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1、电工技术第 15 章 现代通信技术15.3 15.3 卫星通信卫星通信 15.4 15.4 光纤通信光纤通信 15.1 15.1 现代通信技术概述现代通信技术概述 15.2 15.2 移动通信移动通信 下一章 上一章 返回主页 1 1第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统特点：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. 1. 同频单工方式
2、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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统系统图 2. 2. 双频双工方式双频双工方式 f1f2发射机 接收机 发射机 接收机 天线 双 工 器双 工 器f1f2f2f1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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统3. 3. 半双工方式半双工方式发射机 接收机 发射机 接收机 f1 f2 用户台 f1 f2 f1 用户台 f2 双工器 接收机 发
3、射机 中继台 f1 f1 f2 f2 f2 f1 5大连理工大学电气工程系第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统波长/m30 000 3 0003 000 5050 1010 11 0.001频率/kHz10 100100 6 0006 000 3010330103 300103 300103 30106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第第7 7章章电电 气气 控控 制制
4、 系系 统统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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统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、调制和解调三、调制和解
5、调 8大连理工大学电气工程系第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统 调幅（AM） 1. 1. 模拟信号的调制模拟信号的调制 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 uM uMO M t uCC t O 高频载波信号uc 调制后的信号 uA uAO C t AM uCuMuA
6、10大连理工大学电气工程系第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统 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 uC uCO C t 低频载波信号 uM uMO M t 调制后的信号 uF uFO F t FM uCuMuF11大连理工大学电气工程系第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统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
7、学电气工程系第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统2. 2. 数字信号的调制数字信号的调制 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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统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第第7 7章
8、章电电 气气 控控 制制 系系 统统基站1MBS1基站 NMBS N一、公众移动电话系统一、公众移动电话系统 1. 1. 系统组成系统组成 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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统2. 2. 网络结构网络结构 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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统由三部分组成: 移动电话交换局（MTSO） 各小区基站（MBS） 移动用户台（MMS）
9、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 NMT900 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第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统第一代无绳电话（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、无绳电话系统二、无绳电话系统 18大连理工大学电气工程系第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统无绳电话系统图 PSTN 本地集中器 本
10、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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统寻 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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统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第第7 7章章电电
11、气气 控控 制制 系系 统统四、专用移动通信系统四、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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统五、无中心个人移动通信系统五、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
12、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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统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 46 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 f2f3f4f1通信卫星A 站B 站24大连理工大学电气工程系第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统地球自转方向 卫星飞行方向 同步轨道全球卫星通信系统 同
13、步卫星同步卫星同步卫星35 786.5 km17.4o 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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统(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第第7 7章章电电 气气
14、控控 制制 系系 统统(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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统15.4 光 纤 通 信大规模的光缆系统： (1) 横跨大西洋的 TAT8 海底光缆系统，总长 6 400 km。 (2) TAT9 海底光缆系统，可提供 9 万路话路。 (3) 横跨太平洋的 TPC 3/HAW4 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
15、工程系第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统纤芯 由若干根导线绞制成光缆， 光缆出厂长度为 15 km。 二、光的反射和折射二、光的反射和折射 涂敷层包层一、光纤结构一、光纤结构 入射光反射光折射光介质 2 （折射率 n2）介质 1 （折射率 n1）1 1 2 n1 sin1 = n2 sin2 临界角 c 当1 c 时，2 = 90o 29大连理工大学电气工程系第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统三、三、光在光纤中的传播光在光纤中的传播 纤 芯包 层包 层（c 为临界角） sinc =n2 n1当1c 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第第7 7章章电电 气气 控控 制制 系系 统统四、四、光纤通信系统图光纤通信系统图 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
