无线通信系统的构成与组成要素

无线通信（或称无线电通信）的类型很多，可以根据传输方法、频率范围、用途等分类。不同的无线通信系统，其设备组成和复杂程度虽然有较大差异，但它们的基本组成不变。图8-8是无线通信系统的基本组成的方框图。

1.无线通信系统的类型

按照无线通信系统中关键部分的不同特性，有以下一些类型：

1）按照工作频段或传输手段分类，有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。所谓工作频率，主要指发射与接收的射频（RF）频率。射频实际上就是“高频”的广义语，它是指适合无线电发射和传播的频率。无线通信的一个发展方向就是开辟更高的频段。

2）按照通信方式来分类，主要有（全）双工、半双工和单工方式。

3）按照调制方式的不同来划分，有调幅、调频、调相以及混合调制等。

4）按照传送的消息的类型分类，有模拟通信和数字通信，也可以分为语音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。

图8-8 无线通信系统的基本组成的方框图

2.信号、频谱与调制

时间特性：可以将一个无线信号表示为电压或电流的时间函数，通常用区域波形或数字表达式描述。

频谱特性：频谱特性包含幅频特性和相频特性两部分，它们分别反映信号各个频率分量的振幅和相位的分布情况。(www.xing528.com)

频率特性：任何信号都有一定的频率或波长。智能足球机器人系统中的频率特性就是无线信号的频率或波长。

传播特性：传播特性指的是无线信号的传播方式、传播距离、传播特点等。

调制特性：无线信号传播一般都要采用高频的一个重要原因就是高频适合于天线辐射和无线传播。所谓调制，就是用调制信号去控制高频载波的参数，使载波信号的某一个或几个参数按照调制信号的规律变化。通过不同的调制方法，可以在一个码元上负载多个比特信息。

在数字信道中，比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位（bit）数来表示，其单位为每秒比特数[bit/s（bps）]、每秒千比特数（kbps）或每秒兆比特数（Mbps）来表示（此处，k和M分别为1000和1000000，而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576）。波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态的改变次数来表示，其单位为波特（Baud）。波特率与比特率的关系为：比特率=波特率×单个调制状态对应的二进制位数。

显然，两相调制（单个调制状态对应一个二进制位）的比特率等于波特率，四相调制（单个调制状态对应两个二进制位）的比特率为波特率的两倍，八相调制（单个调制状态对应三个二进制位）的比特率为波特率的三倍，依此类推。

在无线电通信和广播中，需要传送由语言、音乐、文字、图像等转换成的电信号。由于这些信号频率比较低，根据电磁理论，低频信号不能直接以电磁波的形式有效地从天线上发射出去。因此，在发送端须采用调制的方式，将低频信号加到高频信号之上，然后将这种带有低频信号的高频信号发射出去；在接收端则把带有这种低频信号的高频信号接收下来，经过频率变换和相应的解调方式“检出”原来的低频信号，从而达到通信和广播的目的。

要把低频信号“加到”高频振荡上去，可由低频信号去控制高频等幅振荡的某一参数（振幅、频率或相位）来达到。这种用低频信号去控制高频振荡，使其具有低频信号特征的过程称为调制。其中，低频信号称为调制信号或调制波，被控制的高频等幅振荡称为被调信号或载波，经过调制后的高频信号称为已调波。

根据低频信号所控制高频信号参数的不同，有不同的调制方式。以调制信号去控制载波的振幅，使载波的振幅按调制信号的规律变化，这种调制称为振幅调制，简称调幅。以调制信号去控制载波的频率，使载波的频率按调制信号的规律变化，则称频率调制，简称调频。同理，使载波的相位按调制信号的规律变化，则称调相控制，简称调相。

上述的调幅、调频和调相属于连续调制，此外，还有脉冲调制、近代数字通信中发展起来的所谓脉冲编码调制等。但是，使用最早、应用较广的是振幅调制方式。这种方式尽管效率较低，抗干扰性能较差，但它占用的频带窄、电路简单，所以，现在的中短波广播仍广泛采用调幅制。

调制不仅使低频信号得到了有效的传输，还可以使不同电台具有不同的载波频率，从而使各电台相互区别。