一、概念

无线电，又称无线电波、射频电波、电波，或射频，是指在自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波，在电磁波谱上，其波长长于红外线光（IR）。

电磁波可以用调谐过的天线接收其讯号。天线可以拮取一些电磁波的能量，变成电路中的谐振电流。接收器可以将电流解调，转换成可用的的讯号。接收器一般也会调谐到可以接收特定频段的讯号，拒绝其他频段的信号。

早期的无线电系统只靠天线拮取到的能量来产生讯号。后来发明了像真空管及晶体管等电子设备，可以将微弱的讯号放大，因此无线电就更为普及。无线电的应用包括无线对讲机、儿童的玩具、到无人行星探测任务先锋计划的控制，也包括广播及其他的应用。

二、名词解释

【音频】又称声频，是人耳所能听见的频率。通常指15～20000赫（Hz）间的频率。

【话频】是指音频范围内的语言频率。在一般电话通路中，通常指300～3400赫（Hz）间的频率。

【射频】无线电发射机通过天线能有效地发射至空间的电磁波的频率，统称为射频。若频率太低，发射的有效性很低，故习惯上所称的射频系指100千赫（KHz）以上的频率。

【视频】电视信号所包含的频率范围自几十赫至几兆赫，视频是这一频率的统称。

【载波】起运载信息作用的正弦波或周期性脉冲，叫做载波（或载频），随着信号波的变化，使载波的幅度、频率或相位作相应的变化。

【信号】用来表达或携带信息的电量。

【信道】按传递信息的特性而划分的通路。包括可能实现而尚未实现的通路在内。

【模拟信号】在时间上是连续的或对某一参量可以取无限个值的信号。

【数字信号】所谓数字信号，是指信号是离散的、不连续的。这是信号只能按有限多个阶梯或增量变化和取值。换言之，对于数字信号，只需计算阶梯的数目而无需考虑阶梯内信号的大小（最常用的是二进制编码）。

【波段】在无线电技术中，波段这个名词具有两种含义。其一是指电磁波频谱的划分，例如长波、短波、超短波等波段。其二是指发射机、接收机等设备的工作频率范围的划分。若把工作频率范围分成几个部分，这些部分也称为波段，例如三波段收音机等。

【波道】通信设备工作时所占用的通频带叫波道。通常一个通信设备在它所具有的频率范围内有许多个波道。

【通频带】一个电路所允许顺利通过的电流的频率范围，称为该电路的通频带。一般规定在电流等于最大电流值的0.707倍范围内上下两个频率之间的宽度为通频带。

【频率覆蓋】通信设备工作的频率范围，称为频率覆蓋。而最高工作频率与最低工作频率之比，称为频率覆蓋系数。

【截止频率】用来说明电路频率特性指标的特殊频率。当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍，或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。

在高频端和低频端各有一个截止频率，分别称为上截止频率和下截止频率。两个截止频率之间的频率范围称为通频带。

【频率稳定度】振荡器产生的频率由于种种原因而发生变化，这种频率变化的大小与额定频率的比值称为频率稳定度。它是衡量通信系统质量好坏的重要指标。提高频率稳定度多采用参数稳频，晶体稳频及频率合成等。

【残波辐射功率容许限度】系指除基波辐射以外的谐波辐射、寄生辐射和相互调制产生的任何残波辐射功率的最低容许值，以分贝或毫瓦、微瓦表示。

【频带宽度】有时称必要带宽。系指为保证某种发射信息的速率和质量所需占用的频带宽度容许值，以赫（Hz）、千赫（KHz）、兆赫（MHz）表示。

【屏蔽】通常利用铜或铝等低阻材料或磁性材料制成的容器（需良好的接地）将需要隔离的部分全部包起来，将电力线或磁力线的影响限制在某一个范围内，或者使某个指定的空间内防止外部静电感应或电磁感应的影响。

【滤波器】滤波器是对频率有选择作用的一种网络，它能使某一频带的交流电顺利通过，而使其它频率的交流

电受到很大的衰减。

滤波器的种类很多，有带通滤波器、带阻滤波器、高通滤波器、低通滤波器、波形滤波器、LC滤波器、机械滤波器、晶体滤波器和陶瓷滤波器等。

【陷波器】用来滤除某一频率信号的调谐电路。

【发射机输出功率】是指发射机提供给电磁辐射器（天线）的射频功率称为发射机的输出功率。

【发射机的杂散辐射】在标称输出阻抗的负载上测量，发射机载频功率小于25W时，任何一个离散频率的杂散辐射功率不超过2.5ｕW。当发射机的载频功率大于25W时，任何一个离散频率的杂散辐射功率应低于发射载频功率70dB。

【邻频道功率】对于160、450MHz频段，落在邻频道16KHz带内的功率，应较载频功率低70dB。对于900 MHz频段，落在相邻的第二个频道32 KHz带内的功率，应较载频功率低65dB。

【平均功率】发射机在规定的条件下，在比最低调制频率相对应的周期长得多的时间内馈送到规定实验负载上的平均功率。

【峰包功率】发射机在规定的调制条件下，在调制包络峰值处高频一周期内送到规定实验负载上的平均功率。

单边带发射机的额定输出功率以峰包功率标称。

【边带抑制】在单边带信号产生过程中，对不用边带信号的抑制能力称为边带抑制。以不用边带信号电平与有用边带信号电平之比的分贝数表示。

【带外功率】在规定的调制下，发射机总功率中落入标称频率任一边的某些指定频率为中心的一个规定频带内的那一部分功率。

【串音】在一个通路内，由于其它通路信号能量的影响而产生的无用信号。

【噪音、杂音】传输通路或设备中除有用信号外的任何电骚扰。

【信噪比】信号平均功率(S)与噪声平均功率(N)的比值叫信号噪声比，简称信噪比或信杂比。以分贝为单位的信噪比表示式如下：

信噪比（分贝）=10 lg(S/N)

【噪声系数】指在一定条件下，接收机或放大器，输出端的总噪声功率与内部无噪声源时，由于输入端热噪声所引起的输出噪声功率之比。

【失真】是指信号在传输过程中与原有信号或标准相比所发生的偏差。在理想的放大器中，输出波形除放大外，应与输入波形完全相同，但实际上，不能做到输出与输入的波形完全一样，这种现象叫失真，又称畸变。

按波形失真的不同情况，可分为幅度失真、频率失真、相位失真三种。对幅度不同的信号放大量不同称为幅度失真。对频率不同的信号放大量不同称为频率失真。对频率不同的信号，经放大后产生的时间延迟不同称为相位失真（或时延失真）。

幅度失真又称为非线性失真，频率失真和相位失真称为线性失真。

【电平】是一种表示电量（电压、电流或功率）相对大小的量，常用单位为分贝（或奈贝）。通常指定某一电量的数值为标准值，以其它数值和标准值相比的数值来表示电平值。

【音频响应】输入信号电平不变时，在规定的音频范围内，接收机输出电平随音频频率而变化的特性，称为音频响应。以最高电平和最低电平之比的分贝数表示。

【分贝】是分贝尔的简称，等于1贝尔的1/10，用dB表示，是用于衡量放大器或衰减的常用单位。

三、无线电原理

无线电技术的原理基于电磁波理论，即导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。

当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。

无线电最早的应用就是在通信领域，人们可以借助无线电首次远距离传递信息。现代无线通信技术更为发达，空间通信技术日趋成熟。

在日常生活中，移动通信已经必不可少。移动通信经历了1G、2G、3G时代，如今正处于发展4G和5G的时期。从3G时代开始，移动通信真正将人们带人多媒体通信时代，网页、音乐、图片、视频等都可以在智能手机上实现很好的客户体验。

四、无线电应用

1、无线IP技术

无线IP接入技术是接入网的一种新的形式，处在用户终端和骨干网之间，基于TCP/IP协议，将Internet上的各种业务以无线通信的方式延伸到用户终端，无线IP接入系统一般采用点对多点的星形组网方式。

对于固定接入方式，一个无线终端可以连接多个用户终端；而对于移动接入方式，无线终端一般和用户终端集成在一起，即无线终端和用户终端是一一对应。在建网时，无线IP接入系统可以采用多基站的蜂窝结构来扩大系统的覆蓋范围和提高业务密度，当然，无线IP接入系统也可以脱离骨干网而同时组成专用的无线IP通信系统。大家知道，接入网一般只涉及物理层，数据链路层和网络层的相关协议，高层数据传输对接入网来说是透明的。

IP地址是TCP/IP协议中一个非常重要的概念，Internet上所有数据信息的传输和路由都是基于IP地址来实现的，移动IP是用来支持主机移动性的一组网络层协议。所以，TCP/IP协议是针对有线网络而设计的IP地址总是和特定的网络相对应，当一台主机移动其它地方时，将无法使用原来的IP地址进行网络连接和通信，针对这一情况，移动IP采用类似于移动通信中的漫游技术，在实现主机移动后使用原IP地址进行通信的同时，保持了与低层无线传输链路的独立和高层业务应用的相对独立，可以运用于不同类型的无线通信系统。

2、无线业务优化技术。

TCP/IP协议是基于有线网络而设计的，是一种无连接的分组交换技术，并且无逐段链路的差错控制和流量控制，如果直接应用到无线通信系统中由于带宽窄、时延较大、可靠性低，将会导致非常低的服务质量。当前无线业务优化技术措施有两种：

一是在无线传输方面采取适当的改进，二是在IP层以上进行处理以提高系统效率。即对TCP/IP协议以上的会话层或应用层针对无线通信环境对数据进行优化和简化。例如采用WAP（无线应用协议）就是对这种方法的一个具体应用。

3、无线集群系统

无线集群通信系统是指大量无线用户自动共享少量无线信道的系统。在我国无线集群通信系统所使用的频段是800MHz频段。

一般来讲，无线集群系统主要提供系统内部用户之间的相互通信，但也可提供与系统外如市话网的通信。其通信方式有单工也有双工。集群通信系统区别于公众无线电移动通信系统的主要特点是，除了可以提供移动电话的双向通话功能外，还可提供系统内的群（组）呼、全呼；甚至建立通话优先级别，可以进行优先等级呼叫、紧急呼叫等一般移动电话所不具备的通信；提供动态重组、系统内虚拟专网等特殊功能。这些特点特别适合警察、国家安全部门专用通信以及机场、海关、公交运输、抢险救灾等指挥调度需要。所以，在世界各地形成了独立于公众移动通信网之外的专用通信网。

4、蓝牙技术

蓝牙技术是基于WPAN（Wireless Personal Area Network）的无线网络连接技术，采用短程无线电收发技术为固定与移动设备通信环境建立了一个短程无线电的特别连接。它建立一个通用的无线电空中接口以及控制软件的公开标准，使无线通信技术和计算机技术紧密结合，使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下在近距离范围内具有互用、互操作的性能，代替固定与移动通信设备之间的电缆。

Bluetooth（蓝牙）技术是一种发展较为成熟的短距离无线连接技术。其功能是代替线缆，完成短距离无线连接。蓝牙技术可在10m范围内提供1Mbit/s连接速率，它采用同步短数据传输，语音通行控制等技术实现“个人区域网络”中设备对设备的直接最优化，对于小的移动终端如手机（含移动电话）、移动耳机和照相机中的小功率问题，蓝牙技术提供独一无二的处理能力。蓝牙也可以用来为笔记本电脑提供网络连接，为手持设备和智能电话提供网络信息的即时连接。

6、扩频技术

扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication）简称扩频通信，其特点是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽。扩频通信技术在发端以扩频编码进行扩频调制，在收端以相关解调技术收信，这一过程使其具有诸多优良特性：

1）、抗干扰性能好：它具有极强的抗人为宽带干扰、窄带瞄准式干扰、中继转发式干扰的能力，有利于电子反对抗。如果再采用自适应对消、自适应天线、自适应滤波，可以使多径干扰消除，这对军用和民用移动通信是很有利的。

2）、隐蔽性强、干扰小：因信号在很宽的频带上被扩展，则单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低。信号淹没在白噪声之中，别人难于发现信号的存在，再加之不知扩频编码，就更难拾取有用信号。而极低的功率谱密度，也很少对其它电讯设备构成干扰。扩频通信技术把被传送的信号带宽展宽，从而降低了系统在单位频带内的电波“通量密度”，这对空间通信大有好处。国际无线电咨询委员会及国际电信联盟规定了空间通信系统在地面上产生“通量密度”的国际标准，以防止对地面通信的干扰。例如规定在S波段内每4KHz频带内“通量密度”为-154dB/m2。

3）、易于实现码分多址：扩频通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，是否浪费了频谱资源呢？其实正相反，是提高了频带的利用率。正是由于扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。充分利用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同的扩频编码，就可以区别不同用户的信号，众多用户，只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率通信，从而实现了频率复用，使拥挤的频谱得到充分的利用。

常规的无线电通信是在频率上分配（称为频分）或从时间上分配（称为时分）给通信用户，使之在频段上或时间上互不相同，以使彼此互不干扰共用频谱资源。扩频通信是以各用户使用不同的扩频编码来共用同一频率。采用扩频通信多址方式的频谱利用率高于采用频分多址方式的频谱利用率。而且扩频码分多址还易于解决增加新用户的问题。

7、分集技术

移动通信网中如何保证信号传输链路的可靠性，是一项重要指标。为了达到这一目的，可以通过多种技术来实现，从影响接收端信号功率的三个主要因素来分析：第一、自由空间的传播损耗和弥散，这可通过加大发射机功率来改善；第二、地形起伏、建筑物及障碍物的遮挡引起的阴影衰落，这可通过“宏分集”技术来改善；第三、在传输路径中各种物体产生的直射波、反射波和散射波的相互影响，即多径衰落，以及多普勒频移产生的损耗，这可通过“微分集”技术来改善。从以上的分析可以看出，分集技术对改善无线传输链路的性能可以起到很大的作用。

分集技术是指通过查找和利用自然界无线传播环境中独立的（至少是高度不相关的）多径信号来实现，简单的说，如果一条无线传播路径中经历了深度衰落，而另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号，因此可以在多个信号中选择两个或更多的信号进行合并，这样可以同时提高接收端的瞬时信噪比和平均信噪比，一般可提高20dB到30dB。分集技术是移动通信的一种抗衰落技术，是一种用相对较低廉的投资就可以大幅度的改进无线链路性能的强有力的接收技术。分集技术就是利用两个或更多的不相关信号进行处理，不相关信号的采集可以通过空域、时域和频域三种方式实现，具体的实现方法有以下几种：

第一、空间分集。也称天线分集，是移动通信中使用较多的分集形式，简单的说，就是采用多付接收天线来接收信号，然后进行合并。为保证接收信号的不相关性，这就要求天线之间的距离足够大，在理想情况下，接收天线之间的距离只要波长λ的一半就可以了。

第二、极化分集。在移动环境下，空中的水平路径和垂直路径是不相关的，因而信号也呈现不相关的衰落特性。这就可在发射和接收端各装两付天线，一个水平极化天线，一个垂直极化天线，这就可以得到两个不相关的信号。这一技术在蜂窝移动用户激增时，在改进链路的传输效率和提高容量方面有很明显的效果。

第三、角度分集。信号在传输过程中受环境的影响，使得到达接收的信号不可能是同方向的，这样在接收端安装方向性天线就可得到不相关的信号进行合并。

第四、频率分集。理论上，不相关信道产生同样衰落的概率是各自产生的衰落概率的乘积。频率分集是指在多于一个载频上传送信号，其原理是基于在信道相干带宽之外的频率上不会出现同样的衰落。这一技术比空间分集节省天线数目，缺点是不仅需要占用更多的频谱资源，而且需要有和频率分集中采用的频道数相等的若干个接收机，但对于特殊业务，这个费用也许是值得的。这一技术经常用在频分双工（FDM）方式的视距微波链路中，在实际应用中，有一种工作方式被称作1:N保护交换方式。

第五、时间分集。对于一个随机衰落的信号，若对其振幅进行顺序取样，对时间间隔大于相干时间的两个样点是互不相关的。这一技术是指以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号，以便让再次收到的信号有独立的衰落环境，从而产生分集效果。时间分集的性能基本由移动台的运动速度决定，也就是说决定于重复发送信号之间的衰落特性，若移动台是静止的，时间分集就失效了，因为相干时间是和移动台的运动速度成反比的。实践证明，当移动台的运动速度大于40Km/h，时间分集能获得很好的效果。这一技术已经被大量应用于扩频CDMA的RAKE接收机中，以处理多径信号。