信息的傳輸與通信技術(shù) 課件 第二章世界通技術(shù)

現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)叢書

ModernintelligentcontrolpracticaltechnogySeries信息的傳輸與通信技術(shù)信息的傳輸與通信技術(shù)簡(jiǎn)介

《現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)叢書》共分為四本，其內(nèi)容按照信號(hào)傳輸?shù)逆湕l編寫：

傳感器

調(diào)制與解調(diào)

信息的傳輸與通信技術(shù)

智能控制技術(shù)的應(yīng)用

本書系統(tǒng)地對(duì)信息傳輸與現(xiàn)代通信技術(shù)的密切關(guān)系、通信技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史，現(xiàn)代通信技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹；

簡(jiǎn)述了世界通用的有線通信的載波技術(shù)、無線通信的微波接力通信的基本概念、基本原理，以及各類通信系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)、不足及適用領(lǐng)域。信息的傳輸與通信技術(shù)簡(jiǎn)介

本書還對(duì)現(xiàn)代通信技術(shù)的“高速公路”，即光導(dǎo)纖維通信、５Ｇ通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)，以及近距離小容量的通信手段———無線保真（ＷｉＦｉ）、藍(lán)牙和可見光通信技術(shù)進(jìn)行原理、功能及應(yīng)用的闡述。

對(duì)未來的通信技術(shù)，即量子通信技術(shù)的概況進(jìn)行介紹，并預(yù)測(cè)量子通信技術(shù)將在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信傳輸技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等方面應(yīng)用的可期待前景。

本書可作為大專院?；蚋叩仍盒Ｖ悄芸刂祁愊嚓P(guān)專業(yè)的參考書籍，也可供從事智能控制信息的傳輸方面的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員作為參考資料。

信息的傳輸與通信技術(shù)叢書序

自動(dòng)控制、智能控制、智慧控制是相對(duì)ＡＩ控制技術(shù)的普遍話題。在當(dāng)今的生產(chǎn)、生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有重要的作用。

在控制技術(shù)中離不開將甲地的信息傳送到乙地，以便遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)（遙測(cè)）、視頻顯示和數(shù)據(jù)記錄（遙信）、狀況或數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)（遙調(diào)）和智能控制（遙控），統(tǒng)稱為智能控制的四遙工程。

信息是物理現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)所固有的。信息本身不是物質(zhì)，不具有能量，但信息的傳輸卻依靠物質(zhì)和能量。

而信號(hào)則是信息的某種表現(xiàn)形式，是傳輸信息的載體。信號(hào)是物理性的，并且隨時(shí)間而變化，這是信號(hào)的本質(zhì)所在。

在無線電通信中，電磁波信號(hào)承載著各種各樣的信息。所以信號(hào)是有能量的物質(zhì)，它描述了物理量的變化過程，在數(shù)學(xué)上，信號(hào)可以表示為關(guān)于一個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)，也可以表示隨時(shí)間或空間變化的圖形。

信息的傳輸與通信技術(shù)叢書序

實(shí)際的信號(hào)中往往包含著多種信息成分，其中有些是我們關(guān)心的有用信息，有些是我們不關(guān)心的噪聲或冗余信息。傳感器的作用就是把未知的被測(cè)信息轉(zhuǎn)化為可觀察的信號(hào)，提取所研究對(duì)象的有關(guān)信息，將原始信息轉(zhuǎn)換成信號(hào)。將有效信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?hào)，或?qū)⑿盘?hào)放大，或?qū)⑤^低頻率的原始信息“調(diào)制”到較高頻率的信號(hào)；滿足遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊螅驅(qū)⒃寄M信息處理為數(shù)字信號(hào)等。這就是智能控制發(fā)送部分的“職責(zé)”———信息的收集與調(diào)制。然后，將調(diào)制后的信號(hào)置于所選取的傳輸通道上進(jìn)行傳輸，使調(diào)制后的信號(hào)傳輸至信宿端———乙地在乙地接收到經(jīng)傳輸線路傳送來的信號(hào)后，然后進(jìn)行調(diào)制器的反向操作“解調(diào)”。即將高頻信號(hào)或數(shù)字信號(hào)還原成原始信息。

信息的傳輸與通信技術(shù)叢書序

原始信息通過揚(yáng)聲器器（還原的音Ⅳ頻信號(hào)）、顯示器（還原的圖像或視頻信號(hào)）、打（還原的計(jì)算結(jié)果）或進(jìn)行力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等轉(zhuǎn)換，對(duì)原始信息控制目的物進(jìn)行作用，從而達(dá)到智能控制的目的。本套叢書就是對(duì)智能控制系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的一些關(guān)鍵技術(shù)的原理、特性、基本計(jì)算公式和方法、基本結(jié)構(gòu)的組成、各個(gè)部分參數(shù)的選取，以及主要應(yīng)用場(chǎng)合及其優(yōu)勢(shì)和不足等問題進(jìn)行討論和分析。本套叢書則沿著“有效信息的取得”、“有效信息的調(diào)制”、“調(diào)制信號(hào)的傳輸“、“調(diào)制信號(hào)的解調(diào)”以及“智能控制系統(tǒng)的舉例應(yīng)用”這一線索展開，對(duì)比較典型的智能控制系統(tǒng)，應(yīng)用于實(shí)踐的設(shè)計(jì)計(jì)算及控制的邏輯關(guān)系進(jìn)行舉例論述。本套叢書雖然經(jīng)歷了十多年的知識(shí)積累，但仍然覺得時(shí)間倉促，加之水平有限，錯(cuò)誤與疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。編撰者

蘇遵惠

信息的傳輸與通信技術(shù)

叢書序

前言第一章簡(jiǎn)說通信技術(shù)與信息傳輸?shù)谌?jié)現(xiàn)代通信技術(shù)特點(diǎn)第五節(jié)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展第二章世界通用的通信技術(shù)

第二節(jié)有線通信的載波通信技術(shù)

第三節(jié)微波接力通信和衛(wèi)星微波

通信第三章通信技術(shù)的“高速公路”第二節(jié)無線通信的第五代移動(dòng)通信技術(shù)——５Ｇ

第三節(jié)近距離小容量無線通信技術(shù)——無線保真通信、藍(lán)牙通信、可見光通信第四節(jié)有線通信的光導(dǎo)纖維通信技術(shù)

第四章通信技術(shù)的綜合應(yīng)用———脈沖碼編調(diào)制的可見光通信系統(tǒng)第五章未來的量子通信技術(shù)

第一節(jié)量子通信技術(shù)

第二節(jié)量子計(jì)算機(jī)的工作原理附錄附錄Ａ名詞術(shù)語及解釋附錄Ｂ相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)重點(diǎn)目錄

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二章世界通用的通信技術(shù)第一節(jié)我國的通信事業(yè)及其發(fā)展歷程第二節(jié)有線通信的載波通信技術(shù)

一、載波通信技術(shù)

二、電力線載波通信第三節(jié)微波接力通信和衛(wèi)星微波通信一、微波接力通信二、衛(wèi)星微波通信技術(shù)

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第一節(jié)

我國的通信事業(yè)及其發(fā)展歷程

我國的通信發(fā)展歷程，是從無到有，從簡(jiǎn)到新，從單一到類型齊全，從人工到自動(dòng)，直至立于世界通信之林的過程。由于我國地域遼闊，農(nóng)村占比很大，城市與鄉(xiāng)村、東部與中西部、平原與山區(qū)差別很大，因之，通信事業(yè)也經(jīng)歷了幾次大的變革。

一、農(nóng)村從無到實(shí)線通信階段在50年代到60年代。所謂“實(shí)線”通信，即采用一般的鐵絲為傳輸載體，以手搖磁石電話機(jī)為終端收發(fā)設(shè)備，以人工總機(jī)為轉(zhuǎn)接設(shè)備的最原始的通信系統(tǒng)。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第一節(jié)

我國的通信事業(yè)及其發(fā)展歷程

二、從“實(shí)線”通信到載波通信階段“實(shí)線”通信傳輸距離短，受干擾大，線路少等弊端。大約從60年代開始，我國進(jìn)入到載波通信階段。即采用“單路載波”，使通話線路增加1倍；采用“三路載波”，使通話線路增加3倍；遠(yuǎn)距離采用“12路載波”，使通話線路大幅度增加。60年代后，出現(xiàn)了“24路載波”和高次群載波，逐步建成了我國大城市之間的“大通路”載波系統(tǒng)。同時(shí)，架空電纜、大通路電纜出現(xiàn)，加上載波通信技術(shù)，加上縣城至省城、大城市之間的微波通信相繼建設(shè)，使我國的通信事業(yè)有了較大的改觀。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第一節(jié)

我國的通信事業(yè)及其發(fā)展歷程

三、從“電線”到“通信電纜”

通信電纜通信，即是利用電纜作為傳輸媒質(zhì)的有線通信。通常采用復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)電話、電報(bào)、圖像、數(shù)據(jù)等的多路通信。電纜通信又分為對(duì)稱電纜和同軸電纜，對(duì)稱電纜和同軸電纜都是通信電纜，兩者之間有什么區(qū)別？

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第一節(jié)

我國的通信事業(yè)及其發(fā)展歷程

1、對(duì)稱通信線纜

對(duì)稱通信電纜：由二根對(duì)稱排列的導(dǎo)線組成通信回路，分高頻和低頻兩種。高頻通信電纜：最高傳輸頻率可達(dá)800千赫，在一個(gè)回路中可開通180路電話；

低頻通信電纜：最高傳輸頻率一般小于252千赫，一個(gè)回路中可開通60路電話。

弊端：電磁場(chǎng)呈開放狀態(tài)，在高頻時(shí)回路的衰減和損耗較大，回路間相互干擾和外界干擾都較大，難于提高傳輸頻率和容量。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第一節(jié)

我國的通信事業(yè)及其發(fā)展歷程

1、對(duì)稱通信線纜

長(zhǎng)途對(duì)稱通信電纜：由不同數(shù)量和不同絕緣結(jié)構(gòu)的四線組構(gòu)成。

常用形式有：有星絞組、復(fù)對(duì)絞等。

線間絕緣：采用紙帶絕緣、紙繩（紙帶和紙繩）絕緣、聚乙烯繩帶絕緣、聚苯乙烯繩帶絕緣和泡沫聚乙烯絕緣等多種。

高頻長(zhǎng)途對(duì)稱通信電纜：傳輸頻率高，對(duì)電纜的結(jié)構(gòu)性能要求較高。一般采用繩－帶絕緣的星絞四線組結(jié)構(gòu)。絕緣材料常用聚苯乙烯、聚乙烯。紙帶紙繩絕緣。

一般用于252千赫以下的低頻對(duì)稱通信電纜。用于城市市話。在還沒有“光纖入戶”的條件下，從區(qū)域配話箱至用戶終端的“最后一公里”使用。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第一節(jié)

我國的通信事業(yè)及其發(fā)展歷程

2、同軸線纜

結(jié)構(gòu)：由二根相互絕緣的同軸心的內(nèi)外導(dǎo)體組成通信回路（同軸對(duì)），再由一個(gè)或多個(gè)同軸電纜對(duì)絞合而成。將在同一軸線上的內(nèi)、外兩根導(dǎo)體組成回路，外導(dǎo)體包圍著內(nèi)導(dǎo)體，同時(shí)兩者絕緣。

型號(hào)：（根據(jù)尺寸劃分，內(nèi)導(dǎo)體直徑d和外導(dǎo)體直徑D值：d/D）

微同軸電纜：0.6mm/2mm、0.9mm/3.2mm等，

小同軸電纜：d/D=1.2mm/4.4mm等，

中同軸電纜：d/D=2.6mm/9.5mm等，

大同軸電纜：d/D=5mm/18mm、11mm/41mm等。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第一節(jié)

我國的通信事業(yè)及其發(fā)展歷程

2、同軸線纜

用途：同軸電纜多用作長(zhǎng)途通信干線，開通多路載波通信或傳輸電視節(jié)目，也用作高效率的數(shù)據(jù)信息傳輸。

優(yōu)點(diǎn)：同軸對(duì)中兩導(dǎo)體完全同心，在外導(dǎo)體以外不存在電磁場(chǎng)。傳輸信號(hào)的衰減以及各同軸對(duì)之間的相互干擾小，抗外界干擾的性能也高于對(duì)稱電纜。

傳輸頻率：可達(dá)10～100兆赫以上。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第一節(jié)

我國的通信事業(yè)及其發(fā)展歷程

四、光導(dǎo)纖維通信的興起國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)通信技術(shù)提出了更高的要求，自1966年光纖通信技術(shù)發(fā)明后，國際上經(jīng)過了18年的研究與探索，我國于1982年建成了全世界第一套光纖通信實(shí)用系統(tǒng)，在武漢“武昌至漢口”的市話分局間的中繼線路開通使用。標(biāo)示了一個(gè)新的通信時(shí)代的到來。

五、無線通信領(lǐng)域在無線通信領(lǐng)域，從“2G”到“5G”，到無線通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其多種短距離、小容量通信手段的研發(fā)及實(shí)用成功，使無線通信技術(shù)從傳統(tǒng)的“微波通信”成為一株枝葉繁茂、花果累累的通信之樹。同時(shí)，因數(shù)字通信理論和實(shí)用技術(shù)的日新月異，自90年代開始，通信領(lǐng)域已從模擬通信階段發(fā)展到數(shù)字通信階段。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)有線通信的載波通信技術(shù)

一、載波通信技術(shù)（一）載波通信技術(shù)概述載波通信(Carriercommunication)是基于頻分復(fù)用技術(shù)的電話多路通信體制，屬于經(jīng)典模擬通信的制式。其一路電話的信號(hào)頻譜被限制在300~3400Hz的范圍;因保護(hù)性的頻率間隔，一路電話所占的頻帶寬度為4KHz。根據(jù)實(shí)用信道的頻帶寬度，就可以在一個(gè)信道的頻帶寬度內(nèi)復(fù)用不同路數(shù)的電話信號(hào)。例如，架空明線信道典型地可以復(fù)用12路電話信號(hào)，對(duì)稱電纜信道典型地可以復(fù)用60路電話信號(hào)，中同軸電纜信道則可以復(fù)用數(shù)千路電話信號(hào)等等。

而通信技術(shù)正在走向數(shù)字化，數(shù)字光纖通信、數(shù)字衛(wèi)星通信和數(shù)字微波通信系統(tǒng)占有越來越大的比重，模擬的載波通信系統(tǒng)日益收縮。但在一定時(shí)期內(nèi)，載波通信在支線和農(nóng)村地區(qū)仍然會(huì)繼續(xù)發(fā)揮作用。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

（二）載波通信分類

載波通信據(jù)傳輸媒介不同，載波通信可分為明線載波通信、對(duì)稱電纜載波通信、小同軸電纜載波通信、中同軸電纜載波通信、海底電纜載波通信及電力線載波通信等。

明線載波通信：有單路、3路、12路載波機(jī)；

對(duì)稱電纜載波通信：有3路、12路、60路、120路和480路載波機(jī)；

小同軸電纜載波通信：有300路、960路、2,700路和3,600路載波機(jī)；

中同軸電纜載波通信：主要有1,800路、3,600路和10,800路載波機(jī)等。

多路載波結(jié)構(gòu)圖見書本P12《圖2-1

多路載波通信結(jié)構(gòu)示意圖》

所示。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

（三）載波通信的組成

載波通信系統(tǒng)由終端機(jī)、增音機(jī)和傳輸線路三個(gè)主要部分組成。

（1）載波終端機(jī)

包括發(fā)送部分和接收部分。

發(fā)送部分：每一調(diào)制級(jí)都有調(diào)制器、濾波器、放大器和載頻源。它把各路音頻信號(hào)調(diào)制到預(yù)定頻帶位置上，取出有用邊帶并放大到規(guī)定電平。

接收部分：是發(fā)送的逆過程。終端機(jī)的輸入端還有二/四線設(shè)備和信號(hào)設(shè)備，用以使二線制用戶線與四線制收發(fā)支路連接，并對(duì)信號(hào)（如響鈴信號(hào)）進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

(2)載波增音機(jī)

載波系統(tǒng)在進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸時(shí),需要在線路上分段增音,以補(bǔ)償線路衰耗并均衡其衰耗-頻率特性。

增音機(jī)包括線路放大器和均衡器，通常還有自動(dòng)電平調(diào)節(jié)設(shè)備，調(diào)節(jié)增益以補(bǔ)償和均衡線路衰耗的變化。（3）載波的傳輸線路利用明線、對(duì)稱電纜和同軸電纜等傳輸信號(hào)。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

二、電力線載波通信

（一）電力線載波通信概述電力線載波通信（PowerlineCarrier，PLC）是電力系統(tǒng)特有的通信方式。指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。其最大特點(diǎn)是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要在同一變壓器供電內(nèi)，通過電力線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖2-2所示。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文

第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

（二）電力線載波通信的優(yōu)點(diǎn)1、不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要在同一變壓器供電內(nèi)，通過電力線，

就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。無疑成為了解決智能家居數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴逊桨钢弧Ｒ驗(yàn)閿?shù)據(jù)僅在家庭范圍中傳輸，遠(yuǎn)程對(duì)家電的控制也能通過傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)先連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)，然后再控制家電,PLC調(diào)制/解調(diào)模塊的成本也遠(yuǎn)低于無線模塊;2、相對(duì)于其他無線通信技術(shù)傳輸速度較快。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

（三）電力線載波通信的缺點(diǎn)1、配電變壓器對(duì)電力載波信號(hào)有阻隔作用，所以電力載波信號(hào)只能在一個(gè)配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送；2、三相電力線間有很大的信號(hào)損失（10～30dB），通信距離很近時(shí),不同相間可能會(huì)收到信號(hào).所以，一般電力載波信號(hào)只能在單相電力線上傳送；3、不同信號(hào)耦合方式對(duì)電力載波信號(hào)損失不同，耦合方式有線-地耦合和線-中線耦合，兩種耦合方式相比，線-地耦合載波信號(hào)少損失十幾dB但線-地耦合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

（三）電力線載波通信的缺點(diǎn)（續(xù)）4、電力線的交流電本身固有50Hz和60Hz脈沖干擾，其周期為20ms和16.7ms,在每一個(gè)交流周期中會(huì)出現(xiàn)兩次峰值的脈沖干擾，即電力線上有固定的100Hz或120Hz脈沖干擾，干擾時(shí)間約為2ms，干擾必須加以處理。

有一種利用波形過零點(diǎn)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方法，但由于過零點(diǎn)時(shí)間很短，實(shí)際應(yīng)用中與交流波形的同步不大好控制，而現(xiàn)代通信數(shù)據(jù)每幀比較長(zhǎng)，所以在要求抗干擾能力很高的場(chǎng)合，PLC系統(tǒng)難以應(yīng)用；

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

（三）電力線載波通信的缺點(diǎn)（續(xù)）5、當(dāng)電力線上負(fù)荷很大時(shí)，線路阻抗可達(dá)1Ω以上，造成對(duì)載波信號(hào)的高削減。實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)電力線空載時(shí)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)載波信號(hào)可傳輸?shù)綆浊?，但?dāng)電力線上負(fù)荷很大時(shí)，就只能傳輸幾十米的距離。電力線載波通信系統(tǒng)一種主控端接口電路和一種受控端接口電路分別見本書

P16中圖2-3電力載波通信系統(tǒng)一種主控端接口電路圖和圖2-4電力載波通信系統(tǒng)一種受控端接口電路圖

。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

（四）電力線載波通信的發(fā)展機(jī)遇

雖然技術(shù)問題最終都能被解決，但從國內(nèi)寬帶網(wǎng)建設(shè)的速度，留給PLC的時(shí)間和空間越來越窄，2000年以來大規(guī)模推出的數(shù)字用戶線路（ADSL）、光纖通信（FibreCommunication）、無線網(wǎng)絡(luò)（WirelessNetwork）等多種寬帶接入業(yè)務(wù)，留給電力線通信（PLC）的應(yīng)用，除了遠(yuǎn)程抄表上應(yīng)用外，已沒有了多少空間。電力線通信調(diào)制解調(diào)器（電力貓）是將把網(wǎng)絡(luò)信號(hào)調(diào)制到電線上，利用電力線路解決網(wǎng)絡(luò)布線問題的設(shè)備。作為第三代網(wǎng)絡(luò)傳輸科技設(shè)備，電力貓則以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)風(fēng)靡全球，

其工作原理就是：將信息進(jìn)行高頻信號(hào)調(diào)制，然后利用電力傳輸；接收信息的電力貓?jiān)侔研畔母哳l信號(hào)中分解出來。從而，在不需要重新布線的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)打電話、觀看IPTV和使用監(jiān)控設(shè)備等多種應(yīng)用。

隨著家庭智能系統(tǒng)這個(gè)話題的興起，也給PLC技術(shù)的應(yīng)用帶來了一個(gè)新的舞臺(tái)。

信息的傳輸與通信技術(shù)正文第二節(jié)

有線通信的載波通信技術(shù)

（五）電力線載波通信的應(yīng)用領(lǐng)域電力線載波通信現(xiàn)在的應(yīng)用領(lǐng)域，包括遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及工業(yè)智能化等。如各類的數(shù)據(jù)采集，在技術(shù)上不再是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的范疇，而是突出開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念，使每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)（受控設(shè)備）組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中控制。

在電力載波應(yīng)用上具有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的企業(yè)如國外的有Echelon公司的Lonworks網(wǎng)絡(luò)，國內(nèi)的有凱星電子(KaiStar)電力載波遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)，瑞斯康公司(Risecomm)的瑞斯康智能控制網(wǎng)絡(luò)。他們的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議EAI709.1,EAI709.2

所編寫。

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有線通信的載波通信技術(shù)

電力線載波通信應(yīng)用案例

案例一——智能家居控制（SHC）其原理是將電力載波技術(shù)集成后嵌入到家庭各電器中，利用家庭現(xiàn)有的電力線作為載波通信媒介，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備之間的通信與控制。

案例二——遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)(RMR)其系統(tǒng)功能特點(diǎn)為：遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表；遠(yuǎn)程控制電表拉/合閘；實(shí)時(shí)查詢用戶用電量；電表用量組抄或個(gè)別選擇抄讀；可與收費(fèi)系統(tǒng)聯(lián)為一體；根據(jù)電網(wǎng)負(fù)載的峰谷時(shí)段分時(shí)段抄表及計(jì)費(fèi)；控制非法竊電行為；減少人力成本及管理成本；自動(dòng)保存抄讀的歷史數(shù)據(jù)，便于統(tǒng)計(jì)電表數(shù)據(jù)，分析用電規(guī)律，便于估計(jì)線損和由電表計(jì)量誤差引起的自損；便于配電系統(tǒng)評(píng)估、供電服務(wù)質(zhì)量檢測(cè)和負(fù)荷管理。

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有線通信的載波通信技術(shù)

電力線載波通信應(yīng)用案例

案例三——遠(yuǎn)程路燈監(jiān)控系統(tǒng)（RLSM）通過路燈照明系統(tǒng)的電力線，連成智能照明控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在保證道路安全的同時(shí)，實(shí)時(shí)控制照明亮度，可節(jié)省電能，并能延長(zhǎng)燈具壽命以及降低運(yùn)行、維護(hù)成本。該系統(tǒng)特點(diǎn)在于：全天候24小時(shí)自動(dòng)監(jiān)控，監(jiān)控范圍可達(dá)數(shù)公里；加入自動(dòng)路由功能后，監(jiān)控范圍成倍增加；檢測(cè)單燈工作狀態(tài)包括:工作電壓、工作電流、工作狀況（開關(guān)）、工作溫度等，還包括故障自動(dòng)上報(bào)，故障或異常情況遠(yuǎn)程向控制中心或值勤人員手機(jī)報(bào)警，并可與110等緊急呼救系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工作。

案例四——電梯實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程呼梯電力載波系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)戶內(nèi)智能呼梯、訪客智能派梯功能。

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微波接力通信和衛(wèi)星微波通信

一、微波接力通信

（一）微波接力通信概述（1）定義

微波接力通信（MicrowaverelayCommunication）是指利用300MHz以上頻段的電磁波，即分米波和厘米波（波長(zhǎng)在1毫米至1米之間），在對(duì)流層的視距范圍內(nèi)的傳播，進(jìn)行無線電通信的一種方式。兩通信站之間的通信距離一般為50公里左右。利用這種通信方式進(jìn)行長(zhǎng)距離通信，必須建立一系列將接收到的信號(hào)加以變頻和放大的中繼站，接力式地傳輸?shù)浇K端站。實(shí)際上“微波通信”也是“載波通信”的一種，只是其載波的頻率在高頻的微波頻段。我們將頻率高于300MHz的電磁波稱為微波。

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微波接力通信和衛(wèi)星微波通信

一、微波接力通信

（一）微波接力通信概述（2）無線通信電波的劃分無線通信按照電波傳輸距地面高度分為：地球表面波傳播、電離層天波傳播和外層空間傳播。見圖2-5所示。

一般的微波接力通信認(rèn)為是地球表面波傳播；對(duì)于中波和短波（如廣播信號(hào)）的傳輸則為電離層天波傳播；而衛(wèi)星微波通信則為外層空間傳播。

圖2-5無線通信的劃分示意圖

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微波接力通信和衛(wèi)星微波通信

1）無線電波的頻段分類無線電波按照頻率從極低頻到極高頻共分為11個(gè)頻段，見表2-1。表2-1無線電波的頻段分類表

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微波接力通信和衛(wèi)星微波通信

2）在微波頻段又按照頻率范圍分為17個(gè)波段，微波通信波段劃分表見表2-2所示。

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微波接力通信和衛(wèi)星微波通信

（二）微波接力通信的基本原理和基本構(gòu)成微波通信有“地-地微波接力通信”、“地-天衛(wèi)星微波通信”和“天-天衛(wèi)星微波通信”。而微波接力通信是指“地-地微波接力通信”。（1）視距傳播微波同光波一樣是直線傳播，要求兩個(gè)通信地點(diǎn)（兩個(gè)微波站）之間沒有阻擋，信號(hào)才能從空中傳到對(duì)方，即所謂的“視距傳播”。

微波接力通信示意圖見圖2-7所示

（b）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖2-7微波接力通信示意圖

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微波接力通信和衛(wèi)星微波通信

在使用微波的頻段方面，各國都是首先使用4GHz頻段。目前，世界各國的通信設(shè)備已使用的頻段有：

2、4、5、6、7、8、11、15、20GHz等頻段。我國的數(shù)字微波通信設(shè)備已使用的頻段有：

2、4、6、7、8、11GHz等頻段。頻率低的頻段電波傳播較穩(wěn)定，但其設(shè)備及元器件的尺寸也較大；

當(dāng)天線口徑一定時(shí)，微波頻率越低，天線增益也越低。對(duì)微波頻率的選取應(yīng)遵照CCIR的建議和各國無線電管理委員會(huì)的規(guī)定，經(jīng)申請(qǐng)得到批準(zhǔn)后才能進(jìn)行設(shè)計(jì)、建立和使用。

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微波接力通信和衛(wèi)星微波通信

（2）微波接力通信的性能微波接力通信中的數(shù)字微波接力通信的特點(diǎn)可概括為微波、多路、接力三個(gè)特點(diǎn)。

1）微波指通信頻率是微波頻段，其包括分米波、厘米波和毫米波。微波頻段寬度是長(zhǎng)波、中波、短波及特高頻幾個(gè)頻段總和的1000倍。微波頻率高，不會(huì)受到天空其他電波干擾和工業(yè)產(chǎn)生的電磁波干擾；太陽黑子的變化對(duì)微波也無影響；所以，微波接力通信的可靠性較高。因微波頻率高，故其天線尺寸較小，往往做成面式天線或鍋形天線，且天線增益較高，方向性很強(qiáng)。微波通信用拋物線天線實(shí)物圖如圖2-6所示。

圖2-6微波通信用拋物線天線實(shí)物圖

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3、

2）多路指微波通信不但總的頻段寬，傳輸容量大，而且其通信設(shè)備的通頻帶也可以做得很寬。例如，一個(gè)4000MHz的設(shè)備，其通頻帶按1%估算，可達(dá)40MHz。模擬微波的960路電話總頻譜約為4MHz帶寬?？梢姡惶孜⒉ㄊ?發(fā)信設(shè)備理論上可傳輸?shù)脑捖窋?shù)為40MHz/4KHz=104，可見是相當(dāng)多的。因數(shù)字信號(hào)占用帶寬較寬，所以數(shù)字微波通信設(shè)備在選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式后，可傳輸?shù)脑捖啡萘咳匀皇窍喈?dāng)多。

3）接力因微波頻段的電磁波只能沿直線在視距范圍內(nèi)傳播，通信距離一般為40～50km?？紤]到地球表面的彎曲，在進(jìn)行傳輸時(shí)，就必須采用接力的傳播方式，發(fā)端信號(hào)經(jīng)若干中間站多次轉(zhuǎn)發(fā)，才能到達(dá)收端。如圖3-6微波接力通信示意圖所示。

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3）接力因微波頻段的電磁波只能沿直線在視距范圍內(nèi)傳播，通信距離一般為40～50km?？紤]到地球表面的彎曲，在進(jìn)行傳輸時(shí)，就必須采用接力的傳播方式，發(fā)端信號(hào)經(jīng)若干中間站多次轉(zhuǎn)發(fā)，才能到達(dá)收端。如圖2-8微波接力通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖所示。圖

圖2-8微波接力通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖

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（三）微波接力通信系統(tǒng)的特點(diǎn)1、基本特性其一，微波接力通信的通信容量大；其二，建設(shè)費(fèi)用低；其三，不受地形限制，“有山則山頂，無山則鐵塔”；其四，抗災(zāi)害性強(qiáng)；其五，能滿足各種電信業(yè)務(wù)（電話、廣播、傳真、電視、電報(bào)、數(shù)據(jù)）的信息傳輸質(zhì)量要求。是通信網(wǎng)的重要組成部分。

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（三）微波接力通信系統(tǒng)的特點(diǎn)2、微波的穿透、反射、吸收特性對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對(duì)于水和食物等，微波就會(huì)被吸收，而使水和食物等自身發(fā)熱。而對(duì)金屬類和樓房之類的大型建筑，微波則難以通過，會(huì)產(chǎn)生反射波。3、選擇性的熱損耗：物質(zhì)吸收微波的能力，主要由其介質(zhì)損耗因數(shù)決定。介質(zhì)損耗因數(shù)大的物質(zhì)，對(duì)微波的吸收能力就強(qiáng)；介質(zhì)損耗因數(shù)小的物質(zhì)，吸收微波的能力也弱。如大雪暴雨、濃霧會(huì)對(duì)微波傳輸影響很大。

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4、受條件的制約其一，易受干擾；其二，在同一微波電路上不能使用相同頻率于同一方向傳輸，因此微波電路必須在無線電管理部門的嚴(yán)格管理之下進(jìn)行設(shè)計(jì)、建設(shè)和使用；其三，由于微波直線傳播的特性，在電波波束方向上，不能有高山高地、甚至高樓阻擋,因此，一個(gè)區(qū)域的微波天線均設(shè)置在該區(qū)域的最高點(diǎn)，早期城市高層樓房比較少，微波站一般都建筑在區(qū)域的最高山頂上；隨著城市高樓的建設(shè)，現(xiàn)在也有將微波天線設(shè)置在高層樓房的屋頂，但大多數(shù)微波天線逐步架設(shè)在鐵塔之上。城市規(guī)劃部門要考慮城市空間微波通道的規(guī)劃，使之不受高樓的阻隔而影響通信。

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（四）微波接力通信系統(tǒng)的應(yīng)用世界上發(fā)達(dá)國家應(yīng)用微波中繼通信，在長(zhǎng)途通信網(wǎng)中所占的比例高達(dá)50%以上。特別是地廣人稀的國家應(yīng)用比例更高，據(jù)統(tǒng)計(jì)美國為66%，日本為50%，法國為54%。

我國1976年從德國引進(jìn)第一套微波通信設(shè)備，經(jīng)過自發(fā)研制已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。

在1976年的唐山大地震中，在京津之間的同軸電纜全部斷裂的情況下，六個(gè)微波通道全部正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

在20世紀(jì)90年代的長(zhǎng)江中下游的特大洪災(zāi)中，微波通信又一次顯示了它的巨大威力。

在當(dāng)今世界通信手段、信息的傳輸與通信技術(shù)日新月異的情況下，微波通信仍是具有發(fā)展前景的通信手段之一。

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（五）微波接力通信系統(tǒng)的維護(hù)

1、防雷措施；2、地網(wǎng)維護(hù)；3、饋線與調(diào)配網(wǎng)路維護(hù)；4、天線鐵塔與拉線維護(hù)。

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（六）微波接力通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

1、高頻段的開發(fā)和數(shù)字化；

40GHz以上頻段開發(fā)應(yīng)用，多種調(diào)制方式應(yīng)用，大容量數(shù)字微

波通信系統(tǒng)優(yōu)化2、數(shù)－模兼容技術(shù)的應(yīng)用；開拓話上數(shù)據(jù)和話下數(shù)據(jù)，將模擬波道改造為數(shù)字波道。3、設(shè)備固態(tài)化和低功耗；

微波集成電路和微帶技術(shù)的全固態(tài)化和集成化應(yīng)用。

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（六）微波接力通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)4、提高微波頻譜的有效利用率單邊帶調(diào)幅使每個(gè)波道傳輸話路提升；數(shù)字微波通信采用8PSK和16QAM等調(diào)制方式，使單波道傳輸碼率達(dá)到2×34Mb/s和140Mb/s。5、中繼站的無人值守和系統(tǒng)的自動(dòng)化管理器件設(shè)備的長(zhǎng)壽命、高可靠性研發(fā)；中繼站的無人值守化。6、天線和饋線的發(fā)展多波段天線、高增益天線、軟波導(dǎo)管等的研發(fā)、應(yīng)用。

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二、衛(wèi)星微波通信技術(shù)

（一）衛(wèi)星微波通信技術(shù)概述１定義衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，用以轉(zhuǎn)發(fā)微波波段的無線電波，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間的微波通信的技術(shù)。２有源人造地球衛(wèi)星和無源人造地球衛(wèi)星根據(jù)對(duì)無線電信號(hào)有無放大部分和轉(zhuǎn)發(fā)功能，分為有源人造地球衛(wèi)星和無源人造地球衛(wèi)星。無源人造地球衛(wèi)星反射下來的信號(hào)太弱，只是早期進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)用，無實(shí)用價(jià)值。于是研究具有放大、變頻、轉(zhuǎn)發(fā)功能的有源人造地球衛(wèi)星，來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信。

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二、衛(wèi)星微波通信技術(shù)

（一）衛(wèi)星微波通信技術(shù)概述（3）同步地球衛(wèi)星通信在人造地球衛(wèi)星中，繞地球赤道運(yùn)行、其周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等、用于通信的衛(wèi)星稱為同步地球通信衛(wèi)星。

同步衛(wèi)星通信位于地球赤道上空約36000km的太空中，圍繞地球的圓形軌道上運(yùn)行，其繞地球運(yùn)行周期為1恒星日，與地球自轉(zhuǎn)同步，因而，與地球之間處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，故稱為靜止衛(wèi)星。利用同步衛(wèi)星通信已成為全球通信主要的衛(wèi)星通信方式。其運(yùn)行軌道稱為地球同步軌道（GEO）

不在地球同步軌道上運(yùn)行的低軌衛(wèi)星多在各國衛(wèi)星移動(dòng)通信中應(yīng)用。

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同步通信衛(wèi)星與地球的相對(duì)關(guān)系見圖2-10所示。

圖2-10同步通信衛(wèi)星與地球的相對(duì)關(guān)系圖

信息的傳輸與通信技術(shù)正文

（二）衛(wèi)星通信的發(fā)展歷史1945年英國物理學(xué)家A.C.克拉克（ArtherC.Clarke）在《無線電世界》雜志上發(fā)表“地球外的中繼”一文中提出“利用地球同步軌道上的人造地球衛(wèi)星作為中繼站進(jìn)行地球上通信的設(shè)想”，并在60年代成為現(xiàn)實(shí)。1957年10月4曰由原蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界上第一顆人造衛(wèi)星“衛(wèi)星1號(hào)”。繞地球運(yùn)行，地球上首次收到從人造衛(wèi)星發(fā)來的電波。1960年8月美國將覆有鋁膜的直徑30m的氣球衛(wèi)星“回聲1號(hào)”發(fā)射到約1600km高度的圓軌道上進(jìn)行通信試驗(yàn)。

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（二）衛(wèi)星通信的發(fā)展歷史1962年I2月13日美國發(fā)射了低軌道衛(wèi)星“中繼1號(hào)"。1963年11月23日該衛(wèi)星首次實(shí)現(xiàn)了橫跨太平洋的日美間的電視轉(zhuǎn)播。1963年7月美國宇航局發(fā)射的“同步2號(hào)”衛(wèi)星是世界上第一顆同步通信衛(wèi)星，它與赤道平面有30°的傾角，相對(duì)于地面作8字形運(yùn)動(dòng)，在大西洋上首次用于通信業(yè)務(wù)。1964年8月發(fā)射的“同步3號(hào)”衛(wèi)星，定點(diǎn)于太平洋赤道上空國際日期變更線附近，為世界上第一顆靜止衛(wèi)星。1964年10月經(jīng)該衛(wèi)星轉(zhuǎn)播了（東京）奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的實(shí)況。1965年4月6日發(fā)射了最初的半試驗(yàn)、半實(shí)用的靜止衛(wèi)星“晨鳥”，用于歐美間的商用衛(wèi)星通信，以此衛(wèi)星為代表，標(biāo)志衛(wèi)星通信進(jìn)入了實(shí)用階段。

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（二）衛(wèi)星通信的發(fā)展歷史

在過去的50多年中，中國航天和衛(wèi)星通信領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化。特別是衛(wèi)星通信網(wǎng)的成功建立，使我國快步進(jìn)入到通信大國的行列，同時(shí)也完成了我國航天事業(yè)的一次飛躍。

我國發(fā)射有代表性的衛(wèi)星詳情：1970年4月24日我國成功地研制并由長(zhǎng)征一號(hào)火箭發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”科學(xué)實(shí)驗(yàn)，成為世界上第五個(gè)獨(dú)立自主研制和發(fā)射人造地球衛(wèi)星的國家。1988年12月22日，我國將試驗(yàn)通信衛(wèi)星“東方紅2號(hào)”由長(zhǎng)征三號(hào)火箭發(fā)射，送入赤道上空的靜止軌道運(yùn)行。1997年5月12日，我國將通信衛(wèi)星“東方紅3號(hào)”由長(zhǎng)征三號(hào)火箭發(fā)射，送入赤道上空，是中國第一代采用三軸穩(wěn)定技術(shù)的同步衛(wèi)星。

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三

信息的傳輸與通信技術(shù)正文

（二）衛(wèi)星通信的發(fā)展歷史

1971年3月3日，我國用長(zhǎng)征一號(hào)運(yùn)載火箭成功發(fā)射第一顆科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“實(shí)踐一號(hào)“1988年9月7日，我國用長(zhǎng)征四號(hào)運(yùn)載火箭成功發(fā)射第一顆“風(fēng)云1號(hào)”氣象衛(wèi)星。1997年6月10日，我國用長(zhǎng)征三號(hào)運(yùn)載火箭成功發(fā)射“風(fēng)云2號(hào)”氣象衛(wèi)星。1999年10月14日，我國長(zhǎng)征四號(hào)乙火箭試驗(yàn)發(fā)射資源衛(wèi)星“資源一號(hào)”成功，標(biāo)志著中國已具備發(fā)射重型衛(wèi)星的能力，運(yùn)載火箭技術(shù)邁上一個(gè)新的臺(tái)階。

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（二）衛(wèi)星通信的發(fā)展歷史1992年8月9日，我國首次用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功發(fā)射第二代科學(xué)探測(cè)和技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星。這顆新型返回式遙感衛(wèi)星在太空運(yùn)行16天后按預(yù)定計(jì)劃返回地面，標(biāo)志著我國衛(wèi)星回收控制技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。2003年10月15日，神舟5號(hào)飛船載著航天員楊利偉進(jìn)入太空。中國成為繼俄、美之后第三個(gè)將航天員送上太空的航天大國，中華民族幾千年的飛天夢(mèng)終于成真。研制并截至2022年12月，我國共發(fā)射衛(wèi)星了238顆不同類型的人造地球衛(wèi)星，飛行成功率達(dá)95%以上。

第三節(jié)微波接力通信和衛(wèi)星微波通信

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（三）衛(wèi)星通信原理1、關(guān)于衛(wèi)星通信的“多址聯(lián)接”多址聯(lián)接是同一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器可以聯(lián)接多個(gè)地球站。

多址技術(shù)是根據(jù)信號(hào)的特征來分割信號(hào)和識(shí)別信號(hào)，信號(hào)通常具有頻率、時(shí)間、空間等特征。所以衛(wèi)星通信常用的多址聯(lián)接方式也分為頻分多址聯(lián)接（FDMA）、時(shí)分多址聯(lián)接（TDMA）、碼分多址聯(lián)接（CDMA）和空分多址聯(lián)接（SDMA），另外頻率再用技術(shù)亦是一種多址方式。

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（三）衛(wèi)星通信原理2、頻分多址聯(lián)接（FDMA）在微波頻帶，整個(gè)通信衛(wèi)星的工作頻帶約有500MHz寬度，為了便于放大、發(fā)射和減少變調(diào)干擾，一般在衛(wèi)星上設(shè)置若干個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的工作頻帶寬度設(shè)計(jì)為36MHz或72MHz。因?yàn)樾l(wèi)星通信多采用頻分多址技術(shù)，不同的地球站占用不同的頻率，即采用不同的載波頻率。它對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)大容量的通信比較適合。

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（三）衛(wèi)星通信原理

3、時(shí)分多址聯(lián)接（TDMA）

由于數(shù)字通信的日益發(fā)展，現(xiàn)在已逐漸采用時(shí)分多址技術(shù)，即多個(gè)地球站占用同一頻帶，但占用不同的時(shí)隙。

時(shí)分多址技術(shù)比頻分多址有一系列優(yōu)點(diǎn)，如不會(huì)產(chǎn)生互調(diào)干擾，不需用上下變頻把各地球站信號(hào)分開，特別適合數(shù)字通信，并可根據(jù)業(yè)務(wù)量的變化按需分配時(shí)隙，可采用數(shù)字語音插空等新技術(shù)，使容量增加5倍。

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（三）衛(wèi)星通信原理

4、碼分多址聯(lián)接（CDMA）另一種多址技術(shù)是碼分多址聯(lián)結(jié)（CDMA），即不同的地球站占用同一頻率和同一時(shí)間，但有不同的“隨機(jī)碼”來區(qū)分不同的地址。它采用了擴(kuò)展頻譜的通信技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，有較好的保密通信能力，可靈活調(diào)度話路等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是頻譜利用率較低，比較適合于容量小，分布廣，有一定保密要求的系統(tǒng)使用。

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（三）衛(wèi)星通信原理

5、空分多址聯(lián)接（SDMA）除了上述3種多址技術(shù)之外，還有一種叫做“空分多址”的技術(shù)。空分多址聯(lián)接是利用空間分割來構(gòu)成不同信道的技術(shù)。舉例來說，在一個(gè)衛(wèi)星上使用多個(gè)天線，各個(gè)天線的波束分別射向地球表面的不同區(qū)域。這樣，地面上不同區(qū)域的地球站即使在同一時(shí)間使用相同的頻率進(jìn)行通信，也不會(huì)彼此形成干擾?？辗侄嘀肥且环N信道增容的方式，可以實(shí)現(xiàn)頻率的重復(fù)使用，有利于充分利用頻率資源。空分多址還可以與其它多址方式相互兼容，從而實(shí)現(xiàn)組合的多址技術(shù)，例如“空分-碼分多址（sd-cdma）”等。

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（四）衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括通信和保障通信的全部設(shè)備。其中，靜止衛(wèi)星是指衛(wèi)星運(yùn)行軌道在赤道平面內(nèi)，軌道離地面高度約為35800km,為簡(jiǎn)單起見,一般計(jì)為36000km。

圖2-12所示.為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成。衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般由空間分系統(tǒng)、

通信地球站分系統(tǒng)、

跟蹤遙測(cè)

指令分系統(tǒng)和監(jiān)控管理分系統(tǒng)四部分組成。

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（四）衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成

圖2-12衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成示意圖

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（四）衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成

1、跟蹤遙測(cè)及指令分系統(tǒng)

跟蹤遙測(cè)及指令分系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤測(cè)量，控制其準(zhǔn)確進(jìn)入靜止軌道上的指定位置。待衛(wèi)星正常運(yùn)行后，要定期對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行軌道位置修正和姿態(tài)保持。

２、監(jiān)控管理分系統(tǒng)

監(jiān)控管理分系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)定點(diǎn)的衛(wèi)星在業(yè)務(wù)開通前后進(jìn)行通信性能的檢測(cè)和控制，例如對(duì)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器功率、衛(wèi)星天線增益，以及各地球站發(fā)射的功率、射頻頻率和帶寬等基本通信參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，以保證正常通信。

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（四）衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成

３、空間分系統(tǒng)（通信衛(wèi)星）通信衛(wèi)星主要包括通信系統(tǒng)、遙測(cè)與指令系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)（包括太陽能電池和蓄電池）等幾個(gè)部分，其組成框圖如圖2-13所示。通信系統(tǒng)是通信衛(wèi)星上的主體，它主要包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器能同時(shí)接收和轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)地球站的信號(hào)，從而起到中繼站的作用。

圖2-13通信衛(wèi)星的組成框圖

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（四）衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成

４、通信地球站分系統(tǒng)通信地球站是微波無線電收信站、發(fā)信站，用戶通過它接入衛(wèi)星線路，進(jìn)行通信。發(fā)信站的主體設(shè)備為發(fā)信機(jī)；發(fā)信機(jī)一般采用變頻式發(fā)信機(jī)，其組成框圖如圖3-14所示。收信站的主體設(shè)備為收信機(jī)，收信機(jī)一般采用外差式收信機(jī)，外差式收信機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-15所示。圖2-14變頻式發(fā)信機(jī)的組成框圖

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（四）衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成

圖2-14外差式收信機(jī)的組成框圖

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（五）衛(wèi)星通信的特點(diǎn)1、衛(wèi)星通信與微波通信

衛(wèi)星通信與微波通信的工作頻率都屬于微波工作頻率范圍，所以它們既有共同的特點(diǎn)，又有各自固有的特點(diǎn)。

衛(wèi)星通信又是宇宙無線電通信的形式之一，而宇宙通信是指以宇宙飛行體為對(duì)象的無線電通信，其有3種形式：1）宇宙站與地球站之間的通信；

2）宇宙站之間的通信；

3）通過宇宙站轉(zhuǎn)發(fā)或反射而進(jìn)行的地球站間的通信。

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（五）衛(wèi)星通信的特點(diǎn)2、衛(wèi)星通信發(fā)信設(shè)備的主要性能指標(biāo)

１）工作頻段：從無線電頻譜的劃分，將0.3～300GHz的射頻稱為微波頻率。

２）輸出功率：指發(fā)信機(jī)輸出端口處功率的大小。

３）頻率穩(wěn)定度：發(fā)信機(jī)的每個(gè)工作波道都有一個(gè)標(biāo)稱的射頻中心工作頻率，用f0表示。頻率穩(wěn)定度即f0

的穩(wěn)定度。

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（五）衛(wèi)星通信的特點(diǎn)3、衛(wèi)星通信收信設(shè)備的主要性能指標(biāo)

１）工作頻段：收信機(jī)是與發(fā)信機(jī)配合工作的，所以工作頻段應(yīng)與發(fā)信機(jī)相同。

２）收信機(jī)本地振蕩（本振）的頻率穩(wěn)定度：接收的微波射頻穩(wěn)定度是由發(fā)信機(jī)決定的。

３）噪聲系數(shù)：數(shù)字微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)一般為2.5～7dB，比模擬微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)小5dB左右。

４）通頻帶：收信機(jī)接收的已調(diào)波是一個(gè)頻帶信號(hào)，即已調(diào)波頻譜（主要成分）要占有一定的帶寬。

５）選擇性：對(duì)某個(gè)波道的收信機(jī)而言，要求它只接收本波道的信號(hào)，對(duì)于鄰近波道的干擾、鏡像頻率干擾及本波道的收／發(fā)干擾等要有足夠的抑制能力，即收信機(jī)的選擇性。

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（五）衛(wèi)星通信的特點(diǎn)3、衛(wèi)星通信收信設(shè)備的主要性能指標(biāo)

６）收信機(jī)的最大增益：天線收到的微波信號(hào)經(jīng)饋線和分路系統(tǒng)到達(dá)收信機(jī)。由于受到信號(hào)衰減的影響，收信機(jī)的輸入電平在隨機(jī)變動(dòng)，其中出現(xiàn)的最大電平。

７）自動(dòng)增益控制范圍：以自由空間信號(hào)傳播條件下的收信電平為基準(zhǔn)，當(dāng)收信電平高于基準(zhǔn)電平時(shí)，稱為上衰落；當(dāng)收信電平低于基準(zhǔn)電平時(shí)，稱為下衰落。

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（五）衛(wèi)星通信的特點(diǎn)

４、靜止衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)１）通信距離遠(yuǎn)，且建設(shè)費(fèi)用與通信距離無關(guān)；２）覆蓋面積大，可進(jìn)行多址通信；３）通信頻帶寬，傳輸容量大；４）信號(hào)傳輸質(zhì)量高，通信線路穩(wěn)定可靠；５）建立通信線路靈活，機(jī)動(dòng)性好。

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（五）衛(wèi)星通信的特點(diǎn)5、靜止衛(wèi)星通信的缺點(diǎn)１）靜止衛(wèi)星的發(fā)射與控制技術(shù)比較復(fù)雜；２）地球的兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，地球的高緯度地區(qū)通信效果不好；３）存在“星蝕”和“日凌中斷”現(xiàn)象；４）有較大的信號(hào)傳輸時(shí)延和回波干擾。

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（六）衛(wèi)星通信系統(tǒng)地球站的組成1、地球站的組成的六大部分地球站的組成如圖2-16所示，為國際衛(wèi)星通信頻分多址方式Ａ型標(biāo)準(zhǔn)地球站的組成框圖。１）天線分系統(tǒng)；２）發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)；３）接收機(jī)分系統(tǒng)；４）信道控制分系統(tǒng)；５）信道終端設(shè)備分系統(tǒng)；６）電源分系統(tǒng)。

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（六）衛(wèi)星通信系統(tǒng)地球站的組成２、兩個(gè)地球站與衛(wèi)星組成的通信系統(tǒng)兩個(gè)地球站通過通信衛(wèi)星進(jìn)行通信的衛(wèi)星通信信道的組成，如圖2-16、圖2-17所示。由發(fā)端地球站的上、下行無線傳輸路徑和收端地球站組成。

圖2-16衛(wèi)星通信系

統(tǒng)地球站總體框圖

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（六）衛(wèi)星通信系統(tǒng)地球站的組成２、兩個(gè)地球站與衛(wèi)星組成的通信系統(tǒng)

圖2-17

衛(wèi)星通信信道的組成示意圖

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（六）衛(wèi)星通信系統(tǒng)地球站的組成3、地球站發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)組成與要求：由于發(fā)射衛(wèi)星條件的限制，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器天線的口徑和增益不可能太大。發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的組成如圖2-18所示，其由上變頻器、自動(dòng)功率控制電路、發(fā)射波合成裝置、激勵(lì)器和功率放大器等部分組成。

圖2-18

地球站發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)組成

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（六）衛(wèi)星通信系統(tǒng)地球站的組成4、地球站地球站的技術(shù)要求

１）發(fā)送的信號(hào)應(yīng)頻帶寬、射頻穩(wěn)定度高、發(fā)射功率大、放大器的線性好。２）收發(fā)增益穩(wěn)定，地球站發(fā)射全向輻射功率和接收放大后的功率，應(yīng)保持在額定值的±０５ｄＢ范圍內(nèi)，以保證地球站的發(fā)射和接收性能指標(biāo)。３）可以傳輸多路語音信號(hào)、電報(bào)、傳真，以及高速數(shù)據(jù)、電視信號(hào)等多種信號(hào)。４）能接收由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)來的額定值的微弱信號(hào)。５）正常工作過程中，性能穩(wěn)定、可靠，維護(hù)、使用方便。６）建設(shè)成本和維護(hù)費(fèi)用不應(yīng)太高。

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5、地球站發(fā)射信號(hào)的品質(zhì)要求1）地球站接收天線增益的品質(zhì)因數(shù)（G/T）：Ｇ／Ｔ是地球站接收天線增益Ｇ與地球站接收系統(tǒng)的等效熱噪聲Ｔ的比值，其表征了地球站對(duì)微弱信號(hào)的接收能力。

2）有效輻射功率及其穩(wěn)定度：為保證所傳送信號(hào)的質(zhì)量，要求地球站的發(fā)射機(jī)能夠發(fā)射較大的功率，一般在幾百瓦至幾千瓦的數(shù)量級(jí)，而且要求所發(fā)射的射頻信號(hào)功率非常穩(wěn)定。3）射頻頻率的穩(wěn)定度：地球站所發(fā)射的射頻信號(hào)的頻率必須很精確，如果頻率漂移太大，不但會(huì)影響衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶的有效利用，還會(huì)在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中產(chǎn)生交流調(diào)制噪聲。

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5、地球站發(fā)射信號(hào)的品質(zhì)要求4）射頻能量的擴(kuò)散：為減小交流調(diào)制噪聲干擾，必須對(duì)地球站在輕負(fù)載（即信號(hào)少時(shí)）時(shí)