无线对讲系统基本原理.ppt
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1、2005年4月9日,欢迎学习“无线对讲系统通信原理”,2005年4月9日,帮助你从下列各方面对无线对讲机系统通信有一个全面的了解,课程简介,无线对讲设备,系统运作,静噪和转发器 天线,塔与传输线频率与频谱传送距离与覆盖范围无线对讲系统,2005年4月9日,课程简介 单元一 双向无线对讲系统绪言 为什么要使用对讲机系统以及对讲机如何工作 无线对讲设备 静噪 转发器 单元二 天线,塔与传输线 什么是天线以及天线的类型 什么是塔与传输线,无线对讲系统通信原理概述,2005年4月9日,课程简介,单元三 频率与频谱 什么是频率与频谱 频带特征 选择适当的频带 单元四 传送距离与覆盖范围 什么是传送距离和
2、覆盖范围 影响传送距离与覆盖范围的因素 单元五 无线对讲系统 常规对讲系统 集群系统,课程简介,2005年4月9日,为什么要使用无线对讲系统?,13,2005年4月9日,为什么要使用无线对讲系统?,13-1,2005年4月9日,为什么要使用无线对讲系统?,13-2,2005年4月9日,为什么要使用无线对讲系统?,13-3,线,2005年4月9日,无线对讲系统如何工作?,1-4,2005年4月9日,无线对讲系统如何工作?,1-4-1,无线对讲系统原理图,2005年4月9日,要使无线对讲机工作,需要有一个发射器发射信号和一个接收器接收信号。在发射器中,话筒将话音信号转换成电信号,但这种电信号很弱,
3、频率太低,不能传送到远处。发射器将这些音频信号处理和放大成无线电信号,并将它们传送给天线,由天线将这些无线电信号发射到空中。接收天线接收无线电信号,然后传送给接收器。接收器将这些无线电信号转换成原始音频信号,再传送给扬声器,然后就可以听到原来的声音信息了。此外,接收器和发射器工作均需要电源,因此,所有无线对讲机都有一个电源。,无线对讲系统如何工作?,142,2005年4月9日,双向无线对讲系统绪言,无线对讲设备的类型,无论集中调度还是单机对讲系统,都要求有双向对讲设备。这些对讲设备必须能够发射和接收信息。对讲设备可以分为下列几类:,固定式车载式便携式,15,2005年4月9日,固 定 设 备,
4、15-1,固定式设备/基站,位于中央调度台的无线对讲设备叫做基站安装在一个固定位置时,常称为固定设备(如办公室或总部)基站包括一个发射器、一个接收器、一个电源以及一个内置扬声器基站的电源为标准220V交流电,2005年4月9日,固 定 设 备,15-1 a,在简单系统中,基站不过是一部安装在机架上、带电源、且可以放在桌面上使用的可移动设备。,2005年4月9日,车台一般安装在轿车和其他车辆内用 于业务,车台电源采用车上的电池 车台包括一个发射器和一个接收器,并且还要订购一个扬声器,一个话筒和天线,车 载 式 设 备,备注;目前的大多数车台都非常紧凑,可以安装在仪表板的下面或附近。,15-2,2
5、005年4月9日,手机是指小型的,可以让保安和智慧人员在工作时随身携带的对讲机;它的电源来自自带的电池;手机包括一个发射器、一个接收器以及一个内置扬声器、话筒和天线。,便 携 式,15-3,2005年4月9日,无线对讲系统的运作,16,同频单工最基本的无线对讲系统是单工系统,由若干在同一频率上工作的无线对讲设备组成。因为所有人都在一个频率上发射和接收,用户不可以同时说话和接听。单工的意思就是同在某个时刻在一个方向上传送信息。异频单工在异频单工系统中,发射器在一个频率上工作,而接收器在另一个频率上工作。调度台采用这种方式控制系统。各车台和手机之间不能相互对话或接听,因为它们的发射器和接收器在不同
6、的频率上工作。只有调度员才能听到所有的信息,2005年4月9日,同 频 单 工-原 理 图,同频单工系统是最简单的无线电通信形式。这样的系统在一个频率上工作的两台或两台以上对讲设备组成。其中的一台或多台可以是基站,可以是车台,也可以是手机。因为所有的人都在同一个频率上发射和接收(如图中的T1和R1),在通话范围内一部对讲机可以听到另一部对讲机中的谈话。一个大型的通信系统可以采用几个不同的单工频率来覆盖不同区域。,16-1,2005年4月9日,所有对讲机都既能发射又能接收 发射器和接收器在同一个频率上工作 用户不能同时既说话又接听 无论系统中有多少台对讲机,在某一时刻只有 一台对讲机可以说话 没
7、有私密性,同频单工-特征,系统中的所有对讲机都可以听到其它对讲机的谈话内容。,16-1 a,特征:,2005年4月9日,在这种类型的系统中,发射器在一个频率上工作,而接收器在另一个频率上工作。这种类型的系统用于调度台必须控制系统的情况。在这样的系统中,基站在T1中发射,而车台在频率R1接收。同样,车台在频率T2发射,而基站在频率R2接收。各车台之间不能听到相互间的谈话,因为他们的发射器在不同的频率上工作,只有调度台才能听到所有的信息。,异 频 单 工原 理 图,16-2,2005年4月9日,双向无线对讲系统绪言,所有对讲机都既能发射又能接收 不能同时既说话又接听 发射器在一个频率上工作,而接收
8、器在另一个频率上工作 系统中的所有车台(手机)都可以听到调度员说话,但各车台(手 机)之间不能听到其它对讲机重中的谈话。只有调度员可以听到多有车台和手机的谈话,异 频 单 工原 理 图,特征:,16-2 a,2005年4月9日,有两种类型的静噪:载波静噪 编码静噪*哑音频(CTCSS)*哑音数码(CDCSS),静 噪,17,静噪电路用来将不需要的信号与噪声在到达扬声器之前减小或消除,2005年4月9日,常被称为噪声补偿静噪 用来防止没有信息传送时从扬声器听到噪声,载 波 静 噪,1-7-1,2005年4月9日,双向无线对讲系统,载 波 静 噪,1-7-2,2005年4月9日,载 波 静 噪(续
9、),1-7-3,2005年4月9日,编码静噪可以使接听者只接受到发给他们的信息 只要当接收到的信息带有预先设定好的代码时扬声器才会打开 两种常见的编码静噪是 音调哑音频作 哑音数码 音调编码静噪系统使用亚音频单音频率,有多达42个不同的音调代码可以使用。数字编码静噪,称作“哑音频”(CTCSS)数字编码静噪在功能上与音调编码静噪一样,但不用音调而是使用84个不同的数字代码之一来启动扬声器。,编 码 静 噪,1-7-4,2005年4月9日,编 码 静 噪(续),1-7-5,2005年4月9日,转 发 器,111,2005年4月9日,转 发 器 操 作,111-1,2005年4月9日,转 发 器
10、的 安 装,111-2,2005年4月9日,转 发 器-拓 展 范 围,112-3,2005年4月9日,转发器-仔细的频率安排,112-4,2005年4月9日,转 发 器-解 决 方 式 A,112-4,2005年4月9日,转发系统具有下列特点:所有转发器都是全双工的,也就是说,它们能在同一时刻既接收又发射。每个转发器必须有两个频率,一个发射,一个接收。系统中的每一台无线对讲机都必须有两个频率。对讲机在转发器的发射频率上接收,接受频率上发射。所有通话都通过转发器。现场机是单工的,它们不能同时发射和接收。具有有限的通信私密性。,转 发 器 的 特 点,1127,2005年4月9日,位于控制台的调
11、度员在频率2上发送信息。转发器在频率2上接收信息,车台B、手机A和手机C在频率1上接收到该信息。假定位于转发器覆盖范围东边缘的车台A要与位于西边缘B通话,由于它们之间的距离太大,不可能进行车台对车台的通话,于是,出现下列情况:车台A用频率2发射信息,转发器用频率2接收到该信息后用频率1以更高的功率重新发射,车台B用频率1接收到该信息。,转 发 器 的 运 作,112-8,2005年4月9日,单 元一:小 结,113-1,2005年4月9日,列出四种类型的天线 按客户需要选择适当类型的天线 描述塔的作用 详细解释传输线,单元二:目 的,21,通过本学习本单元,你可以,2005年4月9日,什么是天
12、线?,天 线,天线是一种专门设计来传送来自发射器的无线电信号,并将这种信号发射入大气中的设备。这种信号能够传送多远受多种因素的影响,其中天线起着主要的作用。,天线是专门设计来传送无线电信号的设备。,23,2005年4月9日,全向天线 定向天线,天 线 类 型,心形 单向 双向,24,2005年4月9日,全 向 天 线覆 盖 范 围,全向(omni-directional)天线在360度的范围发射无线电信号。全向天线用于天线位置位于覆盖区中心附近的情况。采用这种天线时在所有方向上传送距离大致是一样的。,25,2005年4月9日,定 向 天 线覆 盖 范 围,261,心形天线:是一个向某个方向集中
13、的心脏形状的信号发射图,能使该方向的通话距离增加。用于天线位置位于其覆盖范围边缘附近的情况。,2005年4月9日,单向天线:其发射方向图更加偏向一个方向,它的目的是要将无线电信号集中在一个狭长的区域内。适用于狭长地带或者带状区域,需要较大传送距离的情况。,定向天线覆盖范围,262,2005年4月9日,定 向 天 线覆 盖 范 围,263,双向天线:增加垂直于天线平面的方向上的传送距离。可以很好地覆盖公路和铁路沿线的长条形区域。,2005年4月9日,塔的作用是什么?塔的主要功能是提高一部或几部天线的高度,使其升高到空中,以使无线电信号能够覆盖规定的地理区域。,塔,可以通过将天线安装在楼顶上或在山
14、顶上建造天线塔来提高天线的高度。因此,塔的高度由能满足客户需要的和足以使系统正常工作的传送距离来决定。,27,2005年4月9日,传输线是专门设计来在基站与天线之间有效地传送无线电信号的 传输线由内外两层相互绝缘的同心导体组成,从而为电流提供通道,传 输 线,28,2005年4月9日,传 输 线(续),基站通过传输电缆与天线相连,基站位置与天线位置一般应该尽可能接近。,29,2005年4月9日,单元三:目 的,31,2005年4月9日,频 率,33,2005年4月9日,每完整地前后移动一次叫做一个周期。如果一个信号以每秒1000次得数率前后移动,那么它的频率就是每秒钟1000周期。每秒钟内的周
15、期数称为赫兹。所以,该信号的频率就是1000赫兹。大多数无线电信号是每秒数百万周期,称为兆赫兹(MegaHertz),简称为MHz,周 期,34,2005年4月9日,频 谱,3 5,2005年4月9日,无线对讲机频带,36,商业调幅AM(535KHZ到1.6MHz)和调频FM(88到108MHZ),这两个广播频带是电磁频谱中大家较为熟悉的。每一个频带又分为若干个频率,每个地方台均有一个分配给他的使用专用频率。,2005年4月9日,好易通使用的频带,37,2005年4月9日,对于无线通信来说很重要得频带特征是:,频 带 特 征,传播 噪声 传送距离,38,2005年4月9日,传播一种无线波相对于
16、障碍物的传播方式,障碍物包括大气。大气造成无线电波减弱或散射,影响的大小取决于频率长。环绕着地球的大气会衰减和折射无线电信号,就像它衰减和折射光一样。,传 播,39,共有三种传播方式 地波传播 天波传播 视线传播,2005年4月9日,地 波 传 播,低频无线电波(低于300kHz)能沿着地球曲面传播.这种类型的传播称为地波(groundwave).在这个频带无线电波能沿着地球的曲面传播到很远的地方去。使用低频地波可以进行远达数千英里的远距无线通信。,310,2005年4月9日,频率与频谱,天 波 传 播,311,电离层有时会使无线电信号发生反射及(或)折射,2005年4月9日,视 线 传 播,
17、312,最适合无线电双向传输的情况,2005年4月9日,视 线 传 播,313,最适合无线电双向传输的情况,Walter:此处怀疑有错误,2005年4月9日,频率较低的无线电波比频率较高的无线电波容易穿过雾和尘土,低频调幅广播电台的无线电信号可以传播很远,甚至超出地平线,并且可以反射回地球,在很远的地方被接收到。频率较高的电视和调频商业广播电台的无线电信号会被地球大气吸收,所以只限于视线波上传播。这就是为什么频谱中40GHz以上的大多数频率不用于无线电通信的原因。,传 播 的 类 型,314,2005年4月9日,电磁噪声干扰来自机器和发动机,噪 声,甚高频(VHF)低段信号对噪声干扰很敏感,因
18、为噪声的频率很低。甚高频(VHF)高段信号对噪声干扰的敏感性很小。特高频和800/900MHz信号基本上对噪声干扰不敏感。结论:在高噪声地区选择低频带不好。,315,2005年4月9日,传 送 距 离,316,2005年4月9日,频 带,317,2005年4月9日,信道容量一词用来描述分配给同一频率的用户数目,信 道 容 量,在有些地方,信道容量已非常大,以致于某些信道或频率上不再允许其他用户加入。在多数国家使用信道要经过政府部门批准和取得许可证。,318,由于频谱是一种有限资源而且用户的数量太大,许多无线电信道变得很拥挤。,2005年4月9日,信 道 容 量,319,2005年4月9日,当地
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