無線通信技術(shù)課件.ppt

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1、第十章無線通信技術(shù)2021/8/9110.1概述一、從有線通信到無線通信1.莫爾斯電碼（通、斷、長斷）1844年5月24日，華盛頓-巴爾的摩，64.4km，“上帝創(chuàng)造了何等奇跡！”2.1876年3月7日，貝爾獲得發(fā)明電話專利，專利證號碼NO:174655。“沃森特先生，快來幫我啊！”3.電磁波的發(fā)現(xiàn)：1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)變話的電流通過導(dǎo)線會引起磁針的偏轉(zhuǎn)，英國物理學(xué)家法拉第指出該實驗證明了“電能生磁”，即“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”；1864年，麥?zhǔn)习l(fā)表了電磁場理論，成為人類歷史上預(yù)言電磁波存在的第一人。1887年，亨利?！?shù)婪颉ず掌澩ㄟ^實驗證明了電磁波

2、的存在。4.無線電報的發(fā)明-“要是我能指揮電磁波，就可飛越整個世界”1896年，俄國的波波夫成功地用無線電進(jìn)行莫爾斯電碼的傳送，距離為250米，電文內(nèi)容為——“海因里斯·赫茲”；在1897年5月18日，意大利的馬可尼，通過改進(jìn)了的無線電傳送和接收設(shè)備，在英國的布里斯托爾海峽進(jìn)行無線電通信取得成功，把信息傳播了12公里；于1909年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。2021/8/9210.1概述5.無線電通信的發(fā)明—載著聲音飛翔的電波無線電廣播之父——美國人巴納特·史特波斐德，他于1886年便開始研究無線電廣播，在1902年，他在肯塔基州穆雷市進(jìn)行了第一次無線電廣播。他們在

3、穆雷廣場放好話筒，由巴納特·史特波斐德的兒子在話筒前說話、吹奏口琴，他在附近的樹林里放置了5臺礦石收音機(jī)，均能清晰地聽到說話和口琴聲，試驗獲得了成功。之后又在費(fèi)城進(jìn)行了廣播，并獲得了專利權(quán)。與此同時，無線電通信逐漸被用于戰(zhàn)爭。在第一次和第二次世界大戰(zhàn)中，它都發(fā)揮了很大的威力，以致有人把第二次世界大戰(zhàn)稱之為“無線電戰(zhàn)爭”。2021/8/9310.1概述二、無線通信的特點(diǎn)1.傳輸環(huán)境的復(fù)雜性2.電磁波的傳播不需要任何有形介質(zhì)3.接收信號的時變多徑4.多個無線電載波同存于同一空間5.頻率資源有限，需統(tǒng)一劃分2021/8/94傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)（通信介質(zhì)）：通信系統(tǒng)用

4、以收發(fā)電子/光子信號的物理路徑。分類如下：引導(dǎo)性介質(zhì)（線纜介質(zhì)）電磁波沿著一個固態(tài)介質(zhì)傳播。例如：金屬導(dǎo)體、玻璃、塑料非引導(dǎo)性介質(zhì)（無線介質(zhì)）提供了傳輸電磁信號的手段，但不加以引導(dǎo)。例如：大氣層、外層空間。2021/8/95無線傳輸?shù)碾姶蓬l譜2021/8/96無線頻譜的分配頻率統(tǒng)一分配（FCC/ITU_R/各個國家）根據(jù)信息類型分配頻譜（AM/FM無線電臺、TV、蜂窩電話…）工業(yè)科學(xué)醫(yī)學(xué)頻段（ISM）可自由使用但限制功率專用于非許可的商業(yè)用途救護(hù)車、出租車、無線遙控玩具、無線電家用設(shè)備等2021/8/97全向傳播與定向傳播全向傳播（Omnidirection

5、al）信號沿所有方向傳播可被所有的天線接收發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備不必在物理上對準(zhǔn)定向傳播（directional）天線把所有的能量集中于一小束電磁波2021/8/98無線信號傳播理想情況下，無線信號在從發(fā)射器到接收器間的一條直線上傳播，稱為“視線”（lineofsight,LOS）實際情況下，由于傳輸障礙物等傳輸環(huán)境的影響，無線信號的傳播將發(fā)生如下三種現(xiàn)象：反射、衍射和散射。其中物體的幾何形狀決定了將產(chǎn)生哪種現(xiàn)象。2021/8/99反射（reflection）反射：當(dāng)信號遇到表面大于信號波長的障礙物（地球表面、高建筑物、大型墻面）導(dǎo)致信號的相位發(fā)生漂移2021/

6、8/910衍射（Diffraction）衍射：當(dāng)信號遇到大于波長的不可穿透物的邊緣（如無線電波中途遇到的尖銳不規(guī)則的邊緣物），即使沒有來自發(fā)送器的視線信號，也可接收到信號。2021/8/911散射（Scattering）散射：當(dāng)信號遇到波長更小的物體（樹葉、街牌、燈柱）就發(fā)散成幾個弱的出境信號2021/8/912散射（Scattering）散射還與障礙物表面的粗糙度有關(guān)。表面越粗糙，越容易引起散射。例如，在戶外，樹木和路標(biāo)都會導(dǎo)致移動電話信號的散射。在室內(nèi)，椅子、書籍和計算機(jī)都會導(dǎo)致無線Lan信號的散射。2021/8/913反射、衍射和散射2021/8/91

7、410.2無線傳播環(huán)境及其特性10.2.1天線基本知識1.天線方向性2.天線增益3.波瓣寬度4.天線的極化2021/8/915天線方向性天線的基本功能是把從饋線輸入的能量向周圍空間輻射出去，輻射的無線電波強(qiáng)度隨空間方位不同而不同，根據(jù)天線輻射強(qiáng)度的空間分布特點(diǎn)可分為無方向性、全向天線和定向天線。無方向性天線是指在三維空間不同方位均勻輻射的天線；全向天線指在水平方向上360度均勻輻射，而在垂直方向上非均勻輻射；定向天線泛指只在一定空間角度范圍內(nèi)具有強(qiáng)輻射的天線。2021/8/916天線增益antennagain天線增益是指在天線最大輻射方向，相同距離條件處，為

8、產(chǎn)生相同電波強(qiáng)度，理想點(diǎn)源天線輻射所需功率與給定天線