短波通信系统优秀文档.ppt

中国地质大学机电学院 张惠捷,*,第2章 短波通信系统,本章介绍,短波传输的特性与特点,短波通信技术,系统及发展,本章主要内容：,（1）短波通信的特点；,（2）短波通信的常用调制方式；,单边带通信和调频通信的概念、基本原理、系统组成；,（3）数据信号在短波信道上的传输问题；,（4）重点介绍高频自适应和扩展频谱通信的原理及其在现代通信设备中的应用。,本章要求：,1 掌握短波通信的特点。,理解多径传播对通信系统性能的影响。,2 理解短波通信的调制方式，掌握单边带通信和调频通信的概念、基本原理、系统组成。,4 理解数据信号在短波信道上的传输问题。,5 了解高频自适应和扩展频谱通信的原理及其在现代通信设备中的应用。,2.1 概述,短波通信,也称为高频（HF）无线电通信是指利用波长为,100m10m,（频率为,3MHz30MHz,）的电磁波进行的无线电通信。,一般也把中波的高频段（,3MHz,）,归到短波波段，所以现有的许多,短波通信,设备，其,波段范围往往扩展到,30MHz,。,短波通信被广泛地用于气象、通信导航等部门。,一、短波传输特性,1 短波的传播形式,短波主要靠电离层反射（天波）传播，也可以和长、,中波一样靠地波进行短距离几十公里以内传播。,电波各种传播形式的特性简介,（,1,）,地波传播形式,地波传播形式的,频率范围大约是,5MHz,。,地波的衰减随着频率的升高而增大，传播距离和传播路径上媒介的电参数密切相关。不宜用做无线电广播或远距离通信。主要用在长距离点与点之间的通信，如船舶助航用。,（,2）天波传播形式,天波靠电离层反射传播，可以进行远距离传播，可以超越丘陵地带，还可以在地波传播无效的很短的距离内建立无线电通信线路。所以对于短波通信线路，天波传播较地波传播更有意义。,2 大气电离层的结构,电离层由围绕地球的处于不同高度的3个导电层组成的，这3个导电层分别 称为D层、E层、F层。,各导电层对短波传播的影响,（l）D层：D层是最低层，在地球上空60km90km高度处。白天存在，夜间消失，所以在夜间不再对短波通信产生影响。D层中的衰减量远大于E层、F层中的，所以也称,D层为吸收层,。,（2）E层：,在地球上空 100km120km高度处，,最大电子密度发生在 110km处，白天基本不变。在通信线路设计和计算时，以110km作为E层高度。E层实际上对短波传播不起作用。,（3）F层,：为反射层，在一般情况下，远距离短波通信都选用F层作为反射层。白天电离层包含 D、E、F,1,和 F,2,层，白天F层有两层：F,1,层位于地球上空 170km220km高度处，F,2,层位于地球上空 225km450km高度处。F,2,层在日落以后没有完全消失，仍保持剩余的电离，夜间F,2,层的电子密度较白天降低了一个数量级，所以夜间能反射的频率远低于白天。由此可以看出，若要保持昼夜短波通信，其工作频率必须昼夜更换，而且一般情况下夜间工作频率远低于白天工作频率。,二 短波电离层传播的基本特性,1 最高可用频率（MUF）,电波斜射至电离层的入射角；,d通信线路的长度；,h电波反射点处电离层的虚高。,关于MUF的几点结论：,（1）,通信距离,、反射层的电离密度改变，其MUF值改变。,（2）,当选用MUF作为工作频率时，一般情况下可能获得最佳接收。,（3）,一般情况下，,FOT=0.85MUF。,（4）,实际通信线路白天和夜间各选用一个频率即可。,2 传输模式,传输模式有单跳、多跳。依靠单电离层或多电离层反射构成电磁波传输路径。当通信距离2500km时，往往采用多跳，以获得较大的仰角。如利用F,2,反射一次，称为1F,2,传输模式。,3 多径传播,多径传播,：,指电波通过若干条路径到达接收端。,多径延时,：,多径延时是指电波在同一方向沿着不同路径传播时，到达接收端同一脉冲的各条射线间最大的允许延时差值。统计表明，一般延时差大于5ms的仅占0.5%。,多径延时有下列特征,：,（a）多径延时随着工作频率偏离MUF的增大而增大；,（b）多径延时和通信距离存在一定关系；,（c）多径延时随时间变化，因为电离层的电子密度随时间变化，从而使 MUF随时间变化。,4 衰落,在短波通信的接收端，信号振幅总是呈现忽大忽小的随机变化，这种现象称为,“衰落”,。,在短波传播中，衰落有快衰落和慢衰落之分。,连续出现持续时间仅几分之一秒的信号起伏称为,快衰落,，持续时间比较长的衰落（可能达1小时或者更长）称为,慢衰落,。,衰落的种类（依衰落原因划分）,（1）干涉衰落：,由于多径传播，到达接收端的若干个信号的时间不同而造成的衰落。,（2）吸收衰落：,产生的原因是D层衰减特性的慢变化。,（3）极化衰落,干涉衰落的特征：,l）具有明显的频率选择性，只对某一单个频率或一个几百赫兹的窄频带（频段宽度不超过300Hz）产生影响。,2）快衰落信号的电场强度振幅服从瑞利分布。指电场强度达到或超过电场强度中值Emed的时间为整个观察时间的50%。,3）干涉衰落的速率（也称衰落速率）大约为 1020次分，衰落深度可达40dB，偶尔达80dB。衰落持续时间通常在4ms20ms范围内。,（3）有效地利用频带，高频无线传输就是频分复用。,故AM波的发射载波功率浪费了，且AM波占用频带较宽，抗干扰能力很差。,电波斜射至电离层的入射角；,在通信线路设计和计算时，以110km作为E层高度。,软件无线电是一种基于宽带AD器件、高速DSP芯片，以软件为核心的崭新体系结构。,（2）传输高速数据的串行体制,主要特点是都具有线路质量分析 LQA、自动线路建立ALE以及自动接收扫描、选择性呼叫等。,分集的方式（即指信号分散传输的方式）有间分集、时间分集、极化分集和角度分集等，时频调制也可看作分集的一种方式，称为“时频编码分集”。,（2）提高性能，特别是抗干扰能力。,（2）锁相环解调及调频负反馈解调，又称间接法。,多路并发体制避免了由于多径传播引起的码间串扰，技术成熟、成本低，至今仍被广泛使用，但多路信号并发，分散了发射机的功率。,（1）将消息变换为便于传送的形式。,5衰落可分为几种情况？,短波通信系统几乎都采用（独立）单边带体制。,（4）实际通信线路白天和夜间各选用一个频率即可。,8短波通信系统中传统的主要调制技术有几种？,产生的原因是D层衰减特性的慢变化，其时间最长可以持续1小时或更长，因此吸收衰落属于慢衰落。,吸收衰落有下列特征：,1）接收点信号幅度的变化比较慢，其周期从几分钟到几小时。,2）对短波整个频段的影响程度是相同的。,在太阳黑子区域常常发生耀斑爆发，此时有极强的X射线和紫外线辐射，并以光速向外传播，使白昼时电离层的电离增强，D层的电子密度可能比正常值大10倍以上，不仅把中波吸收，而且把短波大部分甚至全部吸收，以致通信中断。通常这种骚扰的持续几分钟到1小时。,克服吸收衰落的方法：,除了正确地选择频率外，在设计短波线路时只能靠留功率余量来补偿电离层吸收的增大。,极化衰落,电波被电离层反射后，其极化已不再和发射天线辐射时的相同。发射到电离层的平面极化射线经电离层反射后，形成接收地点的椭圆极化波，椭圆长轴的大小和相位随着传播路径上电子密度的随机变化而不断变化。若用垂直天线接收信号当长轴方向接近垂线时，信号的强度变得最大；反之，当接近水平时，信号的强度变得很小。,克服方法：,可以采用几副具有不同极化的接收天线，并且通过选择电路将接收最强信号的那副天线接到接收机输入端。这种方法称为,极化分集,。,5 相位起伏（多普勒频移）,短波传播中存在的多径效应使信号的相位起伏不定。这种相位起伏也可以看成电离层不规则运动引起的高频载波的,多普勒频移,。,多普勒频移在日出和日落期间呈现出较大的数值。尤以发生磁暴时为甚（可达 6Hz）。在电离层平静时期的夜间不存在多普勒效应，而在其他时间，对于单跳模式传播多普勒频移大约在1Hz2Hz的范围内。,三 无线电干扰,无线电干扰分外部干扰和内部干扰。,外部干扰是指接收天线从外部接收的各种噪声，如大气噪声、人为干扰、宇宙噪声等。,内部干扰是指接收设备本身产生的噪声。在通信中对信号传输产生影响的主要是外部干扰。,大气噪声,在短波波段，大气噪声主要是天电干扰，由大气放电产生。具有以下特征：,（1）对长波波段的干扰最强，中、短波次之；而对超短波的影响极小，甚至可以忽略。,（2）具有地区性，雷电地区强。,（3）与接收地点产生的电场强度和电波的传播条件有关。,（4）在整个电磁频谱上变化相当大，但是在接收不太宽的通频带内，具有和白噪声一样的频谱。,（5）天电干扰具有方向性。,（6）天电干扰具有日变化和季节变化。天电干扰的能量主要集中在短波的低频段这正是短波夜间通信的最有利频段。因此，夜间的远方天电干扰将被接收天线接收到。,2 人为噪声,人为噪声也称工业干扰，是由各种电气设备和电力网产生的。这种干扰的幅度除了和本地噪声源有密切关系外，也取决于供电系统，这是因为大部分人为噪声的能量是通过商业电力网传送来的。在工业区，这种人为干扰的强度通常远远超过大气噪声，因此它成为通信线路中的主要干扰源。,电台干扰,电台干扰,是指和工作频率相近的其他无线电台的干扰，包括恶意干扰。由于短波、波段的频带较窄，而且用户越来越多，因此电台干扰成为影响短波通信顺畅的主要干扰源。特别是在军事通信中，电台干扰更严重，因此抗电台干扰成为设计短波通信系统需要考虑的首要问题。抗电台干扰的途径,（1）采用实时选频系统。由实时选颁系统提供的优质频率躲开了干扰，可使系统工作在传输条件良好的弱干扰或无干扰的频道上。,（2）尽可能提高系统的频率稳定度，以压缩接收机的通频带（压缩接收机的通频带，对于减弱大气噪声的影响也是有利的）。,（3）采用定向天线，或自适应调零天线。,（4）采用抗电台干扰能力强的调制和键控制度。如时频调制。,（5）采用“跳频”和“突发传输”技术。,在电离层平静时期的夜间不存在多普勒效应，而在其他时间，对于单跳模式传播多普勒频移大约在1Hz2Hz的范围内。,（5）天电干扰具有方向性。,在短波通信线路上采用高频自适应来实时预报频率，可提供较可靠的高质量的通信线路。,10短波信道对数据传输有何影响？如何克服？,（b）多径延时和通信距离存在一定关系；,这种相位起伏也可以看成电离层不规则运动引起的高频载波的多普勒频移。,如果让许多用户共用这一宽频带，可大为提高频带利用率。,5ms取为5ms，则RB为200波特，若要以更高的速率传输，则需采取一定的技术措施。,21短波电台一般由哪几部分组成？,9在短波通信系统中广泛采用抗衰落和抗多径的措施有几个？,频率调制是使高频振荡的频率按调制信号的规律变化，振幅保持不变的一种调制方式。,6无线电干扰的分类如何？各自对通信有何影响？,（2）短波通信的常用调制方式；,四 总结短波通信的特点,（,1）,主要靠电离层的反射实现远距离通信。,（2）由于电离层的时变性，信号传播存在多种衰落和多径延时，使接收信号存在随机性和不稳定性。,（3）接收信号时强时弱，背景噪声较大，信噪比低，选择工作频率是很重要的。,（4）短波通信在最佳工作频率时多径延时也在0.5ms左右，要使码元周期远大于0.5ms取为5ms，则R,B,为200波特，若要以更高的速率传输，则需采取一定的技术措施。在短波信道上传输数据时一般的传输速率2.4Kb/s。,（5）短波通信中采用的各种新技术包括自适应技术、跳频技术，传输数据时采用抗干扰性强的调制解调技术和差错控制技术。,2.2 现代短波通信技术,一 常用的调制、解调技术,调制的目的,（1）将消息变换为便于传送的形式。,（2）提高性能，特别是抗干扰能力。,（3）有效地利用频带，高频无线传输就是频分复用。,短波通信常用：,调幅AM、单边带SSB、频率调制FM,常用调制技术,2 振幅调制 AM及解调（检波）,振幅调制中，输出已调信号的包络与输入调制信号成正比，其时间波,形表达为：,AM波占两倍的调制信号频谱的带宽，且上、下边带所含的信息相同，载波不含任何信息成分，只起运载信息的作用。故AM波的发射载波功率浪费了，且AM波占用频带较宽，抗干扰能力很差。,调幅波的解调称为包络检波，它将调幅波中的调制信号即调幅波的包络变化检波出来，还原成原始的低频信号。,3 单边带调制SSB及解调,单边带调制（SSB是用高频滤波器将含有完整调制信号的单边带信号滤出，这种调制制度称为,“单边带调制”,。利用单边带信号传递消息的通信方式称为“,单边带通信,”。,原型单边带制：只用一个边带的传输方式,独立边带制：发射机发射的两个边带中含有两种不同的信息。,单边带信号的产生方法：,滤波法、相位补偿法、合成法,解调方式：,相干解调,4 频率调制FM及解调（鉴相）,频率调制（FM）与相位调制（PM）,统称为角度调制。频率调制是使高频振荡的频率按调制信号的规律变化，振幅保持不变的一种调制方式。调相使高频振荡的相位按调制信号的规律变化，振幅保持不变。,调频信号的产生方法,：直接调频法与间接调频法。,调频波解调的方法,1）波形变换法解调，又称直接法。,（2）锁相环解调及调频负反馈解调，又称间接法。,（3）脉冲计数法。,（4）正交鉴频，符合门解调器。,与AM调制相比，角度调制的能量利用率高，其平均功率与最大功率相同。因为调频波是等幅的，可以利用限幅器去掉寄生调幅，故调频制的抗干扰性能好。,二 数据传输的相关技术,1 短波信道对数据传输的影响,（1）多径效应引起的衰落。它使传输的数据信号幅度减小，甚至完全消失，是造成短波数据通信中出现突发错误的主要原因。,（2）多径效应引起的波形展宽。它使传输的数据码元间互相串扰，是限制数据速率的主要原因。,（3）电离层快速运动和反射层高度变化引起的多普勒频移。它使发射信号的频率结构发生变化，相位起伏不定，造成数据信号的错误接收。,2 抗多径和抗衰落的主要措施,（1）,高频自适应技术：,包括频率自适应、速率自适应、功率自适应、自适应均衡等。尤其是频率自适应，是目前抗多径和抗干扰的最有效措施。,（2）,抗衰落性良好的调制键控技术：如,时频调制技术。,（3）,分集接收技术：,在给定信号形式的条件下，接收端通过接收信号的某些处理来提高系统的抗衰落和抗干扰能力。,（4）,差错控制技术：,在短波数据传输系统中加入某种类型的差错控制技术，使接收端具有检测和纠正信息错误部分的能力。差错控制技术和前面提到的各种技术不同，不论是由多径、衰落或干扰造成的数据错误接收，在一定条件下绝大部分都能通过差错控制系统纠正，从而提高了系统的通信质量。,3 分集接收技术,（1）采用分集接收的原因,短波通信中存在由多径干涉产生的决衰落，衰落深度常达40dB，偶尔达80dB。仅靠加大发射功率来克服快衰落，实际上付不起那么大的“功率”代价。,（2）什么是分集接收,利用接收到的多个信号的适当组合或选择，从而达,到提高通信质量和可通率的技术。,分集接收技术包括,1）信号的分散传输，以求在接收端获得多个独立衰落的信号样品。,2）信号合并（也称信号的组合），是指接收端收到多个独立衰落的信号后如何合并的问题。,3）分集方式,分集的方式（即指信号分散传输的方式）有间分集、时间分集、极化分集和角度分集等，时频调制也可看作分集的一种方式，称为“时频编码分集”。,（4）合并方式,1）选择式：选择信噪比最强的一路输出。,2）等增益合并：各路信号合并时的加权系数都相等。3）最大比值合并：,各路信号合并时，加权系数按各路的信噪比自适应地调整，以求合并后获得最大信噪比输出。,4差错控制技术,（1）必要性：,在通信系统中加入某种类型的差错控制系统，使接收端具有检测和纠正错误数据信息的能力。,（2）短波通信线路中差错的特点,：随机性、突发性、混合性。,（3）差错控制方式,差错控制方式基本分两类。一类称为反馈纠错，简称ARQ。另一类称为前向纠错(FEC)方式。在这两类的基础上又派生出混合纠错(HEC)方式4）传输高速数据信号的调制技术,在短波信道上传输高速数据的主要障碍是多径传播引起的波形展宽，若不采用专门的措施，在短波线路上传输的最高码元速度为 200波特，因此必须采取措施，使短波线路上传输2400bs以上的高速数据信号。现有HF调制解调器有两种不同体制，都可以满足高速数据的要求。,（l）传输高速数据的并行体制,把高速串行信道分裂成许多低速的并行信道。经单边带发射机完成频率搬移和功率放大后由天线发射出去。在短波电离层信道上已不再是高速数据传输，而是分裂成多路同时并发的低速传输。因此，,并行制也称为频分多路并发体制。,在接收端，单边带接收机输出的多路数据信号经分路滤波器分路后解调，获得低速数据信号，再经并串变换后恢复成高速数据流。多路并发体制避免了由于多径传播引起的码间串扰，技术成熟、成本低，至今仍被广泛使用，但多路信号并发，分散了发射机的功率。,（2）传输高速数据的串行体制,串行制调解器的作用是在一个话路带宽内，以诸如2400b/s速率串行传输高速数据信号，即发送端采用单载波发送高速数据信号，提高了高频发射机的功率利用率，克服了并行体制功率分散的缺点，但由于信号多径传输而引起的码间干扰十分严重，须采取相应的技术措施加以解决。短波线路之所以能串行传送高速数据是因为采用了高效的,自适应均衡、序列检测和信道估值,等综合技术，基本克服了由于多径传播和信道畸变引起的码间串扰。,三 自适应通信技术,1 基本概念,1）短波天波通信的频率预测以及采用高频自适应的必要性,为了确定某一条通信链路，必须在通信前完成“频率预测”的任务。在短波通信线路上采用高频自适应来实时预报频率，可提供较可靠的高质量的通信线路。,综上所述，高频自适应系统在短波通信中出现决不是偶然的，是短波信道特性的时变性和拥挤性的必然趋势。,任何一个高频自适应系统都必须完成实时探测信道特性和干扰分布情况的双重任务，系统提供的最佳工作频率是综合分析这两方面数据的结果。,完成上述任务采用的技术统称为“,实时信道估值（RTCE）,”技术。,2）高频自适应通信：,指高频通信系统具有适应通信条件变化的能力。,通信条件：,传播条件、大气噪声、人为干扰及被传输信息的形式。,自适应包括,：频率自适应、功率自适应、速率自适应、分集自适应、自适应均衡和自适应调零天线。,3）实现频率自适应的方法,利用RTCE技术测量和分析各种环境参数，根据综合分析和计算的结果建立一条工作在最佳频率上的通信线路。,2 实时信道估值,（RTCE）,的定义,是“实时测量一组信道的参数并利用得到的参数值定量描述这组信道的状态和传,输某种通信业务的能力”的过程。,选用何种信道参数，视通信线路传输何种通信业务而定。对于传输数据，能直接反映数据传输质量的参数有信号功率、噪声功率、多径延时及在给定时间内接收错误码元的数目等；对于传输语言信号，被测参数包括话音清晰度、基带频谱等。,高频自适应电台,是一种具有实时选频，自动建立线路的智能化的先进通信设备。,主要特点,是都具有线路质量分析 LQA、自动线路建立ALE以及自动接收扫描、选择性呼叫等。它不需要人工干预。要求其价格低，能提供从视距到几千公里范围内的自动通信能力。,高频（HF）自适应通信系统也称高频自适应自动无线电，是在20世纪80年代初出现的一种新型短波通信设备。,四 扩展频谱技术,1 扩展频谱通信的基本概念和理论基础,（1）定义：,扩频通信,的信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的展宽通过编码及调制的方法实现，与所传信息数据无关；在接收端用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息数据。所采用的扩频码序列与所传信息数据是无关的，丝毫不影响信息传输的透明性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。,（2）理论基础：仙农（Shannon）的有关信道容量的公式：,P为信号功率，,N为白噪声功率，W为频 带宽度，C称为传输速率,2 扩频通信的主要特点,抗干扰性强,隐蔽性好,可实现码分多址,抗多径干扰,能精确地定时和测距,隐蔽性好,由于扩频信号在很宽的频带上被扩展，单位频带内的功率很小，即信号的功率谱密度很低。所以应用扩频码序列扩展频谱的序列扩频系统,可在信道噪声和热噪声的背景下在很低的信号功率谱密度上通信。信号既然被湮没在噪声里，敌方就很不容易发现有信号存在，想进一步检测信号的参数就更困难了。因此，扩频信号具有很低的被截获概率，这在军事通信上十分有用，可以进行隐蔽通信。再者，由于扩频信号具有很低的功率谱密度，对目前使用的各种窄带通信系统的干扰很小。,可实现码分多址,扩频通信占用频带宽。如果让许多用户共用这一宽频带，可大为提高频带利用率。由于在扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制，充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性在接收端利用相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用户不同码型的情况下可以区分不同用户的信号，提取有用信号。这样，在一个宽频带上，许多对用户可以同时通话而互不干扰，这与利用频带分割或时间分割的方法实现多址通信的概念类似，即利用不同的码型进行分割，所以称为码分多址。码分多址方式虽然要占用较宽的频带，但平均到每个用户占用的频带来计算，其频带利用率是很高的。采用码分多址，还有利于组网、选呼、增加保密性和解决新用户随时入网等问题。,抗多径干扰,利用扩频码序列之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取和分离出最强的有用信号，或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成。,能精确地定时和测距,在扩频通信中采用的扩频码速率很高，每个码片占用的时间很短。比较收发两个码序列的相位之差，就可以精确测出扩频信号往返的时间差，算出二者之间的距离。测量的精度决定于码片的宽度，也就是扩展频谱的宽度。码片越窄，扩展的频谱越宽，精度越高3 扩展频谱通信系统的原理组成,4,扩展频谱通信系统的方式及原理,1）直接序列扩展频谱系统（DSSS）,直接序列扩频系统是由待传信息信号与高速率扩频码（伪随机码），如m序列发生器的波形相乘后直接控制射频信号的某个参量而扩展了传输带宽得名的。,2）跳频扩频系统（FH-SS）,：,数字信息与二进制伪码序列模2相加后构成跳频指令（又称,跳频图案,）离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号的频率随伪码的变化而跳变，跳变系统可以随机选取的频率数通常是几千到2,20,个离散频率。FHSS实际上是一个,“多频、选码和移频键控”,系统。在跳频系统中，控制频率跳变的指令码的速率没有直接序列扩频中的伪码速率高，一般为每秒几十跳到几万跳。在FHSS中，扩展颇带的宽度是由跳变的频率总数和频率跳变的最小间隔 决定的。,3）跳时扩频系统（THSS）,：跳时是用伪码序列启闭信号的发射时刻和时间。发射信号的“有”、“无”同伪码序列一样是伪随机的，跳时一般和跳频结合起来使用，两者一起构成“,时频跳变,”系统。主要用于时分多址（TDMA）通信。,4）混合式：,以上3种基本扩频方式中的两种或多种结合起来，便构成了一些混合扩频体制，如 FHDS、TH DS、FHTH等，它们比单一的扩频、跳频、跳时体制有更优良的性能。,2.3 现代短波通信系统,系统组成及基本原理,1主机,比普通电台多了一个自适应选件，能借助收、发信道完成自动链路建立。收、发信主机一般由收发信道部分、频率合成器部分、逻辑控制部分、电源和一些选件组成。,各部分作用及组成如下：,信道部分,一般包括选频滤波、频率变换、调制解调、音频功率放大、射频功率放大、AGC电路、ALC电路、收发转换电路。,频率合成器,一般由几个锁相环路组成，产生信道部分频率变换、调制解调所需的本振信号。,逻辑控制电路,一般包括微处理器系统（包括CPU、程序存储器、数据存储器等），输入、输出电路，键盘控制电路，数字显示电路以及扩展电路的接口等。,电源部分,提供主机内各部分的直流电源。,2自动天线耦合器（天调）,随着频率变化，天线将呈不同的特性阻抗，自动天线耦合器的作用就是将变化的阻抗通过天线耦合器的匹配网络与功放输出阻抗完全匹配，使天线得到最大功率，提高发射效率。目前，自动天线耦合器主要由射频信号检测器部分、匹配网络部分和微处理器系统等电路组成。,3电源,交一直流变换电源一般是中功率稳压电源，提供系统各部分的电源。较常见的有开关电源和线性稳压电源。,在跳频系统中，控制频率跳变的指令码的速率没有直接序列扩频中的伪码速率高，一般为每秒几十跳到几万跳。,（l）传输高速数据的并行体制把高速串行信道分裂成许多低速的并行信道。,交一直流变换电源一般是中功率稳压电源，提供系统各部分的电源。,2）高频自适应通信：指高频通信系统具有适应通信条件变化的能力。,（2）吸收衰落：产生的原因是D层衰减特性的慢变化。,独立边带制：发射机发射的两个边带中含有两种不同的信息。,软件无线电台优点如下：,（b）多径延时和通信距离存在一定关系；,各路信号合并时，加权系数按各路的信噪比自适应地调整，以求合并后获得最大信噪比输出。,在短波信道上传输高速数据的主要障碍是多径传播引起的波形展宽，若不采用专门的措施，在短波线路上传输的最高码元速度为 200波特，因此必须采取措施，使短波线路上传输2400bs以上的高速数据信号。,尤以发生磁暴时为甚（可达 6Hz）。,在接收端，单边带接收机输出的多路数据信号经分路滤波器分路后解调，获得低速数据信号，再经并串变换后恢复成高速数据流。,这样，在一个宽频带上，许多对用户可以同时通话而互不干扰，这与利用频带分割或时间分割的方法实现多址通信的概念类似，即利用不同的码型进行分割，所以称为码分多址。,3什么是最高可用频率？通常如何确定？,（2）E层：在地球上空 100km120km高度处，最大电子密度发生在 110km处，白天基本不变。,（1）采用实时选频系统。,13 短波高速调制解调器目前一般采用几种制式？,25 短波通信的发展,1小型化,小型化是电子技术最新成果在电台整机中应用的具体体现。电台中大量采用微小型元器,件、贴片元件、大规模集成电路和混合集成电路，采用新材料、新工艺，使整机体积、重量明显降低，其兼容性、可靠性明显提高，结合智能化、数字化、网络化，使电台的功能增加，更适于灵活机动，扩大了电台的运用领域和范围。,2跳频高速化,频率跳变速度是跳频电台的重要指标，跳速高，才能保证低截获、低检测概率和抗干扰能力强的跳频通信的优势。具有关资料介绍，世界已有 5000次秒的高速跳频电台，它将彻底克服无线通信中的多径延时带来的多径干扰问题，因为电台改变频率之快足以使接收机接收不到延时信号。,3直扩与跳频相结合,单一的跳频通信系统有不足之处，如传输数据比传输话音的通信距离近，主要是多径效应产生码间串扰所致。传输数据时，由于个别跳频频率难免遇到干扰或“碰撞”，将出现突发差错，引起误码。由于这些问题的存在，人们设想更好地提高跳频通信系统的能力，目前世界上已有直扩与跳频相结合的扩频通信体制，它同时发挥了直接序列扩频和跳频的优势，克服两者的弊端。其最大的优势就是两者结合可以明显提高抗干扰容限和抗截获能力，同时增大通信距离和通信的可靠性。,4 软件无线电,人们设想一种信源，通过不同的调制方式，覆盖长波、中波、短波、超短波、微波等波段同时发送出去，在不同的地域根据不同的传播路径和不同解调方式接收到一种原始信源而达到可靠通信的目的，这是一种理想的通信手段。20世纪90年代初，美国开始研究军用软件无线电，定义为,多频段、多功能的无线电台（MBMMR）,。1994年 8月，美军 进行了成功演示。这不仅表明软件无线电在技术上是完全可行的，还代表了未来军用无线电台的发展趋势。软件无线电是一种基于宽带AD器件、高速DSP芯片，以软件为核心的崭新体系结构,。,软件无线电主要特点如下：,（1）灵活性。软件无线电在射频或中频对接收信号数字化，通过软件编程灵活地实现各种宽带数字滤波、直接数字频率合成、数字下变频、调制解调、差错编码、信道均衡、信令控制、信源编码及加密解密功能。,（3）开放性。软件无线电特别强调开放性，无论在机械结构还是电气特性等方面都采用标准化、模块化的结构，保证了通过更新软件版本、个别的硬件模块，软件无线电就可以像个人计算机（PC）一样不断地升级换代，具有较长的生命周期。,（2）适应性。软件无线电高度可编程性使新业务、新技术的引入十分方便、经济，只需要在电台加载新的软件模块即可实现，大大降低了系统开发成本，缩短了设备研制周期。,理想的软件无线电台框图如图25所示：,软件无线电台优点如下：,（1）软件无线电的特点和体系结构保证电台的模块化、通用化、系列化设计，有利于统一三军电台装备的技术体制。,（2）软件无线电的使用可以大大减少无线电设备保密机的品种和数量，降低电台的装备费用和维修费用。,（3）通过集成各种通信频段、调制方式、抗干扰模式及灵活的组网方式，软件无线电能够使各军兵种之间的协同通信能力明显增强。,（4）在软件无线电的引入过程中，部队不仅可以保留品种多、数量庞大的老电台资源，还能使这些老装备更好地发挥作用，实现,新老电台的“渐变”过渡。软件无线电技术的运用可以节省大量经费。,（5）未来的软件无线电甚至可以实现无感觉地自动选择并接入不同的通信网络，选择最佳的通信模式，发送探寻信号建立通信链路，采用合适的通信协议和信号格式进行通信。,本次课思考题：,1短波的波长分别是多少？短波的主要传播形式是什么？地波传播的特点是什么？天波传播的特点是什么？,2电离层由几层组成？高度各为多少？随时间不同，特性有何变化？,3什么是最高可用频率？通常如何确定？,4多径传输对通信有何影响？5衰落可分为几种情况？,6无线电干扰的分类如何？各自对通信有何影响？,7 短波通信系统中抗干扰的途径有哪些？,8短波通信系统中传统的主要调制技术有几种？,9在短波通信系统中广泛采用抗衰落和抗多径的措施有几个？,10短波信道对数据传输有何影响？如何克服？,11 分集接收的分集方式分类有哪些？分集接收的合并方式有几类？,12 差错控制方式有几类？各有何优缺点？,13 短波高速调制解调器目前一般采用几种制式？,14多路并行的数据传输体制中，N路副载波，采用M进制调制进行传输，码元速率为RB，问总的信息传输为多少？,本次课思考题：,15短波通信中为什么要采用高频自适应技术？,16高频自适应电台的主要功能有哪些？,17,如何用仙农公式解释在信息传输速率不变的条件下频带与信噪比的关系？,18扩展频谱通信有什么主要特点？扩展频谱通信有几种方式？19跳频系统有何特点？,20现代短波通信系统一般由哪几部分组成？,21短波电台一般由哪几部分组成？,22短波通信的发展趋势是什么？,23传统装备存在什么问题，从而引发了研究软件无线电？,24软件无线电有什么主要特点？,本章小结,短波依靠电离层的反射可建立几千公里的远距离通信线路。电离层是在太阳紫外线作用下的稀薄大气电离而成，又分为,D、E、F,三层，对电波起反射作用的主要为,F2,层。过低的电波将受到很大的吸收损耗而不能使用，过高的频率将穿过电离层不被反射回地面，达不到通信的目的。,2,电离层反射有多种传输模式，形成多径传播，引起接收信号的干涉性衰落；用于数据传输时还将引起码间干扰。采用接近最高反射频率的最佳工作频率，可较大程度地减轻多径效应。由于电离层受太阳辐射的影响，因此，其特性随时间而变化，即随白天、夜晚、季节以及太阳黑子活动周期而变化，如在太阳磁爆时会引起通信中断。,短波通信系统几乎都采用（独立）单边带体制。工程上通常都采用边带滤波器产生单边带信号。,短波通信用于传送数据时，多径效应对其速率有严格限制，否则将产生严重的码间干扰。,5,多路并行体制利用多个副载波通道同时传送低速数据，在保证码间干扰较小的情况下可提高一个话路内总的数据速率。串行体制须采用复杂的自适应技术，以克服码间干扰。,本章作业：,1短波的波长分别是多少？短波的主要传播形式是什么？地波传播的特点是什么？天波传播的特点是什么？,2电离层由几层组成？高度各为多少？随时间不同，特性有何变化？,3什么是最高可用频率？通常如何确定？,4多径传输对通信有何影响？,5衰落可分为几种情况？,6无线电干扰的分类如何？各自对通信有何影响？,7 短波通信系统中抗干扰的途径有哪些？,本章作业：,1短波的波长分别是多少？短波的主要传播形式是什么？地波传播的特点是什么？天波传播的特点是什么？,2电离层由几层组成？高度各为多少？随时间不同，特性有何变化？,3什么是最高可用频率？通常如何确定？,4多径传输对通信有何影响？,5衰落可分为几种情况？,6无线电干扰的分类如何？各自对通信有何影响？,7 短波通信系统中抗干扰的途径有哪些8短波通信系统中传统的主要调制技术有几种？,9在短波通信系统中广泛采用抗衰落和抗多径的措施有几个？,10 分集接收的分集方式分类有哪些？分集接收的合并方式有几类？,11 差错控制方式有几类？各有何优缺点？,12,如何用仙农公式解释在信息传输速率不变的条件下频带与信噪比的关系？,13短波通信中为什么要采用高频自适应技术？,14扩展频谱通信有什么主要特点？扩展频谱通信有几种方式？,第一章思考题,1,现代通信系统主要由哪些硬件和软件构成？,2通信网拓扑结构有几种基本形式？各有什么特点？,3当前通信网中开放的主要业务有哪些？,4简述通信网的分类。,5现代通信系统与通信网的主要研究内容有哪些？,6简述通信网的发展趋势。,1短波的波长分别是多少？短波的主要传播形式是什么？地波传播的特点是什么？天波传播的特点是什么？,2电离层由几层组成？高度各为多少？随时间不同，特性有何变化？,3什么是最高可用频率？通常如何确定？,4多径传输对通信有何影响？,5衰落可分为几种情况？,6无线电干扰的分类如何？各自对通信有何影响？,7 短波通信系统中抗干扰的途径有哪些？,本章作业：,