在无线电通信中,信号是怎样被发射与接收的?

在无线电通信中,信号是怎样发射与接收的?★正常的无线电通信信号,其实是由广播电台发出的。首先由播音员的声音通过话筒,进入音频放大器转换为电信号,不过这个电信号可不能得到我们想要的电磁波,所以电台设备中有一个发射器,其中安装有高频振荡器,它把另一组高频的电流揉进去,这个过程叫做“调制”,合成完了这种高频电流通过发射天线,往四面八方传播。

它的频率都是固定的频率段,所以把接收器(一般为调频、调幅收音机)调到特定的频段就可以接收这些电磁波,转化为相应的电流了,当然这个电流不能直接变成声音,它需要把高频电流对应的部分剔除,这个干掉拆开的过程则称为“解调”,解调过程比较复杂,一般人无需详细知道它。完成后就得到了那最早声信号转化的电信号一样的内容了,此时这个信号通过音频放大器,最后通过扬声器就得到了播音员在广播电台里说的内容。

电视信号也是类似的,只不过电视影像也会产生相应的电信号,被调制到这个电流里面,这些信号有专门的设备进行发射。例如我们使用的手机也要发信号,用的是一样的方法吗?这么小手机其实发出的功率很小,传输的最大距离约为10千米,那么不在10千米范围内的就联系不到了。为了解决这种问题,运营商们就在一定距离范围内,设置安装许多基站。

这样就会让手机到各个方位都有发射与接收信号的问题,使手机信号达到畅通无阻。★无线基站它可以接收你那里传来的信号,之后再放大传递给你需要的联系人,所以如果它坏掉了或者基站欠费停机了,你的手机再神通广大也没有办法联系到需要找的人。总结一下我们生活中的广播、电视信号传递过程是这样的,先将图像信息、声音信息转化为电信号,在和高频电流调制,电流结构天线发出电磁波,从而传递了信息,最终信息被接收、解调最终才能得到我们需要的画面和声音。

而手机通信则需要中转基站作为信号传递的港湾。归纳一下,其实无线电发射机内部包括输入数据到调制器,还要经过中频滤波器,送入混频器,与此同时内部的本地振荡器 再经过带通滤波器,送至功率放大器,通过发射天线发出。而无线电接收机,则也要通过接收天线来输入无线电信号,通过带通滤波器,将滤波不要的高频,留下有用的低噪声信号,通过放大器送至混频器,与此同时本地振荡器也参与其中。

从混频器出来的信号再通过中频滤波器,进行梳理,得到中频信号通过中频放大器将信号幅度提升,再次进入解调器,最终输出数据。这样从发射机的数据输入到接收机数据输出,完成一套非常复杂的系统还原,得到人们需要的东西。无线电波以每秒钟30万千米的速度离开发射天线后,经过不同的传播路径到达接收点,主要有4种传播方式:分别是地波、天波、空间波、散射波。

地波→沿地球表面传播的无线电波,一般只用于低波段和近距离通信。天波→经过电离层多次反射而折回地面的无线电波。短波→远距离通信,靠的就是天波。空间波→由发射天线直接到达接收点的波称为直射波,通过地面或其他障碍物反射到达接收点,称为反射波,空间波和反射波统称为空间波,超短波和空间通信,主要依靠空间波。散射波,当大气层或电离层出现不均匀团块时,无线电波有可能被这些介质向四面八方反射,使一部分能量到达接收点,这就是散射波。

收音机是如何接收电波信号的?为何不像手机需要大量的基站就能接收到信号?

手机的发射为蜂窝式,因为频率在885MHz(上行)至954MHz,太高,必须经过变频至中频,经过滤波器,中频放大再变频,经过再放大后由天线发射出去。衰减太大,故发射距离短。早期收音机所接收的中波、短波则不同,它们属于调幅形式从广播电台发射出来的。所谓的调幅波,是将带有信息的低频信号作为,运载控制信号的高频信号称作载波,由控制信号控制高频振荡波,使其幅度随者控制信号电压大小变化的叫调幅波。

而载波频率不变,如载波的 幅度保持不变而高频振荡的频率随着控制信号的电压改变叫调频波。见下图所示。载波是正弦波,而控制信号可以用需要传送的波形,由于载波频率较高才能把无线电波从天线上发射出去。 要把音波发射出去,就得利用载波,见上图(a)。音频波称为“调制波”,见上图(b),把它们调制成已调波,它的频率和载波相同,而其振幅随着调制波的波形变化,见上图(c)。

已调波由发射塔发射出去。无线电发射台是有频率规定的,例如早期上海人民广播电台有790kHz和990kHz二个频率,它表示它们发送的载波频率分别为f1=790kHz和990kHz。怎样来接收呢?见下图所示。根据f=1/2π√LC,L是电感线圈电感量,C是电容器电容量。调节可变电容器C,这个谐振频率就改变了。

实际上旋到任意位置,这个谐振并不存在。例如在f=1/2π√L2C2=980kHz处,谐振回路仅仅是阻尼电振荡,没有能量补充,振幅不断衰减,不一会LC振荡器就停止了。当电容器旋转到有电台的特定位置990kHz这是振荡就能进行。这是因为天线传输过来电台信号补充了能量损耗,使得振荡可以维持下去。中波的频率535~1605KHz,其波长100~1000米。

由于大地是导体,故对中波吸收大,其传播距离200~300千米。短波频率从2.2~22MHz,其波长10~100米,由于短波波长短,它沿地球表面传播绕射能量较中波弱,完全靠天波传输,这样它白天经常受到太阳光中的电磁波干扰,故白天传播距离较晚上传波距离少。即使是这个样子,它还可以传播达到100~4000Km,因为早期调幅波都是利用大功率电子管进行发射的。


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