教学课件第3章 无线电技术基础.ppt

;第三章 无线电技术基础;;无线电技术的发展历程;麦克斯韦;麦克斯韦方程无线电技术的理论基础是麦克斯韦方程。1873年，麦克斯韦建立了完整地描述电场和磁场定律的麦克斯韦方程组：;3.2 无线通信系统（1）发射系统由发射机、馈线和发射天线组成；（2）接收系统由接收天线、馈线和接收机组成。;无线电波传播 在无线通信系统中，无线电波的基本传播方式为直射、反射、绕射和散射四种，基于无线电波的四种基本传播方式，无线通信大体上体现出四种传播效应：阴影效应、远近效应、多普勒效应和多径效应。（1）阴影效应：指由于大型建筑物和其他物体的阻挡，在电波传播的接收区域中产生传播半盲区。（2）远近效应：指发射机和接收机由于随机移动性导致到达接收机时信号强弱不同所导致的。;（3）多普勒效应：多普勒效应是指由于用户处于高速移动(如车载通信)中，信号频率随之发生的频移现象。多普勒效应示意图如下图所示。：;（4）多径效应：指电磁波经不同路径传播后，各分量场到达接收端时间不同，按各自相位相互叠加而造成干扰，使原来的信号失真，或者产生错误。; 3.3 射频微波技术3.3.1 射频/微波的概念 微波是频率在300?MHz到3000?GHz之间、波长在1m到0.1mm(空气中)之间的射频无线电波，微波在电磁波谱中的位置如图所示。;微波技术：包括信号的产生、调制、功率放大、辐射、接收、低噪声放大、混频、解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个模块单元的设计和生产。微波的性质：（1）似光性（2）穿透性（3）信息性;3.3.2 无线电频谱电磁波的频谱波段划分：;常用无线通信系统的工作频率：调幅(AM)无线电收音机：535～1605 kHz。短波收音机：3～30 MHz。调频(FM)收音机：88～108 MHz。机场导航设备：108～112 MHz。商业电视 2～4频道：54～72 MHz； 5～6频道：76～88 MHz； 7～13频道：174～216 MHz； 14～83频道：470～890 MHz。通信卫星 上行：5.925～6.425 GHz； 下行：3.70～4.20 GHz。;3.3.3 频率、阻抗与功率;3.3.4 微波技术的应用微波技术的经典用途是通信和雷达系统。雷达系统(RADAR)工作原理;微波通信微波通信是指用微波频率作为载波携带信息进行通信的方式。依据的原理就是微波的传播特性类似于光的传播，一般进行视距内的传播。视距传播的主要应用：（1）地面通信（2）卫星通信（3）雷达;微波炉微波加热原理是基于物质对微波的吸收作用而产生的热效应。; 3.4 天线技术3.4.1 天线的分类(1) 按用途分，可分为通信天线、导航天线、广播电视天线、雷达天线和卫星天线等。(2) 按工作波长分，可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。(3) 按辐射元的类型不同，可将天线分为线天线和面天线。;(4) 按天线特性不同，又可作如下划分： ① 按方向特性不同，可将天线分为定向天线、全向天线、 强方向性天线和弱方向性天线； ② 按极化特性不同，可将天线分为线极化(垂直极化和水平极化)天线和圆极化天线； ③ 按频带特性不同，可将天线分为窄频带天线、宽频带天线和超宽频带天线。(5) 按馈电方式不同，可将天线分为对称天线和非对称天线。(6) 按天线上的电流不同，可将天线分为行波天线和驻波天线。 (7) 按天线外形不同，可将天线分为V形天线、菱形天线、环行天线、螺旋天线、喇叭天线和反射面天线等。;3.4.2 天线的主要参数（1）方向性系数方向性系数定义为当被研究天线的辐射功率和作为参考的无方向性天线的辐射功率相等时，被研究天线在最大辐射方向上产生的功率通量密度与无方向性天线在同一点处辐射的功率通量密度之比。（2）天线效率天线效率定义为天线辐射功率与输入到天线的总功率之比。（3）天线增益天线增益定义为在天线最大辐射方向上的某点，当辐射场强相同时，无方向性天线所需要的输入功率与所研究的实际天线需要的输入功率之比。（4）输入阻抗天线输入阻抗定义为在天线输入端的高频电压与输入端电流之比。;（5）天线的极化(1) 线极化。当电场矢量只是大小随时间变化而取向不变，其端点的轨迹为一直线时，称为线极化。线极化波、电场矢量在传播过程中总是在一个确定的平面内，这个平面就是由电场矢量的振动方向和传播方向所决定的平面，常称为极