有線無線電通訊系統(tǒng)基礎(chǔ)訓(xùn)練[1]

1、行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會1行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會防救災(zāi)專用衛(wèi)星通訊系統(tǒng)及現(xiàn)場通信救災(zāi)指揮車暨整合平臺建置案 有有/ /無線電通訊系統(tǒng)基礎(chǔ)訓(xùn)練無線電通訊系統(tǒng)基礎(chǔ)訓(xùn)練 講師:鄭明德中華民國九十三年WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會2電磁波特性電磁波特性天線原理天線原理行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會3行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會4依廠商選用介面E1/T1 ISDN PRI操作員整合平臺U/VHF車機(jī)撥號式無線手機(jī)PTT無線手機(jī)或衛(wèi)星設(shè)備依廠商選用介面2W4WWWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救

2、委員會行政院災(zāi)害防救委員會5WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會6電磁波特性簡介電磁波特性簡介電磁波頻譜n組成:無線電波，微波，紅外線輻射，可見光，紫外線，X射線與Gamma射線。n傳遞速度: 光速 (3x108 meters/second)n頻譜區(qū)別: 波長 (Wavelength)WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會7波長(Wavelength)n定義:電磁波經(jīng)過一個完整週期的波動所行經(jīng)之距離稱為波長(Wavelength，lambda)n一個完整週期的波動直接關(guān)係該電波所攜帶之能量大小n波長越短，電波所攜帶之能量

3、越高電磁波特性簡介電磁波特性簡介WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會8電磁波特性簡介電磁波特性簡介頻率(Frequency)n定義:電磁波於一秒鐘內(nèi)發(fā)生完整週期波動之次數(shù)n測量單位:赫茲(Hz，Hertz)頻率計(jì)算nF = 3x108 (meters/second) Wavelength (meters)nWavelength (meters) = 3x108 (meters/second) FWWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會9電磁波特性簡介電磁波特性簡介頻段(Frequency Bands)nHF : 3 30M

4、HznVHF : 30 300MHznUHF : 300 3000MHz (3GHz)頻段特性nHF : 利用電離層折射之傳輸特性達(dá)到長距離通訊之目的。nVHF : 接收/發(fā)射機(jī)之傳輸距離受限於直線(line of sight, LOS)距離才能通訊。nUHF : 相同於VHF LOS限制；但因傳輸電磁波束更窄，能量更凝聚；故傳輸距離較VHF遠(yuǎn)。WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會10典型無線電鏈路典型無線電鏈路(Radio Link)組成n發(fā)射機(jī)(Transmitter)n電源供應(yīng)器(Power Supply)n傳輸線(Transmission Line

5、)n發(fā)射天線(Transmitting Antenna)n傳播路徑(Propagation Path)n接收天線(Receiving Antenna)n接收機(jī)(Receiver)WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會11電磁波傳播特性電磁波傳播特性地面波之傳遞地面波之傳遞依賴: 直線波(Direct Wave) ，地面反射波(Ground reflected wave) 與地表波(Surface wave)共同完成。WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會12電磁波傳播特性電磁波傳播特性 天波之傳遞天波之傳遞取決於電離層對發(fā)

6、射天線與接收天線之間所提供之訊號路徑。 電離層結(jié)構(gòu)特性n電離層依據(jù)高度增加與分子密度減低，依序分為: D，E，F(xiàn)1及F2共四層。n白天當(dāng)所有太陽射線穿過大氣層，電離層四層結(jié)構(gòu)完整存在。n夜晚當(dāng)太陽射線消失，電離層四層結(jié)構(gòu)變成: D，E層消失；F1，F(xiàn)2層合併為F層。nD層僅存在於白天，對HF天波折射影響?。坏斐蒆F天波衰減(Attenuation) 。nE層僅存在於白天，有助於HF天波白天時中距離傳輸( 2400Km) ；F2層僅限於白天助於HF天波長距離傳輸。WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會13電磁波傳播特性電磁波傳播特性電離層結(jié)構(gòu)說明行政院災(zāi)害防

7、救委員會行政院災(zāi)害防救委員會14WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會15如何形成無線電波如何形成無線電波 當(dāng)交流電流通過導(dǎo)電物體(或?qū)щ娋€)時，電場與磁場將圍繞著導(dǎo)電物體而產(chǎn)生。 若導(dǎo)電體之長度極小於交流電流之波長時，電場與磁場將僅存在於一或二波長距離範(fàn)圍內(nèi)。 當(dāng)導(dǎo)電體長度逐漸加長，電場與磁場之強(qiáng)度將逐漸增強(qiáng)。 當(dāng)導(dǎo)電體長度逐漸逼近交流電流之1/2波長時，絕大部份之能量將以電磁輻射方式脫離導(dǎo)電體並進(jìn)入大氣中。 形成無線電波之必要條件:n產(chǎn)生交流電能量之發(fā)射機(jī)n導(dǎo)電體或?qū)щ娋€n交流電流通過導(dǎo)電體n電場與磁場圍繞著導(dǎo)電物體而產(chǎn)生WWW.COMMVERGE.CO

8、M行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會16何謂天線何謂天線(Antenna)發(fā)射電磁能量至空間中或從空間中接收電磁能量的導(dǎo)電體或?qū)щ娤到y(tǒng) n天線將無線電頻率電能轉(zhuǎn)變成電磁能量輻射到週遭的環(huán)境 n天線接收電磁能量並將之轉(zhuǎn)變成無線電頻率之電能提供給接收器處理 雙向通訊系統(tǒng)中經(jīng)常使用共同的天線來傳送和接收信號 WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會17電磁場輻射說明電磁場輻射說明 無線電波本身是一個移動的電磁場，並且在行進(jìn)之方向上電場與磁場分量一直維持著正交關(guān)係。WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會18電磁場輻射場型電磁場

9、輻射場型(Radiation Patterns)電磁場輻射場型可以解釋天線之指向特性。nOmni-directional - 垂直天線之電磁場輻射能量在各方向完成相等。nBi-directional - 水平天線之電磁場輻射能量主要在兩個方向上。nUni-directional 單一指向性天線之電磁場輻射能量主要在一個方向上。WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會19輻射場型n天線的輻射場型可描述天線性能n輻射場型幾乎都以三維場型的二維橫切面來描述 波束寬度(半功率波束寬度 ) n度量天線方向性 輻射場型n天線用於接收信號時，輻射場型即是接收場型電磁場輻射場

10、型電磁場輻射場型(Radiation Patterns)WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會20天線型式天線型式(Antenna Types) 等向性天線(理想化 )n向空間中所有方向的幅射能量都相同 偶極天線 n半波長偶極天線(赫茲天線) n四分之一波長垂直天線(Marconi天線) 拋物面反射天線 WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會21 四分之一波長天線四分之一波長天線2 / 半波長偶極天線半波長偶極天線4 / 等向性天線等向性天線 指向性天線指向性天線天線型式天線型式(Antenna Types) WWW.CO

11、MMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會22天線型式實(shí)例說明天線型式實(shí)例說明- 等向性天線等向性天線WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會23天線型式實(shí)例說明天線型式實(shí)例說明- 指向性天線指向性天線WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會24天線型式實(shí)例說明天線型式實(shí)例說明- 拋物面反射天線拋物面反射天線(1) 3.7米米-地面站衛(wèi)星天線地面站衛(wèi)星天線(主軸聚焦一次反射式主軸聚焦一次反射式)WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會25天線型式實(shí)例說明天線型式實(shí)例說明-

12、拋物面反射天線拋物面反射天線(2) 4.5米米-地面站衛(wèi)星天線地面站衛(wèi)星天線(主軸聚焦二次反射式主軸聚焦二次反射式-Cassegrain)WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會26天線型式實(shí)例說明天線型式實(shí)例說明- 拋物面反射天線拋物面反射天線(3) 2.4米米-SNG車衛(wèi)星天線車衛(wèi)星天線 ( (主軸偏離聚焦一次反射式主軸偏離聚焦一次反射式) )WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會27天線型式實(shí)例說明天線型式實(shí)例說明- 拋物面反射天線拋物面反射天線(4) 3.8米米- 衛(wèi)星天線衛(wèi)星天線 ( (主軸偏離聚焦二次反射式主軸偏離聚焦二次反射式) )一次反射面一次反射面二次反射面二次反射面WWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會28電磁波極化電磁波極化(Polarization)特性說明特性說明 線性極化波線性極化波(Linear Polarization)圓形圓形極化波極化波(Circular Polarization)橢圓極化波橢圓極化波(Elliptical Polarization)LinearCircularEllipticalWWW.COMMVERGE.COM行政院災(zāi)害防救委員會行政院災(zāi)害防救委員會29極化極化(Polarization)