通信原理課件第4章(已修改)
2025-05-12 12:06 本頁面
【正文】 1 通信原理 2 通信原理 第 4章 信 道 3 第 4章 信 道 ? 信道分類： ? 無線信道 － 電磁波（含光波） ? 有線信道 － 電線、光纖 ? 信道中的干擾： ? 有源干擾 － 噪聲 ? 無源干擾 － 傳輸特性不良 ? 本章重點： 介紹信道傳輸特性和噪聲的特性，及其對于信號傳輸?shù)挠绊憽? 4 第 4章 信 道 ? 無線信道 ? 無線信道電磁波的頻率 － 受天線尺寸限制 ? 地球大氣層的結(jié)構(gòu) ?對流層：地面上 0 ~ 10 km ?平流層：約 10 ～ 60 km ?電離層：約 60 ～ 400 km 地 面 對流層 平流層 電離層 10 km 60 km 0 km 5 ? 電離層對于傳播的影響 ?反射 ?散射 ? 大氣層對于傳播的影響 ?散射 ?吸收 頻率 (GHz) (a) 氧氣和水蒸氣（濃度 g/m3）的衰減 頻率 (GHz) (b) 降雨的衰減 衰減 (dB/km) 衰減 (dB/km) 水蒸氣 氧氣 降雨率 圖 46 大氣衰減 第 4章 信 道 6 傳播路徑 地 面 圖 41 地波傳播 地 面 信號傳播路徑 圖 42 天波傳播 第 4章 信 道 ? 電磁波的分類： ?地波 ? 頻率 2 MHz ? 有繞射能力 ? 距離：數(shù)百或數(shù)千千米 ?天波 ? 頻率： 2 ~ 30 MHz ? 特點：被電離層反射 ? 一次反射距離： 4000 km ? 寂靜區(qū)： 7 ?視線傳播： ? 頻率 30 MHz ? 距離 : 和天線高度有關(guān) () 式中， D – 收發(fā)天線間距離 (km)。 [例 ] 若要求 D = 50 km，則由式 () ? 增大視線傳播距離的其他途徑 ? 中繼通信： ? 衛(wèi)星通信：靜止衛(wèi)星、移動衛(wèi)星 ? 平流層通信： d d h 接收天線 發(fā)射天線 傳播途徑 D 地面 r r 圖 43 視線傳播 圖 44 無線電中繼 第 4章 信 道 50822 DrDh ?? m m505050508222???? DrDh8 圖 47 對流層散射通信 地球 有效散射區(qū)域 第 4章 信 道 ?散射傳播 ?電離層散射 機理 － 由電離層不均勻性引起 頻率 － 30 ~ 60 MHz 距離 － 1000 km以上 ?對流層散射 機理 － 由對流層不均勻性（湍流）引起 頻率 － 100 ~ 4000 MHz 最大距離 600 km 9 第 4章 信 道 ?流星流星余跡散射 流星余跡特點 － 高度 80 ~ 120 km，長度 15 ~ 40 km 存留時間：小于 1秒至幾分鐘 頻率 － 30 ~ 100 MHz 距離 － 1000 km以上 特點 － 低速存儲、高速突發(fā)、斷續(xù)傳輸 圖 48 流星余跡散射通信 流星余跡 10 第 4章 信 道 ? 有線信道 ? 明線 11 第 4章 信 道 ? 對稱電纜：由許多對雙絞線組成 ? 同軸電纜 圖 49 雙絞線 導(dǎo)體 絕緣層 導(dǎo)體 金屬編織網(wǎng) 保護層 實心介質(zhì) 圖 410 同軸線 12 第 4章 信 道 ? 光纖 ?結(jié)構(gòu) ?纖芯 ?包層 ?按折射率分類 ?階躍型 ?梯度型 ?按模式分類 ?多模光纖 ?單模光纖 折射率 n1 n2 折射率 n1 n2 7～ 10 125 折射率 n1 n2 單模階躍折射率光纖 圖 411 光纖結(jié)構(gòu)示意圖 (a) (b) (c) 13 ?損耗與波長關(guān)系 ?損耗最小點： ?m 第 4章 信 道 光波波長 （ ?m） ?m ?m 圖 412光纖損耗與波長的關(guān)系 14 第 4章 信 道 ? 信道的數(shù)學(xué)模型 ? 信道模型的分類： ?調(diào)制信道 ?編碼信道 信息源信源編碼信道譯碼信道編碼信 道數(shù)字調(diào)制加密數(shù)字解調(diào)解密信源譯碼受信者噪 聲 源編碼信道 調(diào)制信道 15 第 4章 信 道 ? 調(diào)制信道模型 式中 － 信道輸入端信號電壓； － 信道輸出端的信號電壓； － 噪聲電壓。 通常假設(shè)： 這時上式變?yōu)椋? － 信道數(shù)學(xué)模型 f [ei(t)] e0(t) ei(t) n(t) 圖 413
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