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翁木云:博士,空军工程大学副教授、硕士生导师。近五年来参加科研项目8项,其中国防预研项目3项,国家863和973项目各1项。出版著作5部;在核心刊物发表学术论文12篇,其中SCI 收录1篇,EI、ISTP检索3篇。
目    录
第1章  绪论 1
1.1  电磁频谱及其特性 1
1.1.1  电磁频谱 1
1.1.2  电磁频谱划分 2
1.1.3  电磁频谱特性 3
1.2  电磁空间与电磁环境 5
1.2.1  电磁空间 5
1.2.2  电磁环境 6
1.3  电磁频谱管理基本概念 9
1.3.1  电磁频谱管理的定义和特点 9
1.3.2  电磁频谱管理的主要内容 10
1.3.3  电磁频谱管理的地位和作用 11
1.4  电磁频谱管理发展历史 12
1.4.1  国外电磁频谱管理及其发展 12
1.4.2  我国电磁频谱管理发展历史 15
第2章  电波传播 18
2.1  地球大气层和电离层 18
2.1.1  大气层 18
2.1.2  电离层 19
2.2  电波传播方式 24
2.2.1  地波(地表面波)传播 24
2.2.2  天波传播 25
2.2.3  视距传播 26
2.2.4  散射传播 26
2.2.5  波导电波传播 26
2.2.6  各波段电波传播特性及代表性业务表 27
2.3  自由空间传播 29
2.3.1  自由空间传播时的场强及接收功率 29
2.3.2  自由空间传播损耗 30
2.4  地波传播及场强计算 30
2.4.1  地球表面的特性 31
2.4.2  地波沿平面地面传播时场强的计算 32
2.4.3  地波沿球形地面传播时场强的计算 33
2.4.4  地下和水下传播 36
2.5  天波传播及场强计算 39
2.5.1  电波在电离层中的传播 39
2.5.2  短波天波传播 42
2.5.3  中、长波天波场强计算 47
2.5.4  短波天波场强计算 48
2.6  视距传播及计算 49
2.6.1  视线距离 49
2.6.2  地形地貌对微波传播的影响 51
2.6.3  低空大气层对微波传播的影响 54
2.7  对流层散射的传播损耗计算 58
2.8  常用传播模型 59
2.8.1  传播模型的选择 60
2.8.2  奥村-哈塔(Okumura-Hata)模型 60
第3章  电磁频谱管理机构及法规标准 62
3.1  国际电信联盟 62
3.1.1  国际电信联盟成立发展 62
3.1.2  国际电信联盟组织结构 63
3.1.3  国际电联的宗旨与职能 64
3.1.4  国际频率登记 65
3.2  国家无线电管理机构 66
3.2.1  组织结构 66
3.2.2  主要职责 67
3.3  国际法规及建议 69
3.3.1  《无线电规则》 69
3.3.2  ITU-R建议 70
3.4  国家法规制度 71
3.4.1  《中华人民共和国无线电管理条例》 72
3.4.2  《中华人民共和国无线电频率划分规定》 72
3.4.3  《中华人民共和国无线电管制规定》 73
3.4.4  《业余无线电台管理办法》 74
3.5  技术标准 79
第4章  频率管理 82
4.1  频率划分 82
4.1.1  无线电业务 83
4.1.2  国际频率划分 86
4.1.3  我国频率划分 88
4.2  频率规划 91
4.2.1  频率规划的原则 91
4.2.2  频率规划的程序 92
4.2.3  频率规划的分类 93
4.2.4  频率规划的内容 94
4.3  频率分配 97
4.4  频率指配 100
4.4.1  频率指配方法 100
4.4.2  频率指配工作程序 104
4.4.3  频率指配的权限和要求 104
4.5  卫星轨道/频率资源管理 105
4.5.1  卫星轨道/频率资源管理的内容 105
4.5.2  国际电联的卫星网路运行规定 107
4.5.3  我国设置卫星网络空间电台管理规定 108
4.5.4  卫星网络空间电台执照 111
第5章  无线电台站设备管理 113
5.1  台站设置管理 113
5.1.1  台站设置审批权限 113
5.1.2  台站设置管理程序 114
5.1.3  电台执照 115
5.1.4  电磁兼容分析 116
5.2  台站使用管理 118
5.2.1  使用管理的主要内容 118
5.2.2  使用管理方法 119
5.2.3  使用管理要求 120
5.3  台站资料管理 121
5.3.1  数据库的作用 121
5.3.2  数据库的内容 121
5.3.3  资料管理的方法和要求 122
5.4  无线电设备管理 123
5.4.1  管理方法 123
5.4.2  型号核准 124
5.4.3  辐射电磁波的非无线电设备管理 127
第6章  常用参数的概念和计算 128
6.1  电磁波属性 128
6.2  分贝(dB)单位 129
6.3  增益G(或衰减L) 132
6.4  天线增益 132
6.5  天线因子 134
6.6  功率与功率密度 135
6.7  噪声系数与灵敏度 136
第7章  噪声与干扰 139
7.1  无线电干扰的概念 139
7.2  噪声 139
7.2.1  噪声的分类与特性 139
7.2.2  人为噪声 140
7.3  同频干扰 142
7.4  邻道干扰 142
7.5  互调干扰 144
7.5.1  互调干扰的基本概念及分类 144
7.5.2  发射机的互调干扰 145
7.5.3  接收机的互调干扰 149
7.5.4  无三阶互调的频道组 150
7.6  阻塞干扰 153
7.7  带外干扰 155
第8章  无线电监测与干扰查处 157
8.1  监测的概念、目的和作用 157
8.2  监测的基本内容 158
8.3  监测系统设备 160
8.4  干扰查处 168
8.5  干扰分析判别 170
第9章  无线电测向定位 174
9.1  概述 174
9.1.1  相关概念 174
9.1.2  无线电测向的主要用途 176
9.1.3  无线电测向技术起源与发展 178
9.2  测向设备的组成与分类 181
9.2.1  测向设备的组成 181
9.2.2  测向设备的分类 182
9.2.3  测向机的主要性能指标 184
9.3  无线电测向技术体制 187
9.3.1  比幅测向法 187
9.3.2  沃特森-瓦特(含角度计和交叉环)测向法 192
9.3.3  乌兰韦伯测向法 195
9.3.4  干涉仪测向法 197
9.3.5  相关干涉仪测向法 201
9.3.6  多普勒测向法 203
9.3.7  时差测向法 206
9.3.8  空间谱估计测向法 208
9.4  无线电定位 214
9.4.1  一点定位原理 215
9.4.2  交叉定位原理 216
9.4.3  动态定位原理 221
9.4.4  到达时间差(TDOA)定位 222
9.4.5  其他无源定位方法简介 227
第10章  频谱参数监测 229
10.1  测量原理 229
10.1.1  时域和频域测量 229
10.1.2  幅度和相位域(矢量)测量 231
10.1.3  FFT分析 231
10.2  频率测量 234
10.2.1  传统频率测量方法 235
10.2.2  基于DSP的频率测量方法 241
10.2.3  频率测量的精度 244
10.2.4  用于频率测量的信号发生器 246
10.3  场强和功率密度测量 247
10.3.1  电磁场场强 247
10.3.2  场强或功率密度的测量设备 248
10.3.3  测量的频率范围和天线 249
10.3.4  测量场地的选择 250
10.3.5  测量室和设备 252
10.3.6  测量方法 254
10.3.7  测量精度 258
10.3.8  测量设备和天线的校准 259
10.3.9  测量结果的评估、处理及文件编制 261
10.4  带宽测量 262
10.4.1  带宽定义 263
10.4.2  带宽测量方法 264
10.4.3  带宽测量的条件 268
10.4.4  对带宽测量设备的要求 270
10.5  调制测量 271
10.5.1  幅度调制的远距离测量 271
10.5.2  角度调制的远距离测量 273
10.5.3  数字调制的监测 275
10.5.4  扩频信号的测量 275
10.6  频谱占有度测量 278
10.6.1  频谱占用度测量目的 278
10.6.2  频谱占用度测量技术 278
10.6.3  频谱占用度监测接收机 279
10.6.4  30 MHz以下频段的测量 279
10.6.5  30 MHz以上频段的测量 280
10.6.6  频段占用度的测量 282
10.6.7  占用度数据的显示和分析 283
第11章  频谱参数检测 285
11.1  概述 285
11.1.1  检测的分类 285
11.1.2  检测的主要内容 285
11.1.3  检测的一般步骤 286
11.2  检测要求 287
11.3  检测的主要频谱参数 288
11.4  主要频谱参数的检测方法 290
11.4.1  测量方式 290
11.4.2  发射频率范围 291
11.4.3  发射频率容限 291
11.4.4  功率测量 292
11.4.5  发射带宽测量 294
11.4.6  邻道功率测量 294
11.4.7  带外域发射功率测量 299
11.4.8  杂散发射功率测量 299
11.4.9  接收机邻道抑制测量 301
11.4.10  接收机互调响应抑制 301
11.4.11  接收机杂散响应抑制 302
11.4.12  接收机传导杂散发射功率 303
11.5  测量中的不确定度分析 303
11.5.1  名词术语 303
11.5.2  涉及到的基本理论 304
11.5.3  功率测量中的不确定度分析实例 306
11.5.4  传导杂散发射测量的不确定度 308
11.5.5  频率测量的不确定度 309
第12章  典型调制信号及其频谱 310
12.1  模拟调制 310
12.1.1  幅度调制(AM) 310
12.1.2  角度调制FM和PM 312
12.1.3  其他模拟调制 314
12.2  数字调制 315
12.2.1  幅移键控(ASK) 317
12.2.2  频移键控(FSK) 317
12.2.3  相移键控(PSK) 318
12.2.4  正交幅度调制(QAM) 319
12.2.5  编码正交频分复用(COFDM) 320
12.2.6  数字电视 320
12.2.7  数字音频广播(DAB) 321
12.3  扩频调制 322
12.3.1  直扩DSSS 322
12.3.2  跳频FHSS 323
习题 326
附录A  频谱管理的术语与定义 331
附录B  保护频率和频段 341
参考文献 343
《通信与导航系列规划教材》总序
互联网和全球卫星导航系统被称为是二十世纪人类的两个最伟大发明,这两大发明的交互作用与应用构成了这套丛书出版的时代背景。近年来,移动互联网、云计算、大数据、物联网、机器人不断丰富着这个时代背景,呈现出缤纷多彩的人类数字化生活。例如,基于位置的服务集成卫星定位、通信、地理信息、惯性导航、信息服务等技术,把恰当的信息在恰当的时刻、以恰当的粒度(信息详细程度)和恰当的媒体形态(文字、图形、语音、视频等)、送到恰当的地点、送给恰当的人。这样一来通信和导航就成为通用技术基础,更加凸显了这套丛书出版的意义。
由空军工程大学信息与导航学院组织编写的14部专业教材,涉及导航、密码学、通信、天线与电波传播、频谱管理、通信工程设计、数据链、增强现实原理与应用等,有些教材在教学中已经广泛采用,历经数次修订完善,更趋成熟;还有一些教材汇集了学院近年来的科研成果,有较强的针对性,内容新颖。这套丛书既适合各类专业技术人员进行专题学习,也可作为高校教材或参考用书。希望丛书的出版,有助于国内相关领域学科发展,为信息技术人才培养做出贡献。
中国工程院院士:李德毅
第2版前言
自本书第一版出版以来,电磁频谱(无线电)管理与监测发展迅猛,新制定或更新了不少管理方面的法规制度和技术标准。监测技术和设备也发展很快,不断推陈出新,用频系统和设备更是飞速发展。用频需求增长迅速,供需矛盾更加尖锐,干扰影响日益严重。为了更好地满足广大读者的需求,我们在第一版的基础上,结合多年的教学科研实际,参考频谱管理与技术方面的最新资料,对书中主要内容进行了全面的更新和修订。
本书第2版共12章,主体可分为频谱管理和频谱监测两大部分,其中第1~5章为频谱管理部分,第6~12章为频谱监测部分。具体如下:第1章介绍电磁频谱、电磁空间、电磁环境、电磁管理等基本概念,以及国内外电磁管理的发展情况。第2章介绍各波段电磁波的传播特性和场强计算;第3章介绍国际电信联盟、国家无线电管理机构的组织结构及主要职责,以及有关频谱管理的国际、国内法规与技术标准;第4章介绍无线电频率的划分、规划、分配、指配与卫星轨道资源管理;第5章介绍无线电台站的设置、使用与资料,以及无线电设备的型号核准等;第6章介绍频谱监测常用参数的概念和计算方法;第7章介绍噪声以及各种无线电干扰产生与消除的基本原理;第8章介绍无线电监测的基本内容、系统设备组成分类,以及干扰分级、干扰查处原则程序与干扰分析判断方法;第9章介绍无线电测向系统的组成分类,以及各种测向技术体制与无线电定位原理;第10章介绍频谱监测中所涉及的主要参数的测量原理、方法和设备要求;第11章介绍频谱检测中所涉及的主要参数的测量方法和步骤;第12章简要介绍各种调制信号及其频谱特性,方便于频谱监测时对信号的分析识别。另外,附录A为频谱管理的常用术语与定义;附录B为国际保护频率,包括遇险和安全通信频率、(卫星)标准频率和时间信号业务频段。
本书可作为频谱管理、无线电监测、电子对抗、通信工程、频谱工程等相关专业或方向的高年级本科生和研究生教材,也可作为从事与频谱管理与监测有关的管理人员和工程技术人员的参考书或案头常备手册。
本书由翁木云主编,其中第1、3、4、9、11章、习题、附录A由翁木云修订,第2、5、12章、附录B由吕庆晋修订,第6、7章由谢绍斌修订,第8、10章由刘正锋修订。全书由翁木云统稿。
本书在编写和修订过程中得到了空军工程大学信息与导航学院和空军电磁频谱管理中心的领导和同事们的支持和帮助,特别是得到了黄国策、郭建新两位教授的热情帮助和指导,沈国勤、李昊成、臧帆、王锋、黄清艳、狄闵珉、刘芸江等同志提供了宝贵的资料和修改意见,书中还引用了其他作者的一些研究内容和研究成果,在此表示衷心的感谢。
频谱管理与监测发展非常迅速,由于编著者水平有限,书中难免有不妥之处,恳请各位读者和同行批评指正。
编著者
2016年10月
第1版前言
随着社会信息化进程的加快,各种通信、广播、电视、雷达、导航、遥测遥控、射电天文等无线电业务的需求迅速增长,电磁环境越来越复杂,电磁频谱供需矛盾日益尖锐。电磁频谱资源与水、土地、矿藏等资源一样,是人类共享的有限自然资源,也是关系国民经济和社会可持续发展的重要战略资源。合理、有效、经济地使用电磁频谱资源,保障各种用频业务的正常开展,维护空中电波秩序,直接关系到国家的政治、经济、军事和文化发展。因此,为了适应国家和军队对电磁频谱管理(也称无线电管理)实践的需要,强化电磁频谱意识,普及电磁频谱知识,提高电磁频谱管理与监测水平,我们编著了这本书。
本书强调系统性、理论性和工程应用的实践性,全面介绍了频谱管理和频谱监测的基本理论知识和工程实践知识,详细描述了频谱管理的内容、过程、方法和手段,以及频谱监测、检测、测量所涉及的主要参数的测试原理、方法和要求。
本书共13章,分为频谱管理和频谱监测两部分。其中频谱管理部分共5章(第1~5章),包括电磁频谱管理的基本概念,各波段电磁波的传播特性及场强计算,国际、国家及军队电磁频谱管理机构,无线电频率的划分、规划、分配、指配与卫星轨道管理,以及用频台站设备管理。频谱监测部分共8章(第6~13章),包括频谱监测常用参数的概念及计算,噪声与各种无线电干扰,无线电监测的基本概念,无线电测向系统的组成及各种测向技术体制,无线电定位原理和卫星定位,频谱监测中所涉及的主要参数的测量方法和要求,无线电设备(特别是发射机)的参数检测方法和过程,以及各种调制信号及其频谱特性。
本书可作为电磁频谱管理、无线电监测、频谱工程、通信侦查、电子对抗、通信工程及相关专业或方向的高年级本科生和研究生(包括工程硕士)的教材,也可作为从事与电磁频谱管理与监测有关的工程技术人员和管理人员的参考书或案头常备的查询手册。
本书由翁木云主持编写,其中第1、2、6、8、9、11章、习题、附录A由翁木云编写,第3、4章、附录B、附录C由张其星编写,第5、10章由谢绍斌编写,第7章由刘芸江编写,第12章由刘正锋编写,第13章由计同钟编写。全书由翁木云统稿。
本书由国家无线电监测中心李明高工担任主审,他在百忙之中审阅了本书的主要内容和提纲,并提出了一些中肯的意见和建议,特此致谢。
本书的出版得到了空军工程大学电讯工程学院许多同志的支持和帮助,特别是得到了黄国策、达新宇两位教授的热情帮助和指导,吕庆晋提供了许多宝贵资料,书中还引用了其他作者的一些内容和研究成果,在此表示衷心的感谢。
频谱管理与监测发展非常迅速,由于编著者水平有限,书中难免有错误和失之偏颇之处,敬请各位读者批评指正。
阅读这本书的过程,对我而言,更像是一场探索之旅。每一章都像一个新发现的岛屿,我在这上面停留,了解它的独特风貌,然后继续航行。我尤其对书中关于频谱效率提升和新技术应用的讨论印象深刻。在日益增长的无线通信需求下,如何更有效地利用有限的频谱资源,是一个巨大的挑战。《频谱管理与监测(第2版)》为我提供了多个角度的思考,从动态频谱共享到认知无线电,这些前沿技术让我看到了频谱管理未来的无限可能,也感受到了技术进步带来的强大驱动力。
评分我通常在深夜,伴着柔和的台灯光,沉浸于书本的海洋。这一次,《频谱管理与监测(第2版)》带我进入了一个我从未真正深入了解过的领域。它并非那种轻松愉悦的读物,需要我全神贯注,细细揣摩每一个概念,每一个术语。当我读到关于频谱划分和分配的章节时,我仿佛看到了一个巨大的、无形的棋盘,上面有着无数的格子,每一个格子都代表着一种特定的频率,而这些格子又被精心地规划,分配给不同的用途:广播电视、移动通信、航空航天、卫星服务,甚至还有我们日常使用的Wi-Fi。这种精密的规划,让我不禁惊叹于人类在管理如此抽象且宝贵的资源时所付出的智慧和努力。
评分这本书带给我的,不仅仅是知识的增长,更是一种思维方式的启发。在理解了频谱管理和监测的复杂性和重要性之后,我开始重新审视周围的世界。手机信号的稳定,Wi-Fi的顺畅,甚至广播电视的清晰播放,背后都有着看不见的“规则”在默默运行。这本《频谱管理与监测(第2版)》让我明白,那些我们习以为常的便捷,实际上是无数技术专家、管理人员和政策制定者共同努力的结果。它让我对“秩序”和“和谐”在现代社会中的重要性有了更深的认识。
评分作为一名对事物原理有强烈探究精神的读者,我对书中对频谱监测的理论基础和数学模型部分尤为关注。它不仅仅描述了“是什么”,更深入地探讨了“为什么”和“如何”。通过对信号处理、统计学原理的介绍,我更清晰地理解了监测设备是如何从复杂的电磁信号中提取有用信息的,又是如何进行精确的测量和分析的。虽然有些数学公式我需要反复推敲,但这正是这本书的价值所在——它提供的是严谨的学术支持,而非浅尝辄止的介绍。
评分坦白说,一开始我对“频谱管理”这个词汇感到有些枯燥和遥远,以为会是一本充斥着枯燥法规和晦涩概念的书。然而,《频谱管理与监测(第2版)》却颠覆了我的这种预设。书中运用了大量的图表、案例分析,将抽象的理论知识变得生动形象。例如,在讲述频率划分时,它会结合实际的通信系统,解释不同频段的特性如何适合特定的应用,比如低频段适合长距离传播,而高频段则能承载更大的数据量。这种“寓教于乐”的方式,让我在不知不觉中掌握了关键知识点。
评分在阅读《频谱管理与监测(第2版)》的过程中,我最大的感受之一就是其内容的全面性和深度。它涵盖了频谱管理从宏观的政策法规制定,到微观的技术实现和应用。对于频谱的划分、分配、使用、监测以及干扰处理等各个环节,都进行了详尽的阐述。尤其是在国际频谱管理章节,让我了解到了不同国家和地区在频谱管理方面的差异和合作,以及国际电信联盟(ITU)在其中扮演的重要角色。这让我对全球频谱管理体系有了更宏观的认识。
评分作为一个对技术细节有着强烈探求欲的读者,我特别喜欢书中对频谱监测技术部分的深入阐述。它不仅仅停留在理论层面,而是详细地介绍了各种监测设备的工作原理、技术指标,以及实际应用场景。我仿佛亲眼看到了那些高科技的监测站,它们如何在复杂的电磁环境中捕捉、分析频谱使用情况,如何识别非法信号,如何定位干扰源。这种对实践操作的细致描绘,让我能够更直观地理解频谱管理并非纸上谈兵,而是需要强大的技术支撑和精密的仪器设备。
评分我是一个对事物发展脉络有着强烈兴趣的读者。在阅读《频谱管理与监测(第2版)》时,我特别关注书中对频谱管理技术发展历程的回顾和展望。它不仅仅介绍了当前的技术现状,还追溯了频谱管理理念和技术是如何随着通信技术的发展而演变的。从早期的模拟通信到如今的5G、6G,频谱管理策略也随之不断调整和优化。这种对历史的梳理和对未来的预测,让我对这个领域有了更深刻的理解,也感受到了技术发展的日新月异和挑战与机遇并存。
评分这本书,初次翻阅,就被它那厚重的纸张和沉甸甸的分量所吸引,仿佛捧着的是一座知识的宝库,而非一本寻常的书籍。封面上“频谱管理与监测(第2版)”几个大字,透露出其专业性和权威性。我一直对无线电通信及其背后的种种规则和技术充满好奇,而频谱,无疑是这个领域最核心、最稀缺的资源。想象一下,无处不在的无线电波,它们如何被分配、如何被管理,又如何确保不被随意侵占和干扰,这一切都显得神秘而又至关重要。这本书无疑打开了我窥探这一神秘世界的一扇窗。
评分我是一个非常注重实践性知识的学习者,所以当我在《频谱管理与监测(第2版)》中看到大量关于频谱监测实际操作的案例和流程时,我感到非常兴奋。书中详细描述了从现场勘查、设备部署到数据采集、报告撰写的全过程,甚至还涉及到了相关的法律法规和国际标准。这对于我这样希望将理论知识应用于实际工作的人来说,无疑是一份宝贵的指南。它让我看到了理论与实践之间紧密的联系,也为我指明了未来学习和发展的方向。
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