微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 射频和无线通信 > 射频无线通信文库 > 高频无线电系统的组成

高频无线电系统的组成

时间:06-09 来源:中国无线电管局 点击:

高频无线电系统主要由发射机、接收机和天线三大部分组成。许多现代无线电设备将发射机和接收机合并为一个单元,叫做无线电收发机。大型固定系统的发射台和接收台一般设在不同地点,通常是由另一个远地台控制。

 

发射机

发射机的结构虽变化多端,但它们都是由激励器和功放组成。激励器中的载波的幅度、频率或相位受来自信号源(例如麦克风)的较低频率信号的调制。已调信号再变换为发送频率。在经电缆将其送往发射天线之前,功率放大器要将信号的输出功率提升到发射机所需的瓦特数。发射机可能还包含用于清理输出信号的滤波器。使用带通滤波器可除去噪声、寄生信号和激励器产生的谐波,或源于功放输出的谐波。这样可降低对邻近信道的干扰。

 

接收机

所有现代高频接收系统都由射频输入滤波 / 放大器,一组频率变换器以及中频放大器,解调器,和本地振荡频率合成器组成。工作时,接收机选择所需信号,将其放大到适当电平,经过解调恢复原来信息(解调是从已调波恢复原始调制信号的过程)。在当代无线设备中,这些功能中多数都是数字化的。

 

为了滤除噪声和无用信号,有时可在射频输入级加入一个可调预选器(一种带通滤波器)。然后将经过滤波的信号放大并经频率变换后再进一步处理。

 

滤波处理还不止此。典型情况下,接收信号会在几个不同的中频经过滤波和放大。中放级的放大倍数依接收信号的强弱而变。例如,为了输出语音或数据,解调器输出音频(基带)信号送到相应设备。同时,因为输入信号的强度大小不等,解调器可产生一个正比于射频输入信号电平的电压,将此电压作为自动增益控制信号反送到射频放大器和中频放大器,以保证解调器的输入大小适当。

 

天线

天线是无线通信中至关重要的组成部分之一。

描述天线特性的最常用术语是阻抗、增益、辐射模式、出射角和偏振。

每一个天线都有一个输入阻抗,它表征接到发射机上的负载。输入阻抗值取决于许多因素,如天线设计、工作频率以及天线相对于周边物体的位置。

 

无线电通信的基本要求是要在所需的地点和时间,寻找尽可能多的动力产生并发射信号。大多数发射机都是设计成能高效地向 50 欧姆(欧姆是电阻单位,其符号为)负载提供最大功率。有些天线,如对数周期天线可以在某个宽频带范围内对发射机呈 50 欧姆负载,这类天线一般可直接连接到发射机。但其他天线,例如偶极子天线、鞭状天线、长线天线等,其阻抗随频率和周围环境的变化很大。在这些情况下,要使用天线调谐器(天线耦合器),将其置于发射机和天线之间,以改变天线对发射机呈现的负载特性,才能将发射机的输出功率尽可能多的传送给天线。

 

天线增益是天线方向性(将辐射能量向某个特定方向聚焦)的计量单位。其大小是将该天线接收到的信号电平与一个全向天线(其辐射在各方向均等)接收到的信号电平相比较而确定的。增益用表示,增益越大,天线的方向性就越好。发射天线增益还直接影响到对发射机功率的技术要求。例如,若用一付增益为 10 的定向天线取代一付全向天线,用一台 100 瓦的发射机就可以产生和一台 1 千瓦发射机和一个全向天线同样的有效辐射功率。

 

除增益外,用户还必须懂得天线的辐射方向图才能实现最佳信号传输。辐射方向图与天线设计有关,天线相对于地面的位置对其影响很大,此外还可能会受附近建筑物和树木等物体的影响。大多数天线的方向图都不是均匀的,这种不均匀性可以用波瓣 lobe s (辐射最强区域)和 null s (辐射最弱区域)来表征。

 

在确定通信距离时,出射角是一个重要因素,它是发射天线水平面与天线方向图的主瓣间的夹角。远距离通信时常用小出射角,短距离通信时多用大出射角。

 

天线相对于地面的取向决定其极化方向。大多数高频天线要么采用垂直极化,要么采用水平极化。垂直极化天线的出射角小,适用于发送地波和远距离天波。垂直天线的主要缺点是受地面的电导率和本地噪声影响大。为获得最佳效果,需采用地面屏蔽。

 

水平极化天线的出射角较大,适用于短距离通信,远至400英里。通过调节天线的离地高度,有可能提高较小出射角时的天线增益,以实现较远距离的天波传播。

 

极化方向

对于地波传播,发射天线和接收天线应采用相同的极化方向才能得到最佳效果。而对于天波传播,却无需计划方向一致,这时由于电离层散射会改变信号的极化方向。

 

类型

高频通信中使用的天线种类繁多,在此我们仅介绍几种最常用的类型。

垂直鞭状天线是全向天线,出射角小,垂直极化,多适用

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top