电工学第15章现代通信技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电工技术,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第7章,电气控制系统,*,第 15 章 现代通信技术,15.3 卫星通信,15.4 光纤通信,15.1 现代通信技术概述,15.2 移动通信,下一章,上一章,返回主页,1,15.1 现代通信技术概述,通信系统：,完成信息传输任务的系统。,按传输方式不同分类：,有线通信、无线通信。,系统组成：,发射机、信道、接收机。,2,大连理工大学电气工程系,特点：,结构简单，造价低，但操作不便，不易保密。,接收与发射的转换,接收与发射的转换,1.同频单工方式,通信双方使用同一频率。,单工是指接受和发射不能同时进行。,系统图,一、无线通信方式,发射机,接收机,发射机,接收机,f,天线,3,大连理工大学电气工程系,系统图,2.双频双工方式,f,1,f,2,发射机,接收机,发射机,接收机,天线,双,工,器,双,工,器,f,1,f,2,f,2,f,1,特点：,此法是最理想的，抗干扰能力强，但造价高。,4,大连理工大学电气工程系,3.半双工方式,发射机,接收机,发射机,接收机,f,1,f,2,用户台,f,1,f,2,f,1,用户台,f,2,双工器,接收机,发射机,中继台,f,1,f,1,f,2,f,2,f,2,f,1,5,大连理工大学电气工程系,波长/m,30 000 3 000,3 000 50,50 10,10 1,1 0.001,频率/kHz,10 100,100 6 000,6 000 3010,3,3010,3,30010,3,30010,3,3010,6,用 途,电报通信,无线电广播、电报通信,无线电广播、电报通信,电视、导航、无线电广播,电视、雷达、导航、接力通信,波 段,长 波,中 波,短 波,超短波,微 波,二、电磁波的传递,无线电波分为,:,长波、中波、短波、超短波、微波等。,6,大连理工大学电气工程系,5351 605 kHz（属中波）。,1 MHz,通信宽度可提供,40,个信道。,信道间隔为,25 kHz,。,电磁波的传播方式,(1),地波,沿地球表面传播,（如长波、中波、依靠地波传播）。,(2),天波,依靠空中电离层的反射进行传播,（短波、中波）。,(3),直射波,直接传播方式传播的电磁波,（超短波、微波）。,我国无线电波的频率范围,7,大连理工大学电气工程系,按调制信号的不同调制方式可分为：,模拟信号的调制,数字信号的调制,按调制参数不同调制方式可分为：,振幅调制（简称调幅,AM,）,频率调制（简称调频,FM,）,相位调制（简称调相,PM,）,三、调制和解调,8,大连理工大学电气工程系,无线通信发射和接收部分原理图,发射机,接收机,载波振荡,f,调制,功率放大,解调,功率放大,调制,将低频信号搬移到高频信号上去,(,载波信号,),。,解调,将有用信号从载波信号中分离出来。,9,大连理工大学电气工程系,调幅（AM）,1.模拟信号的调制,传送信号包含在上,下两个带内，载波,本身不含任何信号。,调幅方式在无线,电广播和载波电话,中应用广泛。,低频载波信号,u,M,u,M,O,M,t,u,C,C,t,O,高频载波信号,u,c,调制后的信号,u,A,u,A,O,C,t,AM,u,C,u,M,u,A,10,大连理工大学电气工程系,载波信号在调制信,号的作用下瞬时频,率发生了变化。,在电视和超短波,广播中广泛应用。,缺点:超短波只能,直线传播一二百,公里,收视距离较短。,(2)调频（FM）,高频载波信号,u,C,u,C,O,C,t,低频载波信号,u,M,u,M,O,M,t,调制后的信号,u,F,u,F,O,F,t,FM,u,C,u,M,u,F,11,大连理工大学电气工程系,使高频载波信号的相位随低频调制信号的瞬时,值正比变化的调制方式。,调频和调相又统称为调角。调频时必然会引起,调相，调相时必然会引起调频。,(3)调相（PM）,12,大连理工大学电气工程系,2.数字信号的调制,就是将二进制信息搬移到高频载波信号上，,调制方式可以是调频、调幅、调相。,ASK,FSK,PSK,13,大连理工大学电气工程系,15.2 移 动 通 信,指双方至少有一方在移动中完成的通信。,按应用环境分类,陆地、海上、空中移动通信。,按服务对象分类,民用、军用、专用移动通信。,按技术设备和服务对象综合分类,(1),公众移动电话系统,(2),无绳电话系统,(3),无线寻呼系统,(4),专用移动通信系统,(5),无中心个人移动通信系统,14,大连理工大学电气工程系,基站1,MBS1,基站,N,MBS,N,一、公众移动电话系统,1.系统组成,有线,市话局,MTSO,中继线,有线用户,控制器,发射机,接收机,共用器,控制器,发射机,接收机,共用器,移动电话交换台,15,大连理工大学电气工程系,2.网络结构,市话局,MTSO,移动电话交换局,移动用户台,基站,蜂窝式公众移动电话系统,16,大连理工大学电气工程系,由三部分组成:,移动电话交换局（MTSO）,各小区基站（MBS）,移动用户台（MMS）,目前国际上使用的通信系统有,美国的,AMPS,系统、,英国的,TACS,系统、,北欧的,NMT,900,系统、,日本的,LMTS,系统。,蜂房式公众移动电话系统,17,大连理工大学电气工程系,第一代无绳电话（,CT1,）,是室内使用的，服务半径为,150 m,左右。,第二代无绳电话（,CT2,）,1989,年推出的数字无绳电话系统。,通信距离限定在,200 m,内。,CT2,系统的组成,手机,基站,地区管理中心,本地集中器,管理中心,二、无绳电话系统,18,大连理工大学电气工程系,无绳电话系统图,PSTN,本地,集中器,本地,集中器,地区控制中心,本地,集中器,本地,集中器,地区控制中心,管理中心,PSTN,PSTN 市话网,基站,手机,19,大连理工大学电气工程系,寻,呼,接,收,机,寻呼控制中心,有线,市话局,有线用户,专用交换机,控制,与,编码器,发,射,台,发,射,台,是一种单向的面向公众的移动通信系统。,三、无线寻呼系统,无线寻呼系统,20,大连理工大学电气工程系,寻呼接收机,是一种便携式无线接收机，具有地址识别功能。,门电路,显示,地址识别,存储,振铃,接,收,机,译,码,21,大连理工大学电气工程系,四、专用移动通信系统,只为某部门、某行业服务。,例如：军事、公安、消防、铁路、出租车等。,专用汽车调动移动通信系统（,MCA,）图,N 群,A 群,覆盖半径 20 30 km,指,令,台,指,令,台,控制中心,22,大连理工大学电气工程系,五、无中心个人移动通信系统,1982,年推出该技术。,特点：,(1),将中心集中控制变为分散控制。,(2),节省建网投资，提高了频率利用率。,(3),加快了接续速度。,(4),通信范围有限，适用于专用小系统。,专用移动通信系统的特点：,(1),所有通信均需控制中心转接。,(2),具有数据传输、传真功能。,(3),限时服务，最长服务时间,1 min,。,23,大连理工大学电气工程系,15.3 卫 星 通 信,是指以人造地球卫星为中继站，使地球上的各,中继站之间实现通信。,卫星通信发射频率一般为,4,6 GHz,，,属于微波波段。,特点：,(1)A,、,B,站互发信息,所以频率不同。,(2),卫星中继站接收,到信号经放大后，,换一个频率再,发射出去。,卫星通信系统,f,2,f,3,f,4,f,1,通信卫星,A 站,B 站,24,大连理工大学电气工程系,地球自转方向,卫星飞行方向,同步轨道,全球卫星通信系统,同步卫星,同步卫星,同步卫星,35 786.5 km,17.4,o,信号盲区,信号重叠区域,一颗同步卫星覆盖,地球表面的 42.4%。,25,大连理工大学电气工程系,(1),应用范围广,可传输电话、电报、传真、广播电视节目等。,(2),通信距离远,费用与通信距离无关（与时间有关）。,(3),覆盖面大,便于多地址连接通信，即在卫星覆盖面积内，所有地球,站可公用一颗卫星实现站与站之间的双边和多边通信。,(4),传输容量大,通信卫星的发射频率在微波段，可供使用的频带很,宽。而且空间站可设多个转发器，可容纳的信道多。,卫星通信的优点,26,大连理工大学电气工程系,(5),传输质量高，通信线路稳定可靠。,卫星通信的缺点,(1),投资昂贵，要求地球站和空间站的技术含量高。,(2),有星蚀和日凌中断现象。,27,大连理工大学电气工程系,15.4 光 纤 通 信,大规模的光缆系统：,(1),横跨大西洋的,TAT,8,海底光缆系统，,总长,6 400 km,。,(2)TAT,9,海底光缆系统，可提供,9,万路话路。,(3),横跨太平洋的,TPC,3/HAW,4,海底光缆,系统长,9 000 km,。,(4),我国已建成了以北京为中心的，连接各省会,城市的多条光缆系统，最长为,2 400 km,。,28,大连理工大学电气工程系,纤芯,由若干根导线绞制成光缆，,光缆出厂长度为 15 km。,二、光的反射和折射,涂敷层,包层,一、光纤结构,入射光,反射光,折射光,介质 2,（折射率,n,2,）,介质 1,（折射率,n,1,）,1,1,2,n,1,sin,1,=n,2,sin,2,临界角,c,当,1,c,时，,2,=,90,o,29,大连理工大学电气工程系,三、,光在光纤中的传播,纤 芯,包 层,包 层,（,c,为临界角,）,sin,c,=,n,2,n,1,当,1,c,时，光波不能进入折射率低的介质,2,，,而全部返回折射率高的介质,1,全反射。,折射率高,30,大连理工大学电气工程系,四、,光纤通信系统图,发送,电端机,发送,光端机,光,连,接,器,光,中,继,器,光,连,接,器,光缆,光缆,接收,电端机,接收,光端机,A/D 转换,电信号转换,为光信号,弥补光波远距离,传送的损耗,光信号转换,为电信号,D/A 转换,31,大连理工大学电气工程系,第 15 章,结 束,下一章,上一章,返回主页,32,大连理工大学电气工程系,