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1、,无线传输,同轴电缆,第三章 传输系统,双绞线,光端机,光纤传输,提示：双击视频全屏缩放，按Esc键退出全屏,电磁波的发送 无线电波虽然看不见、摸不着，但早在18世纪，麦克斯韦等许多科学家们就已猜测、预言、论证了它的存在，其中物理学家赫兹首先用人工方法产生了电磁波。原来它是由迅速变化的电场和磁场产生的。要产生变化的电场和磁场必须有一个振源。这种振源通常是由线圈 L 和电容器C组成的振荡电路来完成的，见下图。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,电磁波的发送 其中线圈用来贮存磁场能量，电容器用来贮存电场能量。为了产生持续的电磁振荡，还要求 LC 接在晶体管电路中，并依靠电路中的直流电源不断地补给
2、能量。 若要把电路中的电磁能发射出去，还必须具备两个条件： 振荡的频率必须足够高：频率越高，电场和磁场变化越快，产生的场越强，辐射出去的能量也越多。这样方能有效地把能量发射出去。 电路必须开放：可设法将普通的 LC 振荡电路加以改造，使电容极板面积越来越小，极板间隔越来越大，再使电感线圈匝数越来越少，最后使电路演化为一根直导线，如下图所示。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,电磁波的发送 这样的电路叫做振荡偶极振子，也就是我们俗称的天线。这种由振荡回路演变的天线，本身就是一个振荡器，但又与普通的 LC 振荡回路有区别。有了天线，电磁场才能够发射到空间去。实际上无线起了“能量转换”的作用。我们
3、用馈线送入天线的并不是无线电波，而是高频振荡电流。在天线上由变化的电场在它周围产生变化的磁场，这个变化的磁场又在自己周围产生变化的电场，新产生的变化的电场再在自己周围产生变化的磁场，这样变化的电场和变化的磁场相互激发，形成闭合的电力线和磁力线。它们像链条一样，一个一个地相互推斥而滞留在空间，见下图。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,电磁波的发送 由于高频振荡频率极高，相互推斥也极快，于是在空间向外扩散传播开来，成为波。这种波因为是由电场和磁场产生的，所以称电磁波，简称电波。当振荡频率与天线结构所决定的谐振频率相一致时，电路中电流最大，向外幅射的电磁场强度也最大，这就是不同频率的天线尺寸不同
4、的原因。 在实际应用中常把开放电路的下端跟地连接。跟地连接的导线叫做地线。线圈上部接到比较高的导线上，这条导线叫做天线。天线和地线形成了一个敞开的电容器，电磁波就是由这样的开放电路发射出去的。电视发射塔要建得很高，是为了使电磁波发射得较远。实际发射无线电波的装置中还需在开放电路旁加一个振荡器电路与之耦合，如图所示。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,电磁波的发送 振荡器电路产生的高频率振荡电流通过L2与L1的互感作用，使L1也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发出无线电波，向四周发射。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,调制 发射电磁波是为了利用它传递某种信号。例如无线电报传递的
5、是电码符号，无线电广播传递的是声音，电视广播传递的不仅有声音，还有图像。这就要求发射的电磁波随信号而改变。在这里，高频电磁波并不含有任何信息，但它只起了运载工具的作用，其本身不带任何信息，我们又称它为载波。平时讲的中央人民广播电台的频率为540千赫、上海人民广播电台的频率为990千赫，就是载波的频率，它是由高频电磁振荡产生的等幅正弦波频率。与载波相比，要传送的广播节目的频率要比载波的频率低得多，在 30 赫 15000 赫之间，称为音频信号或低频信号。低频信号是传不远的。必须设法把它与高频载波叠加起来，才能达到远传的目的。要使信号的能量以电场和磁场的形式向空中发射出去传向远方，需要较高的振荡频
6、率方能使电场和磁场迅速变化；同时信号的波长要与天线的长度相匹配。语言或音乐信号的频率太低，无法产生迅速变化的电场和磁场；相应地，它们的波长又太大，即使选用它的最高频率 20000Hz 来计算，其波长仍为 15000m ，实际上是不可能架设这么长的天线的。看来要把信号传递出去，必须提高频率，缩短波长。可是超过 20kHz 的高频信号，人耳就听不见了。为了解决这个矛盾，只有采用把音频信号搭乘在高频载波上，这种叠加的过程，称它为调制。借助于高频电磁波将低频信号发射出去，传向远方。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,调制 在电磁波发射技术中，把这种电信号加到高频等幅振荡电流上，载有信号的高频振荡电流
7、产生的电磁波就载着要传送的信号一起发射出去。把要传递的信号加到高频等幅振荡电流上，使电磁波随各种信号而改变叫做调制。常见调制的方式有调频和调幅两种。经过调制后的高频信号再由天线向外发射，在空中产生高频电磁波，这种经过调制后的电磁波叫作已调波（调频波或调幅波）。进行调制的装置叫做调制器耍传递的电信号叫做调制信号。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,调幅波和调频波 使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅。经过调幅的电波叫调幅波。它保持着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和信号波形相似。调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决定。调幅波用英文字母AM表示。调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段
8、。 使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。调频广播(FM)和电视广播都采用调频的方法来调制，通常使用微波中的甚高频(VHF)和超高频(UHF)波段。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,调幅波和调频波,第三章 传输系统,第一节 无线传输,调幅波和调频波 调制在无线电发信机中应用最广。高频振荡器负责产生载波信号，把要传送的信号与高频振荡信号一起送入调制器后，高频振荡被调制，经放大后由天线以电磁波的形式辐射出去。其中调制器有两
9、个输入端和一个输出端。这两个输入分别为被调制信号和调制信号。一个输出就是合成的已调制的载波信号。例如，最简单的调制就是把两个输入信号分别加到晶体管的基极和发射极，集电极输出的便是已调信号。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,调频信号与调幅信号的比较 在同样的频率、功率等条件下，用调频方式传输信号比调幅方式要远得多。因为调幅方式的载频电平要高出噪声电平三四十分贝才能得到良好的图像指标，而调频方式只要高出噪声电平几分贝即可。 调频比调幅抗干扰能力强：外来的各种干扰、加工业和天电干扰等，对已调波的影响主要表现为产生寄生调幅，形成噪声。调频制可以用限幅的方法，消除干扰所引起的寄生调幅。而调幅制中已调
10、幅信号的幅度是变化的，因而不能采用限幅，也就很难消除外来的干扰。 另外，信号的信噪比愈大，抗干扰能力就愈强。而解调后获得的信号的信噪比与调制系数有关，调制系数越大，信噪比越大。由于调频系数远大于调幅系数，因此，调频波信噪比高，调频广播中干扰噪声小。 调频波比调幅波频带宽。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,调频信号与调幅信号的比较 为了把信号发射出去，必须具备以下四个部分的电路： 放大器把欲发射传送的信号加以放大； 高频振荡器振荡产生高频正弦波信号； 调制器把要传送的信号搭乘在高频振荡器产生的高频信号上，让高频信号的幅度（或频率）随音频信号变化而变化，从而产生一种新的已调信号； 高频放大器将调制后的信号放大，增加能量，并通过天线把已调信号以电磁波的形式辐射到空间去，传播到远方。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,调频信号与调幅信号的比较 以上四个部分的电路组合称发信机。下图为发信机的简单框图。,第三章 传输系统,第一节 无线传输,
