短波和超短波通信系统28PPT课件

第二章第二章 短波和超短波通信系统短波和超短波通信系统一、短波信道和超短波信道的特性一、短波信道和超短波信道的特性二、短波通信系统二、短波通信系统三、短波自适应通信系统三、短波自适应通信系统四、短波通信系统的应用与发展四、短波通信系统的应用与发展五、超短波通信系统五、超短波通信系统五、超短波通信系统五、超短波通信系统（一）超短波通信系统的组成及工作原理（一）超短波通信系统的组成及工作原理（二）超短波通信系统的主要应用与发展（二）超短波通信系统的主要应用与发展 五、超短波通信系统五、超短波通信系统（一）超短波通信系统的组成及工作原理（一）超短波通信系统的组成及工作原理（二）超短波通信系统的主要应用与发展（二）超短波通信系统的主要应用与发展 五、超短波通信系统五、超短波通信系统（一）超短波通信系统的组成及工作原理（一）超短波通信系统的组成及工作原理 超短波电台一般用于近距离通信，其形式主要是车载、机载、超短波电台一般用于近距离通信，其形式主要是车载、机载、背负、手持等，一般要求其体积小、重量轻、功能多、抗干扰能背负、手持等，一般要求其体积小、重量轻、功能多、抗干扰能力强。超短波电台经历多年的发展，其电路形式变化不大。但就力强。超短波电台经历多年的发展，其电路形式变化不大。但就具体电路而言，新技术、新器件大量地应用于超短波电台，使超具体电路而言，新技术、新器件大量地应用于超短波电台，使超短波电台的性能和功能得到明显的提高和改善，特别是扩频通信短波电台的性能和功能得到明显的提高和改善，特别是扩频通信技术在超短波电台中的应用，使得电台的抗干扰能力、组网能力技术在超短波电台中的应用，使得电台的抗干扰能力、组网能力都有了质的变化。都有了质的变化。五、超短波通信系统五、超短波通信系统 1 1传统超短波通信系统组成及工作原理传统超短波通信系统组成及工作原理 传统超短波通信系统由终端站和中继站组成，终端站装有发射机、接传统超短波通信系统由终端站和中继站组成，终端站装有发射机、接收机、载波终端机和天线。中继站则仅有通达两个方向的发射机、接收收机、载波终端机和天线。中继站则仅有通达两个方向的发射机、接收机以及相应的天线。机以及相应的天线。（1 1）超短波发射机）超短波发射机 超短波发射机一般采用间接调频法，即利用调相获得调频的方法。超短波发射机一般采用间接调频法，即利用调相获得调频的方法。这样可用频率稳定度较高的晶体振荡器作主振器，而不必用复杂的频率这样可用频率稳定度较高的晶体振荡器作主振器，而不必用复杂的频率控制系统。但为了减少寄生调幅和非线性失真，调制系数不能太大（一控制系统。但为了减少寄生调幅和非线性失真，调制系数不能太大（一般小于般小于0.5 rad0.5 rad）。因此，在这种发射机中要用多级倍频器，以获取所需）。因此，在这种发射机中要用多级倍频器，以获取所需的频偏，从而提高发射频率的边带功率。发射机末端使用高频率高功率的频偏，从而提高发射频率的边带功率。发射机末端使用高频率高功率放大器。在超短波低频段尚可用集中参数元件构成调谐回路，其高频端放大器。在超短波低频段尚可用集中参数元件构成调谐回路，其高频端可用微带部件。可用微带部件。五、超短波通信系统五、超短波通信系统（2 2）超短波接收机）超短波接收机 一般采用典型的调频式超外差接收机。主要由高频放大、本一般采用典型的调频式超外差接收机。主要由高频放大、本地震荡、变频（一次或二次）、中频放大、限幅、鉴频及基带放地震荡、变频（一次或二次）、中频放大、限幅、鉴频及基带放大等部件组成。超短波段外来干扰较多，需在接收机输入端加螺大等部件组成。超短波段外来干扰较多，需在接收机输入端加螺旋式滤波器，在中放级加输入带通滤波器以抑制干扰。中放后的旋式滤波器，在中放级加输入带通滤波器以抑制干扰。中放后的调频信号，通过限幅器，可消去混杂近来的脉冲干扰或寄生调幅调频信号，通过限幅器，可消去混杂近来的脉冲干扰或寄生调幅波，以改善信噪比。然后用鉴频器把原来的基带信号恢复出来，波，以改善信噪比。然后用鉴频器把原来的基带信号恢复出来，加以放大，再由载波终端机分路输出相应用户。加以放大，再由载波终端机分路输出相应用户。五、超短波通信系统五、超短波通信系统（3 3）载波终端机）载波终端机 将超短波发射机和超短波接收机的四线基带信号分将超短波发射机和超短波接收机的四线基带信号分路还原合并为多路二线语音信号，接通用户或接至市话路还原合并为多路二线语音信号，接通用户或接至市话交换机的设备。载波终端机只装载超短波终端站。交换机的设备。载波终端机只装载超短波终端站。（4 4）天线）天线 由于超短波波长较短，一般采用结构简单、增益较高、由于超短波波长较短，一般采用结构简单、增益较高、方向性较好的三单元或五单元八木天线。在接近微波段方向性较好的三单元或五单元八木天线。在接近微波段的高频段，也可采用角形面反射天线。的高频段，也可采用角形面反射天线。五、超短波通信系统五、超短波通信系统 2 2现代超短波通信系统的组成和工作原理现代超短波通信系统的组成和工作原理 现代超短波通信系统的组成可归结为发信通道、接收通道、频率合现代超短波通信系统的组成可归结为发信通道、接收通道、频率合成器、逻辑控制器、跳频单元、电源及其辅助电路等，如图所示。图成器、逻辑控制器、跳频单元、电源及其辅助电路等，如图所示。图中，发信通道部分主要由音频信号处理部分、锁相环调频单元、功放、中，发信通道部分主要由音频信号处理部分、锁相环调频单元、功放、滤波输出单元电路组成，其作用是将音频信号放大后送至锁相环对滤波输出单元电路组成，其作用是将音频信号放大后送至锁相环对VCOVCO调制，形成调频波，再经功率放大、滤波后输出至天线。接收通调制，形成调频波，再经功率放大、滤波后输出至天线。接收通道部分主要由高放、变频（一次或二次）组成。鉴频器解调出音频信道部分主要由高放、变频（一次或二次）组成。鉴频器解调出音频信号，经音频放大推动耳机或扬声器。频率合成器一般为数字频率合成号，经音频放大推动耳机或扬声器。频率合成器一般为数字频率合成器，在发射时完成调频功能，在接收时完成产生本振信号的任务，在器，在发射时完成调频功能，在接收时完成产生本振信号的任务，在逻辑控制单元或跳频保密单元的控制下改变其中心频率的高低或跳变。逻辑控制单元或跳频保密单元的控制下改变其中心频率的高低或跳变。五、超短波通信系统五、超短波通信系统 逻辑控制部分发信通道部分频率合成器部分接收通道部分电源跳频保密单元五、超短波通信系统五、超短波通信系统 逻辑控制部分是由微处理器及一些外设电路组成的控制电逻辑控制部分是由微处理器及一些外设电路组成的控制电路，根据操作人员的指令需要对整机实施控制和管理。在跳路，根据操作人员的指令需要对整机实施控制和管理。在跳频状态下可以与跳频单元交换信息，实现跳频通信的工作方频状态下可以与跳频单元交换信息，实现跳频通信的工作方式。式。跳频通信是一种无线电抗干扰措施，在现代超短波电台跳频通信是一种无线电抗干扰措施，在现代超短波电台中普遍采用，有些还实现自适应跳频通信，跳频速率是跳频中普遍采用，有些还实现自适应跳频通信，跳频速率是跳频通信的重要指标，跳速越高其抗电子干扰、抗截获、抗窃听通信的重要指标，跳速越高其抗电子干扰、抗截获、抗窃听的性能越好。的性能越好。电源提供整机工作电源，背负式、手持式电台一般由蓄电电源提供整机工作电源，背负式、手持式电台一般由蓄电池供电。池供电。五、超短波通信系统五、超短波通信系统 （二）超短波通信系统的主要应用与发展（二）超短波通信系统的主要应用与发展 超短波通信主要靠直接波传播，通信距离一般不超过超短波通信主要靠直接波传播，通信距离一般不超过40-5040-50公里。近距离语音通信靠地波传播，通信距离一公里。近距离语音通信靠地波传播，通信距离一般只有几公里。靠直接波传播的超短波通信，为了延长般只有几公里。靠直接波传播的超短波通信，为了延长通信距离，通常在通信两地之间设立若干个中间站，通通信距离，通常在通信两地之间设立若干个中间站，通过中间站的转发来实现超视距传播，这种通信方式称为过中间站的转发来实现超视距传播，这种通信方式称为无线电接力通信。此外也可采用其他传输机理或媒介来无线电接力通信。此外也可采用其他传输机理或媒介来获得超视距的超短波通信，如散射通信、流星余迹通信、获得超视距的超短波通信，如散射通信、流星余迹通信、卫星通信等。卫星通信等。五、超短波通信系统五、超短波通信系统 1 1在移动通信中的应用在移动通信中的应用 超短波波长较短，因而收发天线尺寸可以较小。在短距离通信时，超短波波长较短，因而收发天线尺寸可以较小。在短距离通信时，只需要配备很小的通信设备，因此广泛应用于移动通信方式。只需要配备很小的通信设备，因此广泛应用于移动通信方式。2020世纪世纪8080年代以来，与电话交换技术结合，移动电台可以通过电话交换机以年代以来，与电话交换技术结合，移动电台可以通过电话交换机以拨号方式与其它移动电台构成双向通信电路，称作无线电话（或移动拨号方式与其它移动电台构成双向通信电路，称作无线电话（或移动电话），并可与市话网互通，形成方便灵活的通信网。最小型的移动电话），并可与市话网互通，形成方便灵活的通信网。最小型的移动电台为手持式，重量不足电台为手持式，重量不足10001000克。记者随身携带进入现场采访，在几克。记者随身携带进入现场采访，在几千米范围内随时可与编辑部保持联系。如果带有文字传真、图像传真千米范围内随时可与编辑部保持联系。如果带有文字传真、图像传真或用便携式计算机编写稿件的设备，则可将采访到的稿件或照片当场或用便携式计算机编写稿件的设备，则可将采访到的稿件或照片当场发回编辑部。发回编辑部。五、超短波通信系统五、超短波通信系统 2 2在县级防汛调度网和水库网中的应用在县级防汛调度网和水库网中的应用 超短波网作用距离有限，但音质好，干扰小，机型小巧携超短波网作用距离有限，但音质好，干扰小，机型小巧携带方便，移动方式通信，机动性好，最适合县级防汛调度网和带方便，移动方式通信，机动性好，最适合县级防汛调度网和水库网。水库网。3 3在水文遥测中的应用在水文遥测中的应用 无线通信方式最适合在水文遥测中的应用，现阶段主要有超无线通信方式最适合在水文遥测中的应用，现阶段主要有超短波（短波（VHFVHF）、微波及卫星通信三种方式。其中超短波通信是）、微波及卫星通信三种方式。其中超短波通信是水文自动测报系统应用最广泛、最成功的一种通信方式。水文自动测报系统应用最广泛、最成功的一种通信方式。五、超短波通信系统五、超短波通信系统 4 4在应急保障通信中的应用在应急保障通信中的应用 我国目前传统的应急通信保障模式是由几家基础电信运营商的我国目前传统的应急通信保障模式是由几家基础电信运营商的机动通信局或分队组成，以保障战备、抢险救灾和通信网络为主。机动通信局或分队组成，以保障战备、抢险救灾和通信网络为主。除次之外，还有政府职能部门和公共服务事业单位的无线电通信除次之外，还有政府职能部门和公共服务事业单位的无线电通信网络。其中，既有模拟集群通信系统，也有数字集群通信系统，网络。其中，既有模拟集群通信系统，也有数字集群通信系统，还有常规无线对讲通信系统。现有的超短波应急通信系统主要分还有常规无线对讲通信系统。现有的超短波应急通信系统主要分为八类。为八类。（1 1）公共安全网）公共安全网 由公安、安全、消防和交警部门组建，为公安、交警、急救等应由公安、安全、消防和交警部门组建，为公安、交警、急救等应急处置提供通信和信息保障。急处置提供通信和信息保障。五、超短波通信系统五、超短波通信系统（2 2）市政公用网）市政公用网 主要担负全市供水、供气、公交、出租、市政、排水主要担负全市供水、供气、公交、出租、市政、排水和路灯等保供保运保障任务，采用的是和路灯等保供保运保障任务，采用的是450MHz450MHz常规对常规对讲通信系统。讲通信系统。（3 3）抗洪防汛和水上安全救助网）抗洪防汛和水上安全救助网 包括由海事、港口、沿江管理部门组建的包括由海事、港口、沿江管理部门组建的150MHz150MHz和和800MHz800MHz水上应急网和集群系统。水上应急网和集群系统。五、超短波通信系统五、超短波通信系统（2 2）市政公用网）市政公用网 主要担负全市供水、供气、公交、出租、市政、主要担负全市供水、供气、公交、出租、市政、（4 4）三防网）三防网 即防火、防震、防空，主要采用即防火、防震、防空，主要采用400MHz400MHz或或450MHz450MHz的常规通信网以及人的常规通信网以及人防部门组建的防部门组建的450MHz450MHz模拟集群通信系统。模拟集群通信系统。（5 5）医疗救护网）医疗救护网 主要使用的是主要使用的是450MHz450MHz常规对讲通信系统。常规对讲通信系统。（6 6）政府城市管理和调度指挥网）政府城市管理和调度指挥网 采用的是由市无线电管理机构、机关事务管理部门、城市综合管理等部采用的是由市无线电管理机构、机关事务管理部门、城市综合管理等部门组建的常规对讲通信系统。门组建的常规对讲通信系统。五、超短波通信系统五、超短波通信系统（7 7）交通运使能源石油等指挥调度专网）交通运使能源石油等指挥调度专网 主要有民航的主要有民航的800MHz800MHz模拟集群系统和模拟集群系统和150MHz150MHz甚高频通甚高频通信系统，铁路的信系统，铁路的150MHz150MHz和和450MHz450MHz列车调度系统，地铁列车调度系统，地铁的的800MHz TETRA800MHz TETRA数字集群系统，电力的数字集群系统，电力的800MHz800MHz集群之集群之后调度系统和后调度系统和400MHz400MHz常规系统，高速公路的常规系统，高速公路的800MHz800MHz模模拟集群系统，石油化工的拟集群系统，石油化工的800MHz800MHz集群指挥调度系统和集群指挥调度系统和150MHz150MHz、450MHz450MHz常规通信系统等。常规通信系统等。五、超短波通信系统五、超短波通信系统（8 8）业余无线电爱好者网）业余无线电爱好者网 主要使用的是主要使用的是144MHz144MHz和和433MHz433MHz常规对讲通信系统。目前无论常规对讲通信系统。目前无论是几大基础电信运营商，还是政府部门与公共服务事业单位的是几大基础电信运营商，还是政府部门与公共服务事业单位的应急通信保障系统，无线电通信在其中的地位和作用是显而易应急通信保障系统，无线电通信在其中的地位和作用是显而易见的，可以说，一旦离开无线电通信，各个应急通信保障系统见的，可以说，一旦离开无线电通信，各个应急通信保障系统都将会立即陷入瘫痪状态。因此，无线电特别是超短波通信是都将会立即陷入瘫痪状态。因此，无线电特别是超短波通信是应急通信保障系统的重要组成部门，其重要地位和作用是不可应急通信保障系统的重要组成部门，其重要地位和作用是不可替代的。替代的。五、超短波通信系统五、超短波通信系统 5 5超短波通信系统的发展方向超短波通信系统的发展方向超短波通信系统的发展方向主要表现在以下几个方面：超短波通信系统的发展方向主要表现在以下几个方面：（1 1）设备全固态化，更多地采用集成电路；）设备全固态化，更多地采用集成电路；（2 2）采用太阳能电池等新能源；）采用太阳能电池等新能源；（3 3）提高抗干扰性能，压缩频带；）提高抗干扰性能，压缩频带；（4 4）研制无人中继设备。）研制无人中继设备。