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想要成为渔夫的猎手

无线传输技术基础

【无线传输媒体】

概述

传输媒体可分为引导性媒体非引导性媒体两类。引导性媒体是线缆媒体,利用固态媒体传播电磁波,例如:金属导体、玻璃等;非引导性媒体是无线媒体,不加以引导的传输电磁信号,例如:大气层、外层空间等

在通信中,不同信号所利用的频率不同,电磁频谱如下:

传播特性

在无线传输中,常利用无线电波来进行信号传输,不同的频率范围传播特性不同:

频率范围 频段 传播特性
低频 300KHz 贴近地面,因为地球曲率会引起衍射
高频 1000KHz 不能贴近地面传播
短波 3~30MHz 可以被电离层反射回地面,能够远距离传播
甚高频 100MHz 视距传播,但是传播距离可超出视距
极高频 1GHz 视距传播,但是传播距离可超出视距

常用的无线电波

无线电

电视、移动电话、无线网络和业余无线电,都使用无线电波来传递信息

无线电的频率范围在 10KHz~1GHz 之间,波长在几百米到几厘米之间,射频信号的能量由天线和收发器决定,即可全方向广播,也可定向广播,不受雪、雨天气的干扰,能穿透墙壁,可到达普遍网络线无法到达的地方

VLF、LF、MF 波段的无线电波沿着地面传播,HF、VHF 波段无线电波被电离层折射回来

为了便利大众能够和谐地共同使用无线电波为传递信息的媒介,政府会采取频率分配制度来规划管理无线电波频域。

微波

微波是频率较高的无线电波,其电磁频谱较低,属于 GHz 级频率

微波按照直线传播,发射端和接收端的天线必须精确地对准,并且其不能很好地穿透建筑物,多用于定向传播

红外线

红外光波属于电磁频谱的 THz 范围,利用发光二极管或激光二极管来发射信号,利用光电管来接收信号

其易受强烈光源的影响,且不能穿透墙壁等固体物体,适用于短距离通信,例如:TV、DVD、音响等,在不同房间内的红外系统互不干扰,且其防窃听安全性比无线电系统好

【无线传输方式】

无线信号从天线出发,有地面波、天空波、直线传播三种传输方式

地面波

地面波沿地球轮廓线进行传播,其频率高达 2MHz,最大的优点是传播距离远,最常见的利用地面波进行传播的技术是 AM 调频无线电

天空波

天空波通过大气电离层和地球表面之间的反射进行传输,反射效果由折射引发,其传播距离比地面波范围还要远,业余无线电传输就是利用天空波来进行的

直线传播

直线传播又称视距传播,要求传输天线和接收天线必须在视线内,传播距离一般为 20~50 km

【无线传输损伤】

衰退(fading):传输媒体或者路径使得接收信号的能量发生的损伤。在固定环境下,容易因大气层的变化而受到影响;在移动环境下,障碍物的相对位置随时间发生变化,造成复杂的传输效果

反射(Reflection):当信号遇到表面大于信号波长的障碍物导致信号的相位发生漂移

衍射(Diffraction):当信号遇到大于波长的不可穿透物的边缘而出现的损伤,使得即使没有来自发送器的视线信号也可接收到信号

散射(Scattering):当入境信号遇到波长小的物体就发散成几个弱的出境信号

多径传播(Multipath):障碍物反射信号,使得接收端收到多个不同延迟的信号

  • 当一个信号的多个拷贝以不同的相位到达:会造成相位破坏性地叠加,则相对噪声来说信号的强度就会下降,即信噪比减小,导致接收端检测困难。
  • 当一个脉冲的一个或多个延迟的拷贝在一个比特时间内到达,会导致信号串扰。

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