第 15 章现代通信技术

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15.3 15.3 卫星通信卫星通信 15.4 光纤通信

15.1 现代通信技术概述 15.2 移动通信

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第第 1515 章现代通信技术章现代通信技术

15.1 15.1 现代通信技术概述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。

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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

4


系统图 2. 2. 双频双工方式双频双工方式

f1

f2 发射机

接收机

发射机

接收机

天线双工器

双工器

f1

f2

f2

f1

特点：此法是最理想的，抗干扰能力强，但造价高。

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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

接收机发射机

中继台

f1

f1

f2

f2

f2

f1

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　波长 /m

30 000 ~ 3 000

3 000 ~ 50

50 ~ 10

10 ~ 1

1 ~ 0.001

　频率 /kHz

10 ~ 100

100 ~ 6 000

6 000 ~ 30×103

30×103 ~ 300×103

300×103 ~ 30×106

　　　　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。

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535 ～ 1 605 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

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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、调制和解调

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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。

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uC

C t O

⑴ 调幅（ AM ） 1. 1. 模拟信号的调制模拟信号的调制

高频载波信号 uc ※ 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

调制后的信号 uA

uM

O M t

uA

O C t

AM

uC

uM uA

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※ 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

低频载波信号 uM

调制后的信号 uF

uC

O C t

uM

O M t

uF

O F t

FM

uC

uM uF

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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 ）

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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

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15.2 15.2 移动通信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

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基站 1

MBS1

基站 N

MBS 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

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市话局

2. 2. 网络结构网络结构

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

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由三部分组成 :① 移动电话交换局（ MTSO ）② 各小区基站（ MBS ）③ 移动用户台（ MMS ）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 NMT－ 900 系统、　日本的 LMTS 系统。

蜂房式公众移动电话系统

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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 ① 手机 ② 基站 ③ 地区管理中心 ④ 本地集中器 ⑤ 管理中心

二、无绳电话系统二、无绳电话系统

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无绳电话系统图

PSTN

本地集中器

本地集中器

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

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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

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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

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N 群A 群

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

覆盖半径 20 ~ 30 km

指令台

指令台

控制中心

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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 。

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15.3 15.3 卫星通信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 4 ～ 6 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。

f2

f3

f4f1

卫星通信系统

通信卫星

A 站 B 站

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同步卫星

同步卫星

同步卫星

地球自转方向卫星飞行方向同步轨道

全球卫星通信系统

35 786.5 km

17.4o

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% 。

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(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

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(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。

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15.4 15.4 光纤通信光纤通信大规模的光缆系统：

(1) 横跨大西洋的 TAT－ 8 海底光缆系统，总长 6 400 km 。(2) TAT－ 9 海底光缆系统，可提供 9 万路话路。 (3) 横跨太平洋的 TPC－ 3/HAW－ 4 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 。

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纤芯

由若干根导线绞制成光缆，光缆出厂长度为 1 ～ 5 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

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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 1≥c 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

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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

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第第 15 15 章章

结束结束

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