烟台大学：《通信原理》课程教学资源（PPT课件）第4章 信道

通信原理第4章信道2

2 通信原理 第4章 信 道

第4章信道·信道分类：■无线信道－电磁波（含光波）■有线信道－电线、光纤信道中的干扰：有源干扰－噪声无源干扰－传输特性不良·本章重点：介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于信号传输的影响3

3 第4章 信 道 ⚫ 信道分类： ◼ 无线信道 － 电磁波（含光波） ◼ 有线信道 － 电线、光纤 ⚫ 信道中的干扰： ◼ 有源干扰 － 噪声 ◼ 无源干扰 － 传输特性不良 ⚫ 本章重点： 介绍信道传输特性和噪声的特性，及其对于 信号传输的影响

第4章信道4.1无线信道■无线信道电磁波的频率受天线尺寸限制地球大气层的结构●对流层：地面上0～10km电离层平流层：约10～60km电离层：约60～400km平流层60 km对流层10km地面0 km4

4 第4章 信 道 ⚫ 4.1 无线信道 ◼ 无线信道电磁波的频率 － 受天线尺寸限制 ◼ 地球大气层的结构 ◆ 对流层：地面上 0 ~ 10 km ◆ 平流层：约10 ～ 60 km ◆ 电离层：约60 ～ 400 km 地 面 对流层 平流层 电离层 10 km 60 km 0 km

第4章信道100■电离层对于传播的影响10衰减水蒸气·反射0.1(dB/km)氧气·散射0.010.001·大气层对于传播的影响0.00010.00001100035010频率(GHZ)0·散射(a)氧气和水蒸气（浓度7.5g/m3）的衰减100·吸收10H衰减降雨率(dB/km)b.01=100mm/h0.01=50mm=10mm/h0.0010.00011000频率(GHz)(b)降雨的衰减5图4-6大气衰减

5 ◼ 电离层对于传播的影响 ◆ 反射 ◆ 散射 ◼ 大气层对于传播的影响 ◆ 散射 ◆ 吸收 频率(GHz) (a) 氧气和水蒸气（浓度7.5 g/m3）的衰减 频率(GHz) (b) 降雨的衰减 衰 减 (dB/km) 衰 减 (dB/km) 水蒸气 氧 气 降雨率 图4-6 大气衰减 第4章 信 道

第4章信道■电磁波的分类：传播路径·地波发射天线接收天线地面频率<2 MHz可有绕射能力T图4-1地波传播距离：数百或数干干米·天波信号传播路径电离层频率：2~30MHz地面特点：被电离层反射发射天线△一次反射距离：<4000km接收天线图4-2天波传播寂静区：16

6 传播路径 地 面 图4-1 地波传播 地 面 信号传播路径 图 4-2 天波传播 第4章 信 道 ◼ 电磁波的分类： ◆ 地波  频率 < 2 MHz  有绕射能力  距离：数百或数千千米 ◆ 天波  频率：2 ~ 30 MHz  特点：被电离层反射  一次反射距离：< 4000 km  寂静区：

第4章信道传播途径视线传播：发射天线接收天线频率>30MHz距离：和天线高度有关地面D?D?h :m508r(4.1-3)图4-3视线传播式中，D-收发天线间距离(km)[例]若要求D=50km，则由式(4.1-3)502D?D?h50m508r50增大视线传播距离的其他途径发射天线接收天线中继通信：卫星通信：静止卫星、移动图4-4无线电中继平流层通信：L

7 ◆ 视线传播：  频率 > 30 MHz  距离: 和天线高度有关 (4.1-3) 式中，D – 收发天线间距离(km)。 [例] 若要求D = 50 km，则由式(4.1-3)  增大视线传播距离的其他途径 ➢ 中继通信： ➢ 卫星通信：静止卫星、移动卫星 ➢ 平流层通信： d d 发射天线 h 接收天线 传播途径 D r r 地面 图 4-3 视线传播 图4-4 无线电中继 第4章 信 道 8 50 2 2 D r D h =  m 50 m 50 50 8 50 2 2 2 =  = = D r D h

第4章信道散射传播口电离层散射机理－由电离层不均匀性引起频率-30～60 MHz距离 －1000km以上口对流层散射机理－由对流层不均匀性（瑞流）引起有效散射区域频率 -100～4000 MHz最大距离<600km发射天线接收天线地球图4-7对流层散射通信

8 图4-7 对流层散射通信 地球 有效散射区域 第4章 信 道 ◆ 散射传播  电离层散射 机理 － 由电离层不均匀性引起 频率 － 30 ~ 60 MHz 距离 － 1000 km以上  对流层散射 机理 － 由对流层不均匀性（湍流）引起 频率 － 100 ~ 4000 MHz 最大距离 < 600 km

第4章信道流星流星余迹散射流星余迹图4-8流星余迹散射通信流星余迹特点-高度80～120km，长度15～40km存留时间：小于1秒至几分钟频率－30～100MHz距离 － 1000km以上特点－低速存储、高速突发、断续传输9

9 第4章 信 道  流星流星余迹散射 流星余迹特点 － 高度80 ~ 120 km，长度15 ~ 40 km 存留时间：小于1秒至几分钟 频率 － 30 ~ 100 MHz 距离 － 1000 km以上 特点 － 低速存储、高速突发、断续传输 图4-8 流星余迹散射通信 流星余迹

第4章信道4.2有线信道■明线10

10 第4章 信 道 ⚫ 4.2 有线信道 ◼ 明线

第4章信道■对称电缆：由许多对双绞线组成导体绝缘层图4-9双绞线■同轴电缆金属编织网保护层实心介质导体图4-10同轴线11

11 第4章 信 道 ◼ 对称电缆：由许多对双绞线组成 ◼ 同轴电缆 图4-9 双绞线 导体 绝缘层 导体 金属编织网 保护层 实心介质 图4-10 同轴线