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无线集群通信系统的组成与设备1. 无线集群通信系统的组成无线集群通信系统由系统控制中心、基站、调度台、移动台等组成。
以单基站系统为例，单基站系统是一个基本集群系统，只设一个系统控制器和一个基站。
基站为用户提供可用的无线信道。
系统所具有的全部可用无线信道可为系统的全体用户共用。
系统内任一用户想要与系统内另一用户通话，只要有空闲信道，就可以在系统控制中心的控制下，利用该空闲信道进行通话。
系统控制中心与有线网PABX、PSTN相连可实现系统内用户与有线用户的通信。
2. 无线集群通信系统的设备（1）控制中心设备。
控制中心设备包括系统控制器、系统管理终端和电源等设备，它主要控制和管理整个集群系统的运行、交换和接续，由接口电源、交换矩阵、集群控制逻辑电路、有线接口电路、监控系统、电源和计算机组成，也称主站。
系统控制器主要是管理和控制整个集群系统的运行，包括选择和分配信道、监视话音信道安全、安排信令信道、监测系统运行和故障告警等。
系统管理终端主要由计算机和系统管理软件构成，并和系统控制器相连接，维护人员可以通过此终端对系统进行管理和控制。
（2）基站。
基站由若干基本无线电收/发信机、控制单元、天线共用器、天馈线系统和电源等设备组成。
无线电发信机包括基带信号处理、调制、混频、高频功率放大及频率合成等电路；无线电收信机包括高频低噪放大器、混频、中频放大、滤波及解调电路；控制单元包括微处理器、存储器和控制程序，负责设备的管理与控制。
天线共用器包括发信合路器和接收多路分路器。
天馈线系统包括接收天线、发射天线和馈线。
（3）移动台。
无线集群通信系统移动台用于运行中或停留在某未定地点进行通信的用户台，由无线电收/发信机、控制单元、天馈线系统（或双工器）和电源组成。
移动台包括车载台、便携台、手持台。
（4）调度台。
调度台是能对移动台进行指挥、调度和管理的设备，分无线调度台和有线调度台两种。
无线调度台由无线电收/发信机、控制单元、天馈线系统（或双工器）、电源和操作台组成，有线调度台只有操作台。
第一章绪论1.1 主要设计内容1. 无线通信系统的组成2. 无线通信系统的类型3. 无线通信系统的要求和指标4. 无线电信号的主要特性1.2 关键名词解释1. 基带信号：未调制的信号2. 调制信号：调制后的信号3. 载波：单一频率的正弦信号或脉冲信号4. 调制：用调制信号去控制高频载波的参数，是载波信号的某一个或者几个参数（振幅、频率或相位）按照调制信号的规律变化。
1.3 知识点1. 无线通信系统的组成（P1框图）详细了解一下无线通信系统的促成部分和每个部分的作用1)高频振荡器（信号源、载波信号、本地振荡信号）2)放大器（高频小信号放大器及高频放大器）3)混频和变频（高频信号变换和处理）4)调制和解调（高频信号变换和处理）2. 无线通信系统的分类1)按照工作频率和传输手段分为：中波信号、短波信号、超短波信号、微波信号、卫星通信2)按照通信方式分：全双工、半双工、单工方式3)按照调制方式分：调幅、调频、调相、混合调制4)按照传输发送信息的类型：模拟通信、数字通信3. 无线信号的特性：时间特性、频率特性、频谱特性、调制特性、传播特性4. 无线通信采用高频信号的原因：1) 频率越高，可利用的频带宽度越宽，可以容纳更多许多互不干扰的信道，实现频分复用或频分多址，方便某些宽频带的消息信号（如图像信号 2) 同时适合于天线辐射和无线传播。
5. 调制的作用：1) 通过调制将信号频谱搬至高频载波频率，使收发天线的尺寸大可缩小 2) 实现信道的复用，提高信道利用率。
第二章 高频电路基础与系统问题2.1 主要设计内容1. 高频电路中的元器件2. 高频率电路中的组件2.2 关键名词解释1. 参数效应：在高频信号中，随着信号的提高，元件（包括导线）产生的分布参数效应和由此产生的寄生参数（如导体间、导体或元件与地之间、元件之间的杂散电容，连接元件的导线的垫高和元件自身的寄生电感）。
2. 趋肤效应：在频率升高时，电流只集中在导体的表面，导致有效导电面积减小，交流电阻可能远大于直流电阻，从而是导体损耗增加，电路性能恶化。
实验13 调幅发射与接收完整系统的联调13-1 无线电通信概述一．无线电通信系统的组成无线电通信的主要特点是利用电磁波的空间的传播来传递信息，例如将一个地方的语言消息传送到另一个地方。
这个任务是由无线电发射设备、无线电接收设备和发射天线、接收天线等来完成的。
这些设备和传播的空间，就构成了通常所说的无线电通信系统，图13-1是传送语言消息的无线电系统组成图。
图13-1发射设备是无线电系统的重要组成部分，它是将电信号变换为适应于空间传播特性的信号的一种装置。
它首先要产生频率较高并且具有一定功率的振荡。
因为只有频率较高的振荡才能被天线有效地辐射，还需要有一定的功率才可能在空间建立一定强度的电磁场，并传播到较远的地方去。
高频功率的产生通常是利用电子管或晶体管，把直流能量转换为高频能量，这是由高频振荡器和高频功率放大器完成的。
通常是经过转换设备如话筒就是最简单的转换设备，把消息转变成电的信号，这种电信号的频率都比较低，不适于直接从天线上辐射。
因此，为了传递消息，就要使高频振荡的某一个参数随着上述电信号而变化，这个过程叫做调制。
在无线电发射设备中，消息是“记载”在载波上而传送出去的。
接收设备的功能和发射设备相反，它是将经信道传播后接收到的信号恢复成与发送设备输入信号相一致的一种装置。
将接收天线架设在上述电磁波传播所能到达的地方，则通过电磁感应就会在接收天线上得到高频信号的感应电动势，它加到接收设备的输入端。
由于接收天线同时处在其它电台所辐射的电磁场中，因此接收设备的首要任务是从所有信号中选择出需要的信号，而抑制不需要的信号。
接收设备另一个任务是将天线上接收到的微弱信号加以放大，放大到所需要的程度。
接收设备的最后一个任务是把被放大的高频信号还原为原来的调制信号，例如通过扬声器（喇叭）或耳机还原成原来的声音信号（语言或音乐）。
二．发信机的组成主振器幅度调制器中间放大器功率放大器调制器话筒图13-2图13-2画出了调幅发信机原理方框图，在这个图中，发信机由主振器、幅度调制器、中间放大器、功率放大器和调制器组成，电源部分在图上没有画出来。
标准答案(一)一、填空题（每空1分，共30分）1、无线电通信中，信号是以电磁波形式发射出去的。
它的调制方式有调幅、调频、调相。
2、针对不同的调制方式有三种解调方式，分别是检波、鉴频、和鉴相。
3、在单调谐放大器中，矩形系数越接近于1、其选择性越好；在单调谐的多级放大器中，级数越多，通频带越窄、（宽或窄），其矩形系数越（大或小）小。
4、调幅波的表达式为：uAM（t）= 20（1 +0.2COS100πt）COS107πt（V）；调幅波的振幅最大值为24V，调幅度Ma为20℅，带宽fBW为100Hz，载波fc为5*106Hz。
5、在无线电技术中，一个信号的表示方法有三种，分别是数学表达式、波形、频谱。
6、调频电路有直接调频、间接调频两种方式。
7、检波有同步、和非同步检波两种形式。
8、反馈式正弦波振荡器按照选频网络的不同，可分为LC、RC、石英晶振等三种。
9、变频器可由混频器、和带通滤波器两部分组成。
10、列出三个常见的频谱搬移电路调幅、检波、变频。
11、用模拟乘法器非线性器件实现调幅最为理想。
二、选择题（每小题2分、共20分）将一个正确选项前的字母填在括号内1、下列哪种信号携带有调制信号的信息（C ）A、载波信号B、本振信号C、已调波信号2、小信号谐振放大器的主要技术指标不包含（B ）A、谐振电压增益B、失真系数C、通频带D、选择性3、丙类谐振功放其谐振回路调谐于（ A ）分量A、基波B、二次谐波C、其它高次谐波D、直流分量4、并联型石英晶振中，石英谐振器相当于（C ）元件A、电容B、电阻C、电感D、短路线5、反馈式正弦波振荡器的起振条件为（ B ）A、|AF|=1，φA+φF= 2nπB、|AF| >1，φA+φF = 2nπC、|AF|>1，φA+φF ≠2nπD、|AF| =1，φA+φF ≠2nπ6、要实现集电极调制特性应使功放工作在（B ）状态A、欠压状态B、过压状态C、临界状态D、任意状态7、自动增益控制可简称为（ B ）A、MGCB、AGCC、AFCD、PLL8、利用非线性器件相乘作用来实现频率变换其有用项为（ B ）A、一次方项B、二次方项C、高次方项D、全部项9、如右图所示的电路是（D ）A、普通调幅电路B、双边带调幅电路C、混频器D、同步检波器10、在大信号包络检波器中，由于检波电容放电时间过长而引起的失真是（B）A、频率失真B、惰性失真C、负峰切割失真D、截止失真三、判断题，对的打“√”,错的打“×”（每空1分，共10分）1、谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器。
课题一无线电通信系统的基本组成◆知识点¤无线发射设备的基本原理与组成¤无线接收设备的基本原理与组成¤了解无线接收设备中的超外差接收技术任务目标通过本课题的学习,掌握无线通信系统的基本组成,了解超外差接收基本原理。
课题导入图１－１无线广播系统的组成如图１－１所示,就是我们非常熟悉的收音机收听广播电台节目的示意图。
在这个电台节目接收过程中,电台播音员(节目源)、发射机、发射天线、收音机缺一不可,分别完成了信号的产生、变换、发射、传输与接收,组成了一个基本的无线通信系统。
当接收本地电台节目时声音效果很好,而当接收外地距离较远电台节目时声音效果有时好,有时差;有时我们还会发现,不同品牌、价位的收音机,其接收效果也各不相同,并且调频波段接收的音质要优于调幅波段,其原因我们会在以后的课题学习中逐步揭示。
除了以上无线广播系统以外,还有很多不同功能,不同使用场合的无线通信设备,例如我们家庭使用的用于接收处理图像的电视接收机,公安部门常使用的对讲机,便于随身携带的移动电话(手机),教师上课使用的无线教学扩音器等等。
虽然其外观、体积、功率、传送信息内容差异很大,但组成这些通信设备最基本的电路结构就是极为相同或相似的,高频电子技术所研究的正就是组成这些通信系统设备的最基本电路。
相关知识一、通信系统的基本组成从发送者到接收者之间信息的传递称为通信。
利用电信号传输信息的系统称通信系统,也称电信系统。
通信系统基本组成可由如图１－２所示方框图表示。
它由输入、输出变换器,发送、接收设备与信道等部分组成。
其各部分的含义如下:图１－２通信系统的基本组成方框图1.信源信源就是指需要传送的原始信息。
如语言、音乐、图像、文字等,往往就是以机械振动、光强等物理量为载体呈现。
2.输入变换器将信源非电物理量转换为电信号的装置。
如麦克风将机械振动转换为音频电信号;光电管将光图像信号转换为视频电信号。
这些信号频率较低,不便于在信道中传输,常称之为基带信号。
根据信源转换为电信号的方式,可分为模拟通信、数字通信:(1)模拟信号:变换后信号电压或电流为随信源物理量线性连续变化的信号。
(2)数字信号:变换后信号电压或电流随信源物理量非连续、离散变化的信号,常采用二进制数字信号。
根据以上不同的信号类型而组成的发射、接收处理的通信系统分别称为模拟通信与数字通信。
本课程主要研究的就是模拟通信系统。
3.发送设备发送设备用于将输入的基带电信号变成适合于信道传输的信号。
发送设备在无线通信系统中也称发射设备,发射信号常称为射频信号。
图１－３(ａ)为无线电测向信号源,可发射摩尔斯电报码【１】,属无线发射设备。
4.接收设备接收设备作用就是把发送设备发送的有用信号从众多的信号与噪声中选取出来。
图１－３(ｂ)为无线电测向机【２】,属无线接收设备。
图１－３无线电测向设备a 无线测向发射信号源b PJ-80无线测向机同一系统的发射与接收设备配合组成完整的通信系统;不同的通信系统,其发送与接收设备一般不能通用。
发送设备与接收设备就是组成通信系统的核心。
有些通信设备具有发射与接收两种功能,如便携式短波电台、对讲机、手机等,它们都具有信号的收发功能,常称之为双工。
5.信道信道就是信息传输的通道,也称传输媒介,可分为有线信道与无线信道两大类,相应的称为有线通信或无线通信。
(1)有线通信:利用各种导线作为信道来传输信号的通信方式,如图1-4所示。
有线通信信道多为同种电缆、双绞线及光纤等,信号不容易受到干扰,应用很广泛。
图1-4 常见的有线信道架空明线同轴电缆光缆(2)无线通信:无线电信息传输系统就是利用无线电波在空间的传播来完成信息的传递。
为了保证信息的有效传输,常通过相应的天线实现高频电信号的发射与接收。
不同频率高频信号所需天线大小、尺寸、形状各不相同,小的仅几厘米,大到几百米高度。
图1-5就是两种无线通信天线。
图1-5 无线通信天线无线电通信系统中,无线信道多为大气层或外层空间。
由于无线电波能方便快捷地在空间传播,所受限制较少,因此广泛应用于广播、电视、通信、雷达与导航等领域。
６.输出变换器用于将接收输出的电信号恢复出原始信息。
如功率放大器与扬声器将音频电信号转换为扬声器纸盆的机械振动。
７.噪声与干扰信号在传输过程中,不可避免地会受到各种噪声的干扰。
噪声按其来源一般可分为外部噪声与内部噪声两大类。
外部噪声包括自然界存在的各种电磁波干扰(闪电、宇宙射线、太阳辐射等),工业上强力电机、电力机车、电焊机等工作时产生的电磁辐射与其它无线电设备发射的信号等。
内部噪声则就是指电子设备本身产生的各种噪声。
因此,噪声与干扰不仅存在信道,也存在于发射、接收的整个电路中,通信系统要尽量避免噪声的干扰。
二、典型的无线发射设备的组成典型的调幅发射机的组成方框图如１－６所示,调频发射机的基本框图如图１－7,图１-8为调频无线话筒发射器实物。
下面以图１－６调幅发射机原理框图介绍组成发射机的各主要电路的作用。
图１－６调幅发射机原理框图图１－7 调频发射机原理框图图１－8 无线话筒实物1.音频(话筒)放大器音频(话筒)放大器又称为调制信号放大器,用来放大话筒或音乐的电信号,输出足够强的音频调制信号;通常,低频放大器就是由几级小信号低频电压放大器或集成运算放大器组成,图１－8中就是由MC4558集成运算放大器及阻容元件组成。
音频电路测试常采用如表１－１中A点正弦波波形输入测试。
2.振荡器振荡器用来产生频率稳定的高频振荡信号,其性能的好坏直接影响到发射机的正常工作,振荡电路常用的有LC振荡器,石英晶体振荡电路等。
振荡器输出等幅的高频正弦波,如表１－１中B点波形所示。
表１－１发射机原理框图中各点波形示意图A点的波形B点的波形C点的波形石英晶体的频率稳定性极好,高性能发射设备多采用石英晶体振荡器或石英晶体频率锁相的压控振荡器。
3.倍频器各种振荡电路,尤其就是采用石英晶体的振荡电路,受晶体基频的限制及分布参量的影响,难以产生太高的振荡频率,所以电路上往往采用倍频器倍频,使高频振荡的频率倍增到所需的载波频率上,以满足较高载频的要求。
4.调制器用调制信号(如音频信号)去控制等幅的高频振荡某参量的过程,称为调制。
通俗地讲,调制就就是把调制信号的信息“装载”到载频(载波)上去。
经过调制后的高频振荡称为已调信号或已调波。
由于载波的频率很高,可用尺寸较小的天线以电磁波的形式将其发射到空中,传向远方,表１－１中C点波形为经调幅后的波形。
调制电路就是组成无线电发射设备必不可少的单元。
可分为以下三种调制:●当被控制的就是高频振荡的幅度时,这种调制称为幅度调制,简称调幅(AM)。
●当被控制的就是高频振荡的频率时,这种调制称为频率调制,简称调频(FM)。
●当被控制的就是高频振荡的相位时,这种调制称为相位调制,简称调相(PM)。
5.高频功率放大器高频功率放大器简称高频功放,它的作用就是对已调(制)信号放大到足够大的功率,最后由天线以电磁波形式辐射出去,满足发射功率的要求。
同时,高频功率放大器往往具有滤波作用,滤除不需要的杂波与谐波分量,保持已调波有用信号的纯净,降低杂波干扰。
根据功率要求,高频功率放大器常采用较大功率的高频晶体管,而在短距离微功率发射应用上仍可采用小功率高频晶体管。
6.发射天线天线的作用就是将已调高频载波经天线辐射出去,在空间形成交变的电磁波并传向远方。
天线的好坏直接影响到发射距离与性能。
不同频段、不同应用的发射机配备的天线各不相同,大至抛物面天线、阵列天线、背射天线,小到半波振子天线、开槽天线与微型印制天线,视使用场合、用途、频段、作用距离等因素而定。
不同用途的发射设备,对发射电路的要求各有不同。
一般要求发射电路的频率稳定度要高,发射输出功率足够,效率高,功耗小。
三、典型的无线接收设备的组成收音机就是最典型的无线电调幅接收设备,其组成方框图及各点波形如图1-9所示,图1-10为调幅收音机实物图,其主要单元电路有:图1-9调幅收音机原理框图图1-10集成电路收音机电路板图1.高频放大器用来对天线所接收到的有用高频信号进行初步的选择与放大,并对其她频率的无用信号进行抑制。
2.混频器就是超外差式接收机的核心,其作用就是将高频放大器输出的高频己调信号(调幅信号)与本机振荡器所提供的高频等幅信号,在混频器中实现变频。
这里本机振荡器所提供的振荡频率比接收的高频己调信号的载频高一个中间频率,在混频器输出端就可获得载频频率为二者频率之差的较低的中频信号,这就是“超外差”式接收机名称的由来。
目前大多数的无线电接收设备如无线电广播接收机(收音机),电视接收机、短波通信电台、雷达接收机等,都采用“超外差”接收方式。
超外差接收机具有接收灵敏度高,选择性好,结构简单的特点,混频器就是其重要特征。
3.中频放大器用来放大中频信号,中频频率较低且就是固定频率,因此中频放大器的选择性与增益都可做的较高,使整机的接收性能提高。
4.检波器用于从中频信号中“取出”调制信号,这个过程称为解调,调幅波的解调也称检波。
这里中频信号的包络线的形状与高频己调信号相同,仍携有原来调制信号的信息(参见表１－2 F点的波形),检波器从中频调幅信号中取出含信息的包络信号成份,经低频放大器放大,送到耳机或扬声器中转变为声音信号。
图中可参见波形变换情况,无线接收设备的工作过程与发射设备相反,它的任务就是把通过空间传来的电磁波接收下来,选出所需的已调波信号,并把它还原为原来的调制信号,以推动输出变换器,获得所需的信息。
