)，通常需要采用多路并發(fā)的方法。76精選版課件ppt4．衰落短波在電離層傳播過(guò)程中，由于多徑傳播等原因，使接收端的信號(hào)出現(xiàn)疊加（干涉），接收信號(hào)的強(qiáng)度出現(xiàn)忽大忽小的隨機(jī)起伏，稱為衰落。多徑干涉是引起衰落的主要原因，此外電離層特性的變化等因素也會(huì)引起衰落。衰落有快衰落和慢衰落之分，連續(xù)出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間僅幾分之一秒的信號(hào)起伏稱為快衰落；持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)的衰落（1小時(shí)或者更長(zhǎng)）稱為慢衰落。根據(jù)衰落產(chǎn)生的原因，可分為以下3種衰落。干涉衰落、吸收衰落、極化衰落。77精選版課件ppt（1）干涉衰落若從線路發(fā)送端發(fā)射恒定幅度的高頻信號(hào)，由于多徑傳播，到達(dá)接收端的射線不是一條，而是多條。這些射線通過(guò)不同的路徑，到達(dá)接收端的時(shí)間不同，傳播的距離不同，遭受的衰減不同，所以到達(dá)接收端后的幅度也各不相同。再者由于電離層的電子密度、高度均是隨機(jī)變化的，電波射線軌跡也隨之變化，這使得同一信號(hào)由多徑傳播到達(dá)接收端后信號(hào)之間不能保持固定的相位差，使合成的信號(hào)振幅隨機(jī)起伏。這種衰落由到達(dá)接收端的若干個(gè)信號(hào)干涉造成，故稱“干涉衰落”。78精選版課件ppt干涉衰落有下列特征。具有明顯的頻率選擇性即對(duì)不同頻率的信號(hào)具有不同的衰落特性，因此也稱“選擇性衰落。通過(guò)試驗(yàn)證明，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)頻率差值大于400Hz時(shí)，他們的衰落特性相關(guān)性就很小了。根據(jù)此特點(diǎn)，可以采用頻率分集的方法克服這種衰落。79精選版課件ppt衰落信號(hào)的振幅服從瑞利分布在非騷動(dòng)短波傳播期間，也就是不存在電離層暴變的時(shí)期，電場(chǎng)強(qiáng)度的快變化主要來(lái)源于干涉衰落，少量時(shí)刻也可能是由于極化衰落。衰落信號(hào)的振幅服從瑞利分布通過(guò)長(zhǎng)期的觀察，證實(shí)了遭受快衰落的電場(chǎng)強(qiáng)度振幅服從瑞利分布?？梢宰C明，在瑞利分布條件下，到達(dá)或超過(guò)某給定電場(chǎng)強(qiáng)度值的時(shí)間百分?jǐn)?shù)T可由下式計(jì)算。式中E為給定的電場(chǎng)強(qiáng)度值；

Emed為電場(chǎng)強(qiáng)度中值。根據(jù)上式，可畫(huà)出瑞利衰落下接收端電場(chǎng)強(qiáng)度的概率分布曲線。80精選版課件ppt從曲線上可以查到：電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到或超過(guò)中值的時(shí)間為整個(gè)觀察時(shí)間的50%。若降低給定值E，如E=0.39Emed,低于中值8.2dB，此時(shí)T=90%；若E=0.1Emed,低于中值20dB，此時(shí)，T=99.3%。此曲線圖在短波線路設(shè)計(jì)中非常有用，可以用它來(lái)計(jì)算為提高線路可通率所需要額外增加的功率。例如已經(jīng)計(jì)算出保證50%可通率需要的發(fā)射功率為100W，現(xiàn)要求可通率提高至90%，即保證在90%的時(shí)間內(nèi)，線路保持原有的通信質(zhì)量，發(fā)射機(jī)應(yīng)增加多少功率呢？81精選版課件ppt從右圖曲線上可以查到，當(dāng)可通率T=90%時(shí)，接收端的電場(chǎng)強(qiáng)度E將跌落到中值Emed的0.39倍，接收功率跌落到中值的0.15倍，所以要達(dá)到原有的通信質(zhì)量，發(fā)射機(jī)功率應(yīng)增加1/0.15=6.6倍。即發(fā)射功率PT=660W。82精選版課件ppt我們把功率增加的倍數(shù)稱為“功率余量”，也稱“對(duì)快衰落的防護(hù)度”，通常用分貝表示。因此，也可以這樣說(shuō)，為了保證90%的可通率，留有的功率余量為：83精選版課件ppt同理，若要求可通率達(dá)到99.3%，功率余量就應(yīng)增加到20dB,即要求功率增加100倍，PT=10000W。由此可以看出，對(duì)于短波線路，由于快衰落的存在，可通率受到一定的限制。84精選版課件ppt并且，單純靠增加發(fā)射功率來(lái)提高可通率是極不經(jīng)濟(jì)的。近年來(lái)，在短波線路上廣泛采用分集接收技術(shù)、時(shí)頻調(diào)制技術(shù)以及差錯(cuò)控制技術(shù)來(lái)對(duì)抗衰落，使得正常的瑞利衰落信道上傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，用不太大的功率獲得線路的高可通率。85精選版課件ppt干涉衰落是一種快衰落根據(jù)大量的測(cè)量值表明干涉衰落的速率大約為10~20次/min，衰落深度可達(dá)40dB（低于中值），偶爾達(dá)80dB。衰落持續(xù)時(shí)間通常在4~20ms范圍內(nèi)，是一種快衰落，與吸收衰落有明顯的差別。持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短可用于判別是吸收衰落還是干涉衰落。86精選版課件ppt（2）吸收衰落產(chǎn)生吸收衰落的原因是D層衰減特性的慢變化，其時(shí)間最長(zhǎng)可以持續(xù)1小時(shí)或更長(zhǎng)，因此吸收衰落屬于慢衰落。由于吸收衰落是電離層吸收的變化引起的，所以它有年、月、季節(jié)和晝夜的變化。吸收衰落有下列特征：接收點(diǎn)信號(hào)幅度的變化比較慢，其周期從幾分鐘到幾小時(shí)（包括日變化）。對(duì)短波整個(gè)頻段的影響程度是相同的（不存在頻率選擇性）。克服吸收衰落，除了正確地選擇頻率外，在設(shè)計(jì)短波線路時(shí)只能靠留功率余量來(lái)補(bǔ)償電離層吸收的增大。87精選版課件ppt（3）極化衰落電波被電離層反射后，其極化已不再和發(fā)射天線輻射時(shí)的相同。發(fā)射到電離層的平面極化射線經(jīng)電離層反射后，由于地磁場(chǎng)的作用，分為兩條橢圓極化射線，經(jīng)合成形成接收地點(diǎn)的橢圓極化波。橢圓長(zhǎng)軸的大小和相位隨著傳播路徑上電子密度的隨機(jī)變化而不斷變化，導(dǎo)致接收信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生變化。極化衰落出現(xiàn)的概率遠(yuǎn)小于干涉衰落。粗略估計(jì)，極化衰落僅占全部衰落的10%~15%。極化衰落發(fā)生時(shí)，接收端的電壓值均較未衰落時(shí)下降3dB。為了避免這種極化衰落，可以采用幾副具有不同極化方式的接收天線，并且通過(guò)選擇電路接到接收機(jī)輸入端。選擇電路總使接收最強(qiáng)信號(hào)的那副天線接到接收機(jī)輸入端。這種方法稱為極化分集。88精選版課件ppt綜上所述，分集接收是克服信號(hào)衰落的有效方法。短波通信系統(tǒng)中，通常利用相距300米的兩副天線獲取兩個(gè)衰落近于不相關(guān)的信號(hào)樣本，或者利用兩個(gè)工作于不同頻率（頻率相差在400Hz以上）的接收機(jī)獲取兩個(gè)衰落互不相關(guān)的信號(hào)樣本，然后按一定規(guī)則將兩個(gè)信號(hào)樣本相加（合并），合成的信號(hào)電平將比較平穩(wěn)，衰落程度將大為減輕。上述利用兩副不同位置的天線進(jìn)行分集的方法稱為二重空間分集，而利用兩個(gè)不同頻率傳輸?shù)姆椒ǚQ為二重頻率分集。增加所利用的天線或頻率數(shù)目，可使分集重?cái)?shù)增加。89精選版課件ppt5、相位起伏（多普勒頻移）短波在傳播過(guò)程中存在多徑效應(yīng)，不僅使接收點(diǎn)的信號(hào)振幅發(fā)生隨機(jī)變化，也使信號(hào)的相位起伏不定。即使只存在一條射線，也就是單一模式傳播的條件下，由于電離層經(jīng)常性的快速運(yùn)動(dòng)以及反射層高度的快速變化，使得傳播路徑的長(zhǎng)度不斷變化，信號(hào)的相位也會(huì)發(fā)生變化，使信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，頻譜產(chǎn)生畸變。這種頻率發(fā)生變化，畸變的現(xiàn)象稱為多普勒頻移。90精選版課件ppt多普勒頻移在日出和日落期間呈現(xiàn)出更大的數(shù)值，此時(shí)很容易影響采用小頻移的窄帶電報(bào)的傳輸。此外，在發(fā)生磁暴時(shí)，將產(chǎn)生更大的多普勒頻移。在電離層平靜的夜間，一般不存在多普勒效應(yīng)，而在其他時(shí)間，多普勒頻移大約在1~2Hz的范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)生磁暴時(shí)，頻移最高可達(dá)6Hz。以上給出的2~6Hz的多普勒頻移是對(duì)于單跳模式傳播而言的。若電波按多跳模式傳播，則總頻移值按下式計(jì)算：式中，n為跳數(shù)；△f為單跳多普勒頻移；△ftot為總頻移值。91精選版課件ppt6．靜區(qū)由天波的反射原理可知，入射角越小，反射線達(dá)到的地點(diǎn)距發(fā)射點(diǎn)越近。當(dāng)入射角小到一定值時(shí)，電波就有可能穿透電離層而無(wú)反射。天線發(fā)射的同一頻率的電波一般不是一條射線，而是一簇波束，在此波束中由于入射角度不同，有的反射的遠(yuǎn)，有的反射的近，有的穿透電離層而無(wú)反射。很顯然，電波的最近反射點(diǎn)至發(fā)射點(diǎn)之間是沒(méi)有反射電波的，這種現(xiàn)象稱為天波的越距。在進(jìn)行短波通信時(shí)，天線發(fā)射的電波，除有天波傳播外，還有地波傳播。一般來(lái)說(shuō)，地波最遠(yuǎn)可達(dá)30公里，而天波從電離層第一次反射落地（第一跳）的最短距離約為100公里。可見(jiàn)30~100公里之間的這一區(qū)域，地波和天波都覆蓋不到，形成了短波通信的寂靜區(qū)，簡(jiǎn)稱靜區(qū)，也稱為盲區(qū)。盲區(qū)內(nèi)的通信大多是比較困難的。車載臺(tái)均存在通信盲區(qū)問(wèn)題。92精選版課件ppt靜區(qū)93精選版課件ppt靜區(qū)是長(zhǎng)期困擾短波“動(dòng)中通”的一大難題。解決通信盲區(qū)的方法有：一是增大電臺(tái)的發(fā)射功率以延長(zhǎng)地波傳播距離；二是采用較低的工作頻率。由于靜區(qū)的大小與電波頻率、電離層電子密度及發(fā)射功率有關(guān)。頻率越低，電子密度越大，發(fā)射功率越大，則靜區(qū)越小。三是采用高仰角天線，也稱高射天線或噴泉天線，以縮短天波第一跳落地的距離。仰角是指天線輻射波瓣與地面之間的夾角。仰角越高，電波第一跳落地的距離越短，盲區(qū)越少，當(dāng)仰角接近90度時(shí)，盲區(qū)基本上就不存在了。94精選版課件ppt7．晝夜間信號(hào)差別很大收聽(tīng)收音機(jī)時(shí)，常遇到這樣的現(xiàn)象，夜間收到的信號(hào)多而強(qiáng)，白天收到的信號(hào)少而弱。有時(shí)還有另一種現(xiàn)象，在白天收到的信號(hào)，夜間卻消失了。這些現(xiàn)象應(yīng)如何解釋呢？要解釋這些現(xiàn)象，還應(yīng)從電離層的變化說(shuō)起。電離層的層數(shù)、各層的高度和電子密度在白天和夜間是不同的。在白天，電離層的電子密度較大，而且存在D層。當(dāng)電波穿過(guò)D層時(shí)受到的吸收很大，再加上E層和F層的吸收，反射到地面的電波很弱，只有少數(shù)在有效通信距離內(nèi)大功率發(fā)信機(jī)送來(lái)的電波較強(qiáng)，故收信機(jī)在白天收到的信號(hào)弱而少；在夜間，D層消失，而且E層和F層的電子密度減小，這樣電波受到的吸收大大減小，反射到地面的電波較強(qiáng)，故收信機(jī)在夜間收到的信號(hào)多而強(qiáng)。95精選版課件ppt在夜間，由于電離層電子密度減小，本來(lái)白天由E層反射的電波，夜間則改由F層反射了。F層比E層高，形成的靜區(qū)就大。本來(lái)某收信機(jī)白天位于A電波反射后的可收聽(tīng)區(qū)，到夜間則位于A電波反射后的靜區(qū)了。這樣，有些在白天可收到的信號(hào)，到夜間反而收不到的。這種現(xiàn)象，即使白天和夜間均由F層反射，也會(huì)由于F層晝夜間高度不同而發(fā)生?？朔円归g接受差別大的方法可以采用先進(jìn)的實(shí)時(shí)選頻技術(shù)來(lái)克服。96精選版課件ppt4.1.4改進(jìn)無(wú)線傳輸質(zhì)量的主要措施

為了提高短波、超短波通信線路的質(zhì)量，除了系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適應(yīng)傳播媒介的特點(diǎn)外，還必須采用各種有力的抗干擾措施來(lái)消除或減少信道中引入的各種干擾對(duì)通信的影響，并保證在接收地點(diǎn)所需要的信噪比。下面在討論無(wú)線電干擾的基本類型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，介紹短波通信系統(tǒng)抗干擾的主要方法。97精選版課件ppt1．無(wú)線電干擾無(wú)線電干擾分為外部干擾和內(nèi)部干擾。外部干擾是指接收天線從外部接收的各種噪聲，如大氣噪聲、人為干擾、宇宙噪聲等。內(nèi)部干擾是指接收設(shè)備本身產(chǎn)生的噪聲。在通信中對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響的主要是外部干擾。98精選版課件ppt（1）大氣噪聲在短波波段，大氣噪聲主要是天電干擾，具有以下特征。1）天電干擾由大氣放電產(chǎn)生。這種放電所產(chǎn)生的高頻振蕩的頻譜很寬，對(duì)長(zhǎng)波波段的干擾最強(qiáng)，中、短波次之；對(duì)超短波、微波的影響極小，甚至可以忽略。2）每一地區(qū)受天電干擾的程度視該地區(qū)是否接近雷電中心而異。在熱帶和靠近熱帶的區(qū)域，因雷電較多，天電干擾更嚴(yán)重。3）天電干擾與接收地點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度和電波的傳播條件有關(guān)。在短波波段中，出現(xiàn)干擾電平隨頻率的增高而加大的情況。這是由于天電干擾的場(chǎng)強(qiáng)不完全取決于干擾源產(chǎn)生的頻譜密度，而且和干擾的傳播條件有關(guān)。99精選版課件ppt4）天電干擾雖然在整個(gè)電磁頻譜上變化相當(dāng)大，但是在接收不太寬的通頻帶內(nèi)，實(shí)際上具有和白噪聲一樣的頻譜。5）天電干擾具有方向性。對(duì)于緯度較高的區(qū)域，天電干擾由遠(yuǎn)方傳播而來(lái)，而且?guī)в蟹较蛐浴?）天電干擾具有日變化和季節(jié)變化。一般來(lái)說(shuō)，天電干擾的強(qiáng)度冬季低于夏季，這是因?yàn)橄奶煊懈l繁的大氣放電。在一天內(nèi)，夜間的干擾強(qiáng)于白天，由于天電干擾的能量主要集中在短波的低頻段，這正是夜間短波通信適合選用的頻段。100精選版課件ppt（2）人為噪聲人為噪聲也稱工業(yè)干擾，是由各種電氣設(shè)備和電力網(wǎng)產(chǎn)生的。特別地，這種干擾的幅度除了和本地噪聲源有密切關(guān)系外，也取決于供電系統(tǒng)，這是因?yàn)榇蟛糠秩藶樵肼暤哪芰渴峭ㄟ^(guò)商業(yè)電力網(wǎng)傳送來(lái)的。（3）電臺(tái)干擾電臺(tái)干擾是指和工作頻率相近的其他無(wú)線電臺(tái)的干擾，包括有意識(shí)的干擾。由于短波和超短波頻帶較窄，而且用戶越來(lái)越多，因此電臺(tái)干擾成為影響短波、超短波通信順暢的主要干擾源。特別是在軍事通信中電臺(tái)干擾更嚴(yán)重，因此抗電臺(tái)干擾成為設(shè)計(jì)短波、超短波通信系統(tǒng)需要考慮的首要問(wèn)題。101精選版課件ppt2．抗干擾措施對(duì)于上述各種外部干擾，在進(jìn)行短波通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)區(qū)別對(duì)待。對(duì)于大氣噪聲，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要計(jì)算，并以此為基礎(chǔ)，根據(jù)所要求的信噪比確定接收點(diǎn)最小信號(hào)功率。人為噪聲的計(jì)算比較困難，因而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常采用加大最小信號(hào)功率的辦法。如接收中心設(shè)在工業(yè)城市內(nèi)，需要把以上計(jì)算的最小功率提高10dB，以克服工業(yè)干擾的影響。必須指出，在可能的條件下，接收中心最好設(shè)在遠(yuǎn)離城市的郊區(qū)，這是最有效的抗工業(yè)干擾措施。102精選版課件ppt目前，在短波通信系統(tǒng)中抗電臺(tái)干擾的途徑大致有下面幾個(gè)方面：（1）采用實(shí)時(shí)選頻系統(tǒng)。在實(shí)時(shí)選頻系統(tǒng)中，通常把干擾水平的大小作為選擇頻率的一個(gè)重要因素。所以由實(shí)時(shí)選頻系統(tǒng)提供的優(yōu)質(zhì)頻率實(shí)際上已經(jīng)躲開(kāi)了干擾，可使系統(tǒng)工作在傳輸條件良好的弱干擾或無(wú)干擾的頻道上。近年來(lái)出現(xiàn)的高頻自適應(yīng)系統(tǒng)還具有“自動(dòng)信道切換”的功能，也就是說(shuō)，遇到嚴(yán)重干擾時(shí)，通信系統(tǒng)將作出切換信道的響應(yīng)。（2）盡可能提高系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定度，以壓縮接收機(jī)的通頻帶。（3）采用定向天線和自適應(yīng)調(diào)零天線。前者由于方向性很強(qiáng)，減弱了其他方向來(lái)的干擾，后者由于零點(diǎn)能自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，從而避免了干擾。（4）采用抗電臺(tái)干擾能力強(qiáng)的調(diào)制和鍵控制度。（5）采用“跳頻”技術(shù)，自20世紀(jì)80年代以來(lái)短波跳頻通信技術(shù)得到了不斷地發(fā)展，先后經(jīng)過(guò)了常規(guī)跳頻、自適應(yīng)跳頻和高速跳頻三個(gè)階段。103精選版課件ppt4.2短波通信系統(tǒng)4.2.1短波通信系統(tǒng)的組成及工作原理4.2.2短波高速數(shù)據(jù)傳輸4.2.3短波通信系統(tǒng)的數(shù)字化4.2.4短波自適應(yīng)通信網(wǎng)4.2.5短波調(diào)頻通信網(wǎng)4.2.6短波通信系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展104精選版課件ppt4.2.1短波通信系統(tǒng)的組成及工作原理現(xiàn)代短波通信系統(tǒng)一般由帶自適應(yīng)鏈路建立功能的收發(fā)信主機(jī)、自動(dòng)天線耦合器、電源以及一些擴(kuò)展設(shè)備，如高速數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器、大功率放大器等部分組成，如下圖所示：105精選版課件ppt收發(fā)信主機(jī)電源自動(dòng)天線耦合器A調(diào)制解調(diào)器擴(kuò)展設(shè)備500W功放自動(dòng)天線耦合器B現(xiàn)代短波通信系統(tǒng)方框圖106精選版課件ppt1．主機(jī)收發(fā)信機(jī)主機(jī)一般由收發(fā)信道部分、頻率合成器部分、邏輯控制部分、電源和一些選件組成，現(xiàn)代收發(fā)信機(jī)多了自適應(yīng)選件，能借助收、發(fā)信道完成自動(dòng)鏈路的建立。頻率合成器電源邏輯控制信道部分選件收發(fā)信機(jī)主機(jī)方框圖107精選版課件ppt（1）信道部分通常由選頻濾波、頻率變換、調(diào)制解調(diào)、音頻功率放大、射頻功率放大、AGC（自動(dòng)增益控制）電路、ALC（自動(dòng)電平控制）電路、收/發(fā)轉(zhuǎn)換電路等組成。當(dāng)處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，其主要功能是將音頻信號(hào)經(jīng)音頻放大送至調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，形成單邊帶調(diào)制信號(hào)，然后再經(jīng)兩次頻率變換（頻率搬移），將信號(hào)搬移到工作頻率上（1.6~30MHz），之后對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行線性放大，功率放大、濾波，保證有足夠的純信號(hào)功率輸出，經(jīng)天線向空間傳播；108精選版課件ppt當(dāng)處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)音頻放大調(diào)制載波混頻1混頻2激勵(lì)1激勵(lì)2線性放大功率放大ALC控制電路109精選版課件ppt當(dāng)處于接收狀態(tài)時(shí)，則將在天線上感應(yīng)的射頻信號(hào)加到選頻網(wǎng)絡(luò)，利用該網(wǎng)絡(luò)選擇出有用信號(hào)，經(jīng)射頻放大或直接輸入到混頻器對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行頻率變換（一般進(jìn)行兩次混頻），將信號(hào)搬移到低中頻，然后對(duì)低中頻信號(hào)放大后進(jìn)行解調(diào)，還原成音頻信號(hào)，再經(jīng)音頻功放推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。為了使收信信號(hào)輸出穩(wěn)定，發(fā)射功率輸出平穩(wěn)，信道部分一般要加入自動(dòng)增益控制電路和自動(dòng)電平調(diào)整電路。110精選版課件ppt當(dāng)處于接收狀態(tài)時(shí)選頻網(wǎng)絡(luò)射頻放大混頻1混頻2本振1本振2中頻放大解調(diào)AGC控制電路音頻功放揚(yáng)聲器載波111精選版課件ppt（2）頻率合成器一般由幾個(gè)鎖相環(huán)組成，產(chǎn)生信道部分實(shí)現(xiàn)頻率變換（混頻）、調(diào)制解調(diào)所需的穩(wěn)定的激勵(lì)、本振和載波信號(hào)。現(xiàn)代頻率合成器一般采用數(shù)字式頻率合成技術(shù)，使頻率合成器的體積大大縮小。（3）邏輯控制電路現(xiàn)代通信設(shè)備中的邏輯控制電路一般采用單片機(jī)控制技術(shù)或嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。邏輯控制電路通常包括微處理器系統(tǒng)（包括CPU、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等）、輸入與輸出電路、鍵盤(pán)控制電路、數(shù)字顯示電路及擴(kuò)展電路的接口等。邏輯控制電路將控制整個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，協(xié)調(diào)與擴(kuò)展電路的聯(lián)系，擴(kuò)展能力的強(qiáng)弱是體現(xiàn)設(shè)備先進(jìn)的重要標(biāo)志。112精選版課件ppt（4）電源部分提供主機(jī)內(nèi)各部分的直流電源。（5）選件根據(jù)用戶的不同要求，完成某一個(gè)或某幾個(gè)特殊要求，可選擇不同的選件。113精選版課件ppt2．自動(dòng)天線耦合器隨著頻率的變化，天線將呈不同的特性阻抗。自動(dòng)天線耦合器的作用是將變化的阻抗通過(guò)天線耦合器的匹配網(wǎng)絡(luò)與功放輸出的阻抗完全匹配，使天線得到最大功率，提高發(fā)射效率。目前，自動(dòng)天線耦合器主要由射頻信號(hào)檢測(cè)器部分、匹配網(wǎng)絡(luò)部分和微處理器系統(tǒng)等電路組成。微處理器系統(tǒng)電源射頻信號(hào)檢測(cè)匹配網(wǎng)絡(luò)射頻輸入114精選版課件ppt（1）射頻信號(hào)檢測(cè)部分通常由3個(gè)檢測(cè)器電路組成，分別對(duì)射頻信號(hào)的相位、阻抗及駐波比進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)的數(shù)據(jù)送給微處理器系統(tǒng)作為調(diào)諧匹配的依據(jù)。檢測(cè)器的精度直接影響調(diào)諧的準(zhǔn)確性。（2）匹配網(wǎng)絡(luò)一般由可變串聯(lián)電感、可變并聯(lián)電容等元件組成。微處理器系統(tǒng)經(jīng)過(guò)處理運(yùn)算，輸出驅(qū)動(dòng)繼電器的控制信息，使相應(yīng)的電感、電容介入匹配電路達(dá)到天線與功放輸出阻抗匹配的目的。115精選版課件ppt（3）微處理器系統(tǒng)為自動(dòng)天線耦合器的核心，是由單片機(jī)組成的電路系統(tǒng)，其作用是根據(jù)檢測(cè)器所提供的信息進(jìn)行判斷、處理，輸出一組控制匹配網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，并調(diào)整其匹配網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，判斷是否匹配，如未達(dá)到匹配目的，微處理器系統(tǒng)將再輸出一組控制數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，直到網(wǎng)絡(luò)參數(shù)滿足匹配條件為止。在工作頻率變化后，應(yīng)重復(fù)上述調(diào)諧步驟，對(duì)所工作的頻率完成調(diào)諧匹配功能。3．電源

交-直流變換電源一般是中功率電源，提供系統(tǒng)各部分的電源。較常見(jiàn)的有開(kāi)關(guān)電源和線性穩(wěn)壓電源。116精選版課件ppt4.2.2短波高速數(shù)據(jù)傳輸用短波和超短波傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，由于短波、超短波信號(hào)傳播方式不同，它們所體現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸性能也不盡相同。與超短波相比，天波傳播的特殊性限制了傳輸速率的提高和誤碼率性能的改善，因此，必須采取相關(guān)技術(shù)來(lái)提高短波信道上數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸速率。117精選版課件ppt1．短波信道對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憦奈锢砀拍钌希滩ㄐ诺缹?duì)數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼饕憩F(xiàn)在以下幾方面：（1）多徑效應(yīng)引起的衰落使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)幅度減小，甚至完全消失，這是造成短波數(shù)據(jù)通信中出現(xiàn)突發(fā)錯(cuò)誤的主要原因。（2）多徑效應(yīng)引起的波形展寬是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼元間互相串?dāng)_，這是限制數(shù)據(jù)速率的主要原因。（3）電離層快速運(yùn)動(dòng)和反射層高度變化引起的多普勒頻移，使發(fā)射信號(hào)要的頻率結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，相位起伏不定，從而造成數(shù)據(jù)信號(hào)的錯(cuò)誤接收。118精選版課件ppt2．短波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的抗多徑和抗衰落的措施在傳統(tǒng)的短波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，信道誤碼率通常是10-2~10-3的數(shù)量級(jí)。嚴(yán)重的衰落以及由于多徑引起的碼元串?dāng)_限制了通信質(zhì)量的進(jìn)一步提高。近幾年來(lái)，由于在短波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中采用了各種有效的抗衰落和抗多徑（通常是指碼元串?dāng)_）措施，系統(tǒng)的誤碼率差不多減少了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到10-5~10-6。目前，在短波線路上廣泛采用以下4種抗衰落和抗多徑的技術(shù)措施：（1）高頻自適應(yīng)技術(shù)；（2）抗衰落性能良好的調(diào)制鍵控技術(shù)（3）分集接收技術(shù)；（4）差錯(cuò)控制技術(shù)119精選版課件ppt（1）高頻自適應(yīng)技術(shù)包括頻率自適應(yīng)、速率自適應(yīng)、功率自適應(yīng)、自適應(yīng)均衡等，尤其是頻率自適應(yīng)技術(shù)，是目前抗多徑和抗干擾的有效措施。（2）抗衰落性良好的調(diào)制鍵控技術(shù)，時(shí)頻調(diào)制技術(shù)就是其中的一種。（3）分集接收技術(shù)，在給定信號(hào)形式的條件下，接收端通過(guò)接收信號(hào)的某些處理來(lái)提高系統(tǒng)的抗衰落和抗干擾能力的一種技術(shù)。120精選版課件ppt（4）差錯(cuò)控制技術(shù)，在短波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中加入某種類型的差錯(cuò)控制技術(shù)，使接收端具有檢測(cè)和糾正信息錯(cuò)誤的能力。差錯(cuò)控制技術(shù)與前面提到的各種技術(shù)不同，不論是由多徑、衰落還是干擾造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤接收，在一定條件下，絕大部分錯(cuò)誤都能通過(guò)差錯(cuò)控制系統(tǒng)予以糾正，從而提高了系統(tǒng)的通信質(zhì)量。121精選版課件ppt3．時(shí)頻組合調(diào)制時(shí)頻調(diào)制是一種組合調(diào)制，由時(shí)移鍵空（TSK）和頻移鍵控（FSK）組合而成的時(shí)頻調(diào)制（FTSK）。時(shí)移鍵控頻移鍵控122精選版課件ppt時(shí)頻調(diào)制頻移鍵控123精選版課件ppt從FTSK波形可以看出，在一個(gè)二進(jìn)制碼元兩個(gè)不同的時(shí)隙內(nèi)，實(shí)際上發(fā)送了兩個(gè)不同頻率的載波。在本例中，對(duì)于碼元“1”，前一個(gè)時(shí)隙發(fā)送f1，后一個(gè)時(shí)隙發(fā)送f2；而對(duì)于碼元“0”，前一個(gè)時(shí)隙發(fā)送f2，后一個(gè)時(shí)隙則發(fā)送f1，這種FTSK波形稱為“二時(shí)二頻制”，是時(shí)頻調(diào)制中最簡(jiǎn)單的一種波形。124精選版課件ppt經(jīng)過(guò)大量的信道試驗(yàn)證明，采用時(shí)頻調(diào)制的低速數(shù)傳機(jī)，在規(guī)定的各種電報(bào)速率下，誤碼率均小于3×10-4，可通率達(dá)90%以上，與單純采用FSK的數(shù)傳機(jī)相比，誤碼率下降了將近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。若在時(shí)頻調(diào)制的基礎(chǔ)上再加上差錯(cuò)控制技術(shù)，可進(jìn)一步蓋上短波信道傳送數(shù)據(jù)信號(hào)的性能。125精選版課件ppt4．分集接收技術(shù)分集接收技術(shù)是短波通信中抗衰落和抗多徑的主要技術(shù)之一。在短波通信中存在由多徑干涉產(chǎn)生的快衰落，衰落深度達(dá)40dB，有時(shí)可達(dá)80dB。如果通過(guò)增大發(fā)射功率來(lái)克服快衰落，則必須付出極大的“功率”代價(jià)。因此，應(yīng)采用其他的技術(shù)來(lái)有效對(duì)抗衰落。分集接收技術(shù)就是其中的一種。采用分集接收后，在其他條件不變的情況下，由于改變了接收端輸出信噪比的概率密度函數(shù)，從而使系統(tǒng)平均誤碼率下降1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，通信的中斷率也明顯下降，因此這種技術(shù)目前被廣泛地應(yīng)用在短波通信系統(tǒng)中。126精選版課件ppt（1）分集接收的概念分集接收技術(shù)是指接收端消息的恢復(fù)是在多重接收的基礎(chǔ)上，利用接收到的多個(gè)信號(hào)的適當(dāng)組合或選擇，來(lái)縮短信號(hào)電平陡降到不能利用的那部分時(shí)間，從而達(dá)到提高通信質(zhì)量和可通率的技術(shù)。由此定義可以看出，采用分集接收技術(shù)應(yīng)研究?jī)蓚€(gè)基本問(wèn)題：127精選版課件ppt采用分集接收技術(shù)應(yīng)研究?jī)蓚€(gè)基本問(wèn)題：一是信號(hào)的分散傳輸問(wèn)題。即將同一信號(hào)分散傳輸，以求在接收端獲得多個(gè)獨(dú)立衰落的信號(hào)樣品，實(shí)踐證明，在空間、頻率、時(shí)間、角度和極化等方面分離得足夠遠(yuǎn)的無(wú)線電信道，衰落可以認(rèn)為是相互獨(dú)立的，所以利用信號(hào)分散傳輸，在接收端獲得獨(dú)立衰落的樣品是完全可能的。必須指出，在接收端能獲得多個(gè)獨(dú)立衰落的信號(hào)樣品，是分集接收克服快衰落，達(dá)到可靠通信的依據(jù)。二是信號(hào)的合并問(wèn)題。信號(hào)的合并也稱信號(hào)的組合，是指接收端收到多個(gè)獨(dú)立衰落的信號(hào)后如何合并的問(wèn)題。128精選版課件ppt（2）分集方式分集方式是指信號(hào)分散傳輸?shù)姆绞?。有空間分集、時(shí)間分集、極化分集和角度分集等，目前在短波通信中最常見(jiàn)的是前3種分集及他們的組合。其中頻率和時(shí)間分集，適宜于多路傳輸?shù)臒o(wú)線電線路，此時(shí)，消息將被重復(fù)傳輸。分集方式是指信號(hào)分散傳輸?shù)姆绞?。有空間分集、時(shí)間分集、極化分集和角度分集等，目前在短波通信中最常見(jiàn)的是前3種分集及他們的組合。其中頻率和時(shí)間分集，適宜于多路傳輸?shù)臒o(wú)線電線路，此時(shí)，消息將被重復(fù)傳輸。129精選版課件ppt（3）合并方式 分集接收效果的好壞，除與分集方式、分集重?cái)?shù)有關(guān)外，還與接收端采用的合并方式有關(guān)。若收到的各路信號(hào)分別為f1(t)、f2(t)、......、fm(t)，則合并后的信號(hào)

式中，ai為加權(quán)系數(shù)。按選用的加權(quán)系數(shù)不同，有以下幾種合并方式：130精選版課件ppt 1）選擇式合并方式，選擇信噪比最強(qiáng)的一路輸出，即加權(quán)系數(shù)只有一項(xiàng)不為零，此時(shí)，ai≠0。 2）等增益合并方式，各路信號(hào)合并時(shí)的加權(quán)系數(shù)都相等，即a1=a2=a3....，=am=a，此時(shí)

131精選版課件ppt3）最大比值合并方式，各路信號(hào)合并時(shí)，加權(quán)系數(shù)按各路的信噪比而自適應(yīng)地調(diào)整，以求合并后獲得最大信噪比輸出。

目前，在短波通信中，選擇式和等增益合并由于電路比較簡(jiǎn)單而被廣泛應(yīng)用，尤其是選擇式和等增益合并的混合合并方式最流行。即當(dāng)各種信噪比都比較接近時(shí)，采用等增益合并；當(dāng)某一路信噪比比較高時(shí)，采用選擇式合并方式。132精選版課件ppt5．差錯(cuò)控制技術(shù)短波信道的特點(diǎn)是深度的衰落和各種嚴(yán)重的干擾，這些將嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)信息的傳輸，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息的錯(cuò)誤接收。通常情況下，用戶是用差錯(cuò)率來(lái)表示對(duì)短波通信線路傳輸電報(bào)和數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確度的要求。當(dāng)信道的差錯(cuò)率超過(guò)了用戶對(duì)數(shù)據(jù)信息傳輸準(zhǔn)確度的要求時(shí)，必須采取措施使系統(tǒng)的差錯(cuò)率減小。具體措施包括兩個(gè)方面：133精選版課件ppt一是改善信道性能。采用增大發(fā)射功率、增高天線增益、采用現(xiàn)代調(diào)制技術(shù)及分集接收技術(shù)等，使信道性能提高到滿足用戶對(duì)準(zhǔn)確度的要求。二是采用差錯(cuò)控制技術(shù)。在短波通信系統(tǒng)中加入某種類型的差錯(cuò)控制系統(tǒng)，使接收端具有檢測(cè)或糾正數(shù)據(jù)信息錯(cuò)誤部分的能力，在一定的信道差錯(cuò)率基礎(chǔ)上降低系統(tǒng)的輸出差錯(cuò)率，以達(dá)到用戶的要求。134精選版課件ppt必須指出，差錯(cuò)控制系統(tǒng)對(duì)改善通信質(zhì)量一般都是有條件的，就是通信線路本身的信道誤碼率不能高于某一閥值，例如10-2。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于質(zhì)量太差的短波信道，采用差錯(cuò)控制系統(tǒng)不僅無(wú)益而且有害。因此需要研究和改進(jìn)信道性能的各種技術(shù)，使得在不大的功率代價(jià)條件下獲得信道性能。近年來(lái)，由于微處理器的廣泛應(yīng)用，使得差錯(cuò)控制系統(tǒng)的體積、重量以及成本大大下降，因此在短波通信線路的設(shè)計(jì)中應(yīng)充分利用差錯(cuò)控制技術(shù)，以減小通信設(shè)備的體積、重量、功耗和成本。135精選版課件ppt（1）差錯(cuò)的特點(diǎn)與短波信道的分類從差錯(cuò)控制的角度來(lái)看，可按差錯(cuò)的特點(diǎn)將信道分為3類，即隨機(jī)信道、突發(fā)信道和混合信道。1）隨機(jī)信道，隨機(jī)信道的差錯(cuò)是隨機(jī)出現(xiàn)的。恒參高斯信道完全由加性白噪聲造成。由它造成的差錯(cuò)是隨機(jī)的、獨(dú)立的，這類差錯(cuò)稱為“隨機(jī)錯(cuò)誤”。2）突發(fā)信道，在突發(fā)信道中差錯(cuò)是隨機(jī)出現(xiàn)的，這種類型的錯(cuò)誤稱為“突發(fā)錯(cuò)誤”。在突發(fā)錯(cuò)誤的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，不一定每一個(gè)碼元都出現(xiàn)差錯(cuò)，但按照突發(fā)錯(cuò)誤一般定義，其第一個(gè)和最后一個(gè)必須是錯(cuò)碼。136精選版課件ppt

3）混合信道，隨機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤都占有相當(dāng)數(shù)量的信道稱為混合信道。短波信道可以歸為混合信道。信號(hào)在信道中傳播時(shí)遭受到的衰弱和脈沖干擾是產(chǎn)生突發(fā)錯(cuò)誤的原因，而隨機(jī)噪聲將導(dǎo)致隨機(jī)錯(cuò)誤。 對(duì)于隨機(jī)錯(cuò)誤，信道的特性通常用差錯(cuò)率來(lái)描述；對(duì)于突發(fā)錯(cuò)誤，通常用突發(fā)長(zhǎng)度（即突發(fā)持續(xù)時(shí)間）和突發(fā)間隔時(shí)間的分布來(lái)描述。根據(jù)實(shí)際測(cè)量的結(jié)果，通常在設(shè)計(jì)差錯(cuò)控制系統(tǒng)時(shí)，要求能抗長(zhǎng)度為3s的突發(fā)錯(cuò)誤是比較適宜的。137精選版課件ppt（2）差錯(cuò)控制方式 差錯(cuò)控制有兩類基本方式： 1）反饋糾錯(cuò) 根據(jù)線路接收端要求而自動(dòng)重發(fā)的檢錯(cuò)，簡(jiǎn)稱ARQ。 2）前向糾錯(cuò) 在單向通訊信道中，一旦錯(cuò)誤被發(fā)現(xiàn)，其接收器將無(wú)權(quán)再請(qǐng)求傳輸。FEC是利用數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸冗長(zhǎng)信息的方法，當(dāng)傳輸中出現(xiàn)錯(cuò)誤，將允許接收器再建數(shù)據(jù)。

混合糾錯(cuò)138精選版課件pptARQ和FEC方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，可適用于不同的場(chǎng)合。目前在高質(zhì)量的短波通信線路上，通常采用ARQ方式。 與FEC方式相比，ARQ的主要特點(diǎn)是：準(zhǔn)確度高效率高實(shí)現(xiàn)方便兼有監(jiān)測(cè)信道質(zhì)量的功能ARQ系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是不能有效的用于通播網(wǎng)。這是由于ARQ采用反饋糾錯(cuò)方式時(shí)必須具備反饋信道，因此只適用于專向通信。當(dāng)要用于通播網(wǎng)時(shí)，應(yīng)該選用FEC差錯(cuò)控制方式。通播網(wǎng)是集通信網(wǎng)、廣播網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)為一體的全新網(wǎng)絡(luò)139精選版課件ppt 6、傳播高速數(shù)據(jù)信號(hào)的調(diào)制技術(shù) 在短波信道上傳輸高速數(shù)據(jù)的主要障礙是多徑傳播引起的波形展寬，若不采用專門(mén)的措施，在短波線路上傳輸?shù)淖罡叽a元速率為200Baud，因此必須采取措施，使短波線路能傳輸2.4kb/s以上的高速數(shù)據(jù)信號(hào)。目前采用的串行制和并行制兩種方法均可以滿足高速數(shù)據(jù)的要求140精選版課件ppt （1）傳輸高速數(shù)據(jù)的并行體制 設(shè)計(jì)思想：將高速串行信道分裂成許多低速的并行信道。 （2）傳輸高速數(shù)據(jù)的串行體制 串行制調(diào)制器的作用是在一個(gè)話路帶寬內(nèi)串行發(fā)送高速數(shù)據(jù)信號(hào)，即發(fā)送端采用單載波發(fā)送高速數(shù)據(jù)信號(hào)，提高了高頻發(fā)射機(jī)的功率利用率，克服了并行體制功率分散的缺點(diǎn)。 短波線路之所以能夠串行傳輸高速數(shù)據(jù)是因?yàn)椴捎昧烁咝У淖赃m應(yīng)均衡、序列檢測(cè)和信道估值等綜合技術(shù)，基本克服了由于多徑傳播和信道畸變引起的碼間串?dāng)_。141精選版課件ppt（3）串行體制與并行體制的比較 與并行體制相比，串行體制具有以下優(yōu)點(diǎn)：在誤碼率相同的條件下，串行制可通率較高，尤其適合對(duì)誤碼率要求很低的數(shù)據(jù)傳輸在保證可通率相同的條件下，串行制誤碼率很低進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)率的潛力較大消除了發(fā)射功率的分散，信號(hào)具有較高的平均功率和峰值功率比142精選版課件ppt4.2.3短波通信系統(tǒng)的數(shù)字化

隨著數(shù)字技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）等同用可編程器件的運(yùn)算能力成倍提高，而間隔卻顯著下降，短波通信系統(tǒng)越來(lái)越多的功能可以由軟件實(shí)現(xiàn)，由此產(chǎn)生了軟件無(wú)線電1、短波軟件無(wú)線電 （1）軟件無(wú)線電技術(shù)的特點(diǎn) 軟件無(wú)線電(SoftwareRadio)作為一種新的無(wú)線通信概念和體制在國(guó)內(nèi)外受到廣泛的重視，其基本思想是把硬件作為無(wú)線電通信的基本平臺(tái)，將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。143精選版課件ppt軟件無(wú)線電的優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用，功能實(shí)現(xiàn)靈活具有很強(qiáng)的互操作性模塊復(fù)用開(kāi)發(fā)周期短要求系統(tǒng)的主要功能都用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，可方便地采用各種新的信號(hào)處理手段提高抗干擾性能144精選版課件ppt（2）短波軟件無(wú)線電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 1）軟件無(wú)線電思想的實(shí)現(xiàn) 采用高速A/D和D/A及高速DSP，實(shí)現(xiàn)具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)的短波軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)主要由實(shí)時(shí)信道處理、環(huán)境分析管理和軟件開(kāi)發(fā)工具三個(gè)處理模塊組成。實(shí)時(shí)信道處理：對(duì)各種業(yè)務(wù)進(jìn)行綜合，實(shí)現(xiàn)信源編碼/解碼、數(shù)據(jù)鏈路控制、基帶自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)、SSB調(diào)制解調(diào)、上/下變頻、分集技術(shù)及跳頻等；環(huán)境分析管理：分析各種選擇性衰落的特性，對(duì)信道質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估、選擇最佳工作頻率及建立通信鏈路，并進(jìn)行相應(yīng)的控制以獲得最佳通信狀態(tài)；軟件開(kāi)發(fā)工具：通過(guò)分析無(wú)線通信環(huán)境、定義更先進(jìn)的通信技術(shù)，并可通過(guò)修改各工作模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和性能的升級(jí)。145精選版課件ppt 2）開(kāi)放式模塊化結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)146精選版課件ppt147精選版課件ppt148精選版課件ppt4.2.4短波自適應(yīng)通信網(wǎng)一、短波自適應(yīng)通信的基本概念 短波通信由于具有通信距離遠(yuǎn)、建立迅速、機(jī)動(dòng)性好、頑存性強(qiáng)、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，目前仍然是無(wú)線電通信的主要手段之一。但短波通信的傳輸媒介-----電離層是一種典型的時(shí)變媒質(zhì)，存在著瑞利衰落、多徑時(shí)延、多普勒頻移及高強(qiáng)度噪聲干擾等復(fù)雜的時(shí)變因素。短波自適應(yīng)通信的任務(wù)就是實(shí)時(shí)地跟蹤和補(bǔ)償這種時(shí)變特性，保持通信的最佳化。149精選版課件ppt廣義上的短波自適應(yīng)技術(shù)是指能夠連續(xù)地測(cè)量信號(hào)和系統(tǒng)的變化自動(dòng)改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使系統(tǒng)自行適應(yīng)環(huán)境變化和抵御人為干擾的技術(shù)。短波自適應(yīng)包括頻率自適應(yīng)、功率自適應(yīng)、傳輸速率自適應(yīng)、自適應(yīng)天線調(diào)零、分集自適應(yīng)、自適應(yīng)均衡等。狹義的短波自適應(yīng)就是指短波頻率自適應(yīng)。短波頻率自適應(yīng)技術(shù)是指在通信過(guò)程中，不斷測(cè)試短波信道的傳輸質(zhì)量，實(shí)時(shí)選擇最佳工作頻率，使短波通信鏈路始終在傳輸條件最好的信道上，因此也稱為實(shí)時(shí)選頻技術(shù)。150精選版課件ppt短波自適應(yīng)通信技術(shù)具有以下作用：1．有效改善了衰落現(xiàn)象

衰落現(xiàn)象嚴(yán)重影響了短波通信的質(zhì)量。采用自適應(yīng)通信技術(shù)后，通過(guò)鏈路質(zhì)量分析，短波通信可以避開(kāi)衰落現(xiàn)象比較嚴(yán)重的信道，選擇在通信質(zhì)量較穩(wěn)定的信道上工作。2．有效克服了“靜區(qū)”效應(yīng)

采用短波自適應(yīng)通信技術(shù)，可通過(guò)自動(dòng)鏈路建立功能，系統(tǒng)可以嘗試在所有的信道上嘗試建立通信鏈路，找到不在“靜區(qū)”的信道工作。151精選版課件ppt3．提高了短波通信的抗干擾能力采用自適應(yīng)通信技術(shù)后，在通信過(guò)程中，短波自適應(yīng)系統(tǒng)仍在對(duì)信號(hào)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)視，當(dāng)通信質(zhì)量低于門(mén)限值時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)選頻功能，通信雙方將自動(dòng)裝換信道，避免工作信道受外界干擾而中斷通信，提高了短波通信的抗干擾能力。4．縮小了白天和夜間接收信號(hào)質(zhì)量的差別

采用自適應(yīng)通信技術(shù)后，通過(guò)實(shí)時(shí)選頻功能，通信系統(tǒng)在白天和夜間能自動(dòng)選擇通信質(zhì)量較好的信道工作，保持了短波通信質(zhì)量的穩(wěn)定性。152精選版課件ppt5．有效拓展了短波通信業(yè)務(wù)范圍

短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行傳統(tǒng)的報(bào)話通信，而且，在外接數(shù)字調(diào)制解調(diào)器和相應(yīng)的終端設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)等，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)、傳真和靜態(tài)圖像等非話業(yè)務(wù)通信。153精選版課件ppt二、短波頻率自適應(yīng)的分類

頻率自適應(yīng)根據(jù)功能不同分為通信與探測(cè)分離的獨(dú)立系統(tǒng)和探測(cè)與通信一體的頻率自適應(yīng)系統(tǒng)兩類。根據(jù)所采用的技術(shù)形式可分為：采用“脈沖探測(cè)RTCE”（realtimechannelevaluation實(shí)時(shí)信道估計(jì)）的高頻自適應(yīng)；采用“Chirp（啁啾）探測(cè)RTCE”的高頻自適應(yīng)；采用“導(dǎo)頻探測(cè)RTCE”的高頻自適應(yīng)；采用“錯(cuò)誤記數(shù)RTCE”的高頻自適應(yīng)；采用“8移頻鍵控（8FSK）RTCE”的高頻自適應(yīng)。154精選版課件ppt根據(jù)是否發(fā)射探測(cè)信號(hào)分為：主動(dòng)式選頻系統(tǒng)和被動(dòng)式選頻系統(tǒng)。前者要發(fā)射探測(cè)信號(hào)，來(lái)完成自適應(yīng)選頻；后者無(wú)需發(fā)射探測(cè)信號(hào)，而是通過(guò)某種計(jì)算方法計(jì)算出電路的可通頻段，在該可通頻段內(nèi)測(cè)量出安靜頻率作為通信頻率。155精選版課件ppt三、短波自適應(yīng)通信技術(shù)

1、實(shí)時(shí)信道估計(jì)（RTCE）技術(shù)

RTCE:realtimechannelevaluation（1）RTCE的定義實(shí)時(shí)信道估計(jì)的定義首先由Darnell在1978年提出，根據(jù)Darnell的定義，實(shí)時(shí)信道估計(jì)是描述“實(shí)時(shí)測(cè)量一組信道的參數(shù)并利用得到的參數(shù)值來(lái)定量描述這組信道的狀態(tài)和對(duì)傳輸某種通信業(yè)務(wù)的能力”的過(guò)程。在高頻自適應(yīng)通信系統(tǒng)中稱他為鏈路質(zhì)量分析，簡(jiǎn)稱LQA（LinkQualityAnalysis）。156精選版課件ppt由以上定義可以引出以下幾個(gè)重要概念。

實(shí)時(shí)測(cè)量信道參數(shù)是RTCE的主要任務(wù)。究竟采用何種信道參數(shù)，要視通信線路傳輸何種通信業(yè)務(wù)而定。對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，能直接反映數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的參數(shù)有信號(hào)能量、噪聲能量、多徑展寬或多徑時(shí)炎、多普勒展寬即在給定時(shí)間內(nèi)接收錯(cuò)誤碼元的數(shù)據(jù)等；對(duì)于傳輸語(yǔ)音信號(hào)，被測(cè)參數(shù)主要有語(yǔ)音清晰度、基帶頻譜及失真系數(shù)。RTCE中“實(shí)時(shí)”的概念，應(yīng)理解為“實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)”。在通信線路中，采用具有RTCE的探測(cè)系統(tǒng)，其目的是為通信系統(tǒng)提供“將來(lái)”應(yīng)該選用什么頻率的信息。157精選版課件ppt采用RTCE的短波自適應(yīng)系統(tǒng)和給定的通信線路與所要傳輸?shù)耐ㄐ艠I(yè)務(wù)密切相關(guān)。它并不考慮電離層結(jié)構(gòu)和電離層的具體變化，而從特定線路出發(fā)，發(fā)送某種形式的探測(cè)信號(hào)，接收端在規(guī)定的彝族信道上測(cè)量被選定的參數(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)處理所得數(shù)據(jù)，即可定量地區(qū)分被測(cè)信道的優(yōu)劣，從而為通信線路提供實(shí)時(shí)的頻率資源信息。RTCE最終目的是要能描述在一組信道上傳輸某種通信業(yè)務(wù)的能力。在RTCE中反映這種能力最好是和線路上傳輸某種通信業(yè)務(wù)的質(zhì)量指標(biāo)聯(lián)系起來(lái)。通常傳輸數(shù)據(jù)采用誤碼率，傳輸語(yǔ)音時(shí)用清晰度較為適宜。

158精選版課件ppt2．電離層脈沖探測(cè)RTCE電離層脈沖探測(cè)是早期應(yīng)用最廣泛的RTCE形式，它是一種采用時(shí)間與頻率同步傳輸和接收的脈沖探測(cè)系統(tǒng)。發(fā)送端采用高功率的脈沖探測(cè)發(fā)射機(jī)，在給定的時(shí)刻和預(yù)調(diào)的短波頻道上發(fā)射窄脈沖信號(hào)，遠(yuǎn)方站的探測(cè)接收機(jī)按預(yù)定的傳輸計(jì)劃和執(zhí)行程序進(jìn)行同步接收。電離層脈沖探測(cè)系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)是收發(fā)探測(cè)電路在時(shí)間和頻率上應(yīng)同步傳輸。缺點(diǎn)：由于脈沖探測(cè)信號(hào)形式過(guò)于簡(jiǎn)單且寬度較窄，這就要求脈沖探測(cè)接收機(jī)具有較寬的帶寬，整個(gè)探測(cè)接收過(guò)程易受干擾的影響。改進(jìn)辦法：對(duì)每個(gè)頻率上的各個(gè)探測(cè)脈沖進(jìn)行調(diào)制。159精選版課件ppt3．電離層調(diào)頻連續(xù)波探測(cè)RTCE調(diào)頻連續(xù)波探測(cè)是另一種電離層探測(cè)方式，探測(cè)信號(hào)采用了調(diào)頻連續(xù)波（FMCW），也稱啁啾（Chirp）信號(hào)。接收端通過(guò)對(duì)Chirp探測(cè)信號(hào)的分析，可以測(cè)得電離圖、干擾分布圖和信號(hào)功率分布圖，利用這三張分布圖，可用觀察法人工地確定最佳工作頻率?；蛘甙讶龔垐D中得到的信號(hào)功率、噪聲功率和多徑時(shí)延的數(shù)據(jù)送入頻率管理終端，在屏幕上直接讀出被測(cè)信道的頻率質(zhì)量等級(jí)。160精選版課件ppt四、短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)

短波自適應(yīng)系統(tǒng)是利用信令技術(shù)通過(guò)電離層進(jìn)行溝通聯(lián)絡(luò)，具有自動(dòng)選擇和建立線路功能的通信系統(tǒng)，其組成如下圖所示。雖然短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)產(chǎn)品繁多，但基本功能大同小異，主要有以下五個(gè)方面的功能。

自動(dòng)天線調(diào)諧器單邊帶收發(fā)信機(jī)自適應(yīng)控制器短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)基本框圖161精選版課件ppt1．RTCE功能短波自適應(yīng)通信能適應(yīng)不斷變化的傳輸介質(zhì)，具有RTCE功能。這種功能在短波自適應(yīng)通信設(shè)備中稱為鏈路質(zhì)量分析，建成LQA（LinkQualityAnalysis）。LQA是一種實(shí)時(shí)選頻技術(shù)。它通過(guò)在所有已編程信道上發(fā)送探測(cè)信息，接收方根據(jù)接收信息質(zhì)量，以打分的形式對(duì)信道進(jìn)行綜合質(zhì)量評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果以由好到差的順序依次排隊(duì)，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，以便通信時(shí)選用。162精選版課件ppt2．自動(dòng)掃描接收功能為了接收選擇呼叫和進(jìn)行LQA試驗(yàn)，網(wǎng)內(nèi)所有電臺(tái)都必須具有自動(dòng)掃描接收功能。即在預(yù)先規(guī)定的一組信道上循環(huán)掃描，并在每一信道停頓期間等候呼叫或者LQA探測(cè)信號(hào)的出現(xiàn)。3．自動(dòng)鏈路建立（ALE）功能短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)根據(jù)LQA矩陣全自動(dòng)地建立通信線路，這種功能也稱“ALE”（AutomaticLinkEstablishment）。在LQA基礎(chǔ)上，電臺(tái)儲(chǔ)存了關(guān)于與其它電臺(tái)之間所有已編程信道的質(zhì)量及排序信息，為自動(dòng)鏈路建立準(zhǔn)備了必要的條件。ALE是指主叫臺(tái)自動(dòng)選擇最佳可用信道溝通被叫目標(biāo)臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)與被叫目標(biāo)臺(tái)的通信。163精選版課件ppt4．信道自動(dòng)切換功能由于短波信道存在的隨機(jī)干擾、選擇性衰落、多徑等都有可能使已建立的信道質(zhì)量惡化，甚至可能使通信中斷。因此，短波自適應(yīng)通信應(yīng)能夠不斷跟蹤電離層傳輸媒質(zhì)的變化，以保證線路的傳輸質(zhì)量。當(dāng)電臺(tái)之間的通信鏈路在某一信道上建立后，在進(jìn)行通信的同時(shí)，電臺(tái)仍在對(duì)信道的通信質(zhì)量實(shí)施檢測(cè)。當(dāng)碰到電波傳播條件變壞，或通信信道遭受強(qiáng)烈的干擾以至于質(zhì)量下降到低于門(mén)限值時(shí)，自適應(yīng)通信系統(tǒng)應(yīng)能做出信道切換的響應(yīng)，使通信頻率自動(dòng)跳到LQA矩陣中次佳的頻率上。164精選版課件ppt5．選址呼叫功能選址呼叫是可以進(jìn)行呼叫方式選擇和呼叫對(duì)象選擇。它分為單臺(tái)呼叫、網(wǎng)絡(luò)呼叫、全呼及插入鏈路呼叫等。單臺(tái)呼叫是使用目標(biāo)臺(tái)的單臺(tái)地址執(zhí)行呼叫，與單個(gè)電臺(tái)建立通信；網(wǎng)絡(luò)呼叫是使用目標(biāo)臺(tái)網(wǎng)絡(luò)地址執(zhí)行呼叫，與編入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)成員建立通信；全呼是與守聽(tīng)主叫臺(tái)具有共同信道的所有單臺(tái)建立通信鏈路，是一種廣播呼叫；插入鏈路呼叫是當(dāng)兩個(gè)電臺(tái)或多個(gè)電臺(tái)已建立通信鏈路，另有電臺(tái)想進(jìn)入鏈路時(shí)，可選擇插入鏈路呼叫，其呼叫方式有兩種；一種是欲插入的電臺(tái)向已在鏈路上的任意一個(gè)單臺(tái)呼叫；另一種是在鏈路上的任意一個(gè)單臺(tái)不退出鏈路，向欲插入的電臺(tái)呼叫，將其拉入鏈路。165精選版課件ppt4.2.6短波通信系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展

（一）短波通信具有很多其他通信方式無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)：1.不需接力