同步技術

第 9章 同步技術 光纖通信 星通信 星定位技術 牙技術 本章節(jié)教學說明 本章重點學習現(xiàn)代常用的通信技術 本章主要介紹光纖通信、衛(wèi)星通信、藍牙技術的基本原理 本章節(jié)內(nèi)容概述 光纖通信基本概念 衛(wèi)星通信以及衛(wèi)星定位 藍牙技術 本章節(jié)學習重點、難點 光纖通信系統(tǒng) 本章節(jié)學習目標 掌握光纖通信基本概念、特點以及系統(tǒng) 了解衛(wèi)星通信概念以及衛(wèi)星定位技術 了解藍牙技術概念原理 本章節(jié)實做要求 查閱相關資料學習通信新技術 本章節(jié)學習方法建議 預習復習結合 課外學習與課堂學習結合 自學與探討結合 課后作業(yè)與章節(jié)個人總結結合 尋求教師答疑與學習反饋結合 本章主要介紹光纖通信、衛(wèi)星通信、 光纖通信 光纖通信的概念及特點 1傳輸頻帶寬，通信容量大 2傳輸損耗小，中繼距離長 3重量輕、體積小 4抗電磁干擾性能好 5泄露小，保密性能好 6節(jié)省有色金屬和能源 7光纖不會銹蝕，使用壽命長 8光纖接頭不產(chǎn)生放電，沒有電火花 光纖與光纖的導光原理 1光纖 （ 1）光纖的結構 圖 9光纖的結構圖 圖 9光纖剖面結構圖 （ 2）光纖的分類 光纖按傳輸模式劃分，可分為單模光纖和多模光纖。 光纖按纖芯折射率分布劃分，可分為階躍型光纖、漸變型光纖和 所謂模式，實質(zhì)上是電磁場的一種分布形式。 （ 3）光纖通信的實用工作波長 目前光纖通信使用的波長是在近紅外區(qū)，即波長為 分為短波長波段和長波長波段，短波長波段是指波長為 波長波段是指波長為 是目前光纖通信所采用的 3個工作波長，也叫工作窗口。 （ 4）光纜的結構 纜芯 加強元件 護層 2光纖的導光原理 圖 9光的反射和折射 圖 9漸變型光纖的導光原理 光纖通信系統(tǒng) 圖 9數(shù)字光纖通信系統(tǒng) 圖 9光纖通信系統(tǒng)組成方框圖 1光端機 （ 1）發(fā)射機 光源 光源驅動與調(diào)制電路 信道編碼電路 （ 2）光接收機 光電檢測器 光信號接收電路 信道解碼電路 2中繼器 光中繼器主要由光接收設備和光發(fā)送設備組成。 3監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)視控制系統(tǒng)簡稱監(jiān)控系統(tǒng)。 （ 1）監(jiān)測的內(nèi)容 （ 2）控制的內(nèi)容 衛(wèi)星通信 微波通信 1微波通信的概念和特點 （ 1）微波的頻段劃分 名 稱 英 文 波 長 范 圍 頻 率 范 圍 極低頻（極長波） 00 000 10 000 30低頻（超長波） 0 000 1 0000 300低頻（特長波） 000 10000 3 000低頻（甚長波） 00 10 30頻（長波） 0 10 300頻（中波） 000 100m 300 3 000頻（短波） 00 10m 3 30高頻（米波） 0 1m 30 300波 特高頻（分米波） 0 100 3 000高頻（厘米波） 0 1 30高頻（毫米波） 0 10 300高頻（亞毫米波） 1 00 1 000 9線電波波段的劃分 （ 2）微波通信的特點 通信頻段的頻帶寬，傳輸信息容量大。 通信穩(wěn)定、可靠。 欲增加通信距離，需采用接力通信技術。 通信靈活性較大。 天線增益高、方向性強。 投資少、建設快。 波 段 頻率范圍（ 波段 頻率范圍（ a S C u 9波頻段的劃分 2數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成 （ 1）數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成 （ 2）微波通信系統(tǒng)的簡單工作過程 圖 9數(shù)字微波通信系統(tǒng)設備組成示意圖 3微波站設備 （ 1）發(fā)信設備 圖 9發(fā)信設備組成方框圖 （ 2）收信設備 圖 9收信設備組成方框圖 4中繼設備 圖 9二頻制頻率配置 圖 9四頻制頻率配置 5數(shù)字微波通信系統(tǒng)的應用 （ 1）干線光纖傳輸?shù)膫浞菁把a充 （ 2）邊遠地區(qū)和專用通信網(wǎng)中 （ 3）城市內(nèi)的短距離直線連接 衛(wèi)星通信 1衛(wèi)星通信概況 （ 1）衛(wèi)星通信的基本概念 （ 2）衛(wèi)星通信分類 按衛(wèi)星運行軌道及運動方式可分為同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)和移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 圖 9衛(wèi)星通信圖 （ 3）衛(wèi)星通信的特點 通信距離遠，通信覆蓋面積大。 通信機動靈活，可進行多址通信。 通信頻帶寬，傳輸容量大。 傳播穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高。 成本與通信距離無關。 當然，衛(wèi)星通信也存在一些缺點，主要有以下幾個方面。 衛(wèi)星通信有較大的傳輸時延和回波干擾。 存在臨時中繼現(xiàn)象。 10 衛(wèi)星通信技術復雜。 2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成及工作原理 圖 9衛(wèi)星通信線路組成框圖 圖 9通信衛(wèi)星各系統(tǒng)組成方框圖 （ 1）天線系統(tǒng) （ 2）通信系統(tǒng)（轉發(fā)器） （ 3）遙測指令系統(tǒng) （ 4）控制系統(tǒng) （ 5）電源系統(tǒng) （ 6）衛(wèi)星通信地面站 圖 9地球站組成方框圖 衛(wèi)星定位技術 圖 9衛(wèi)星定位圖 1 是美國為滿足陸海空三軍和民用部門對導航越來越高的要求而提出的一個技術解決方案。 2 大部分組成，即空間部份 面控制部分 地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設備部分 （ 1）空間部分 空間部分由高度為 2 02001顆工作衛(wèi)星和 3顆在軌備份衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。 （ 2）地面部分 地面部分主要完成星座系統(tǒng)的控制任務，包括 1個主控站、 3個注入站和 5個監(jiān)測站。 （ 3）用戶設備部分 用戶設備部分主要是各種類型的 載體形式又可分為機載式、彈載式、星載式、艦載式、車載式、手持式等）。 3工作原理 用戶接收機與衛(wèi)星之間的距離為 2 2 21 1 1R x x y y z z 假設在接收衛(wèi)星信號的瞬間，用戶鐘與衛(wèi)星鐘的時間差為 t，則式（ 9應改成 2 2 21 1 1R x x y y z z c t 中國北斗導航系統(tǒng)（ 圖 9中國北斗導航系統(tǒng) 藍牙技術 概述 “藍牙”（ 一種短距離的無線連接技術標準的代稱，藍牙的實質(zhì)內(nèi)容就是要建立通用的無線電空中接口及其控制軟件的公開標準。 圖 9藍牙技術應用方案 藍牙系統(tǒng)組成 1無線射頻單元 2連接控制單元 （ 1）媒體接入控制 （ 2）差錯控制 （ 3）認證與加密 3鏈路管理（軟件）單元 4軟件（協(xié)議棧）單元 藍牙技術的特點及應用 1特點 （ 1）采用跳頻技術，抗信號衰落； （ 2）采用快跳頻和短分組技術，減少同頻干擾，保證傳輸?shù)目煽啃裕?（ 3）采用前向糾錯編碼技術，減少遠距離傳輸時的隨機噪聲影響； （ 4）使用 工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段，無需申請許可證； （ 5）采用 低設備的復雜性，該技術以時分方式進行全雙工通信，其基帶協(xié)議是電路交換和分組交換的組合。 2典型應用 （ 1）三合一電話。 （ 2）因特網(wǎng)橋。 （ 3）交互性會議。 （ 4）房門公文包。 （ 5）數(shù)碼相機中圖像的無線傳輸。 （ 6）各種家用設備的遙控和組成家電網(wǎng)絡。 小 結 1光纖即為光導纖維的簡稱。 光纖通信是以光纖為傳輸介質(zhì)，以光信號為信息載體的通信方式。 目前光纖通信實用的波長即短波長波段的 波長波段的 常稱其為光纖通信的 3個實用窗口。 在 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)主要由 字復用設備、光端機、光纖和光中繼設備組成。 2微波通信和衛(wèi)星通信在無線通信中具有重要地位，它們都是利用微波波段進行傳輸，因此它們具有共同的微波通信的特征。 3 稱為 該系統(tǒng)由分布在 6個軌道平面上的 24顆衛(wèi)星組成，可以保證在地球上的任何一個位置能同時觀測到 4顆衛(wèi)星，且不受地形地貌、氣象條件、航行距離的限制，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的高精度定位。 北斗導航系統(tǒng)是我國自主研制、開發(fā)的區(qū)域性衛(wèi)星導航定