《微波通信原理》PPT课件.ppt
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1、第一部分第一部分微波通信基本原理微波通信基本原理NECNEC200620067 74 4目目目目 录录录录1 1微波通信系统简介微波通信系统简介微波通信系统简介微波通信系统简介2 2微波通信系统方框图微波通信系统方框图微波通信系统方框图微波通信系统方框图3 3微波通信系统数字传输系列微波通信系统数字传输系列微波通信系统数字传输系列微波通信系统数字传输系列1 1 微波通信系统简介微波通信系统简介微波站微波站微波站微波站1.1 1.1 什么是微波什么是微波什么是微波什么是微波微波也是无线电波,但它是一个比普通无线电波段的微波也是无线电波,但它是一个比普通无线电波段的微波也是无线电波,但它是一个比普
2、通无线电波段的微波也是无线电波,但它是一个比普通无线电波段的波长更短波长更短波长更短波长更短(频率更高频率更高频率更高频率更高)的波段、故名微波。的波段、故名微波。的波段、故名微波。的波段、故名微波。微波波段的低频端与普通无线电波中超短波的高频端微波波段的低频端与普通无线电波中超短波的高频端微波波段的低频端与普通无线电波中超短波的高频端微波波段的低频端与普通无线电波中超短波的高频端(波长波长波长波长为为为为1m1m,频率为,频率为,频率为,频率为300MHs)300MHs)相毗邻,而高频端则与红外线的低相毗邻,而高频端则与红外线的低相毗邻,而高频端则与红外线的低相毗邻,而高频端则与红外线的低频
3、端频端频端频端(波长为波长为波长为波长为1mm1mm,频率为,频率为,频率为,频率为300GHz)300GHz)相衔接。相衔接。相衔接。相衔接。1.2 1.2 微波在电磁波谱中的位置微波在电磁波谱中的位置微波在电磁波谱中的位置微波在电磁波谱中的位置1.2.1 1.2.1 普通普通普通普通无线电波波段的划分无线电波波段的划分无线电波波段的划分无线电波波段的划分波段名称波段名称波段名称波段名称波长范围波长范围波长范围波长范围频率范围频率范围频率范围频率范围波段名称波段名称波段名称波段名称超长波超长波超长波超长波10105 5 10104 4 mm3k3k30k Hz30k Hz超低频(超低频(超低
4、频(超低频(ULFULF)长波长波长波长波10104 4 10103 3 mm30k30k300k Hz300k Hz低频(低频(低频(低频(LFLF)中波中波中波中波10103 3 10102 2 mm300k300k3M Hz3M Hz中频(中频(中频(中频(MFMF)短波短波短波短波10102 2 10 m10 m3M3M30M Hz30M Hz高频(高频(高频(高频(HFHF)超短波超短波超短波超短波10 10 1 m1 m30M30M300M Hz300M Hz甚高频(甚高频(甚高频(甚高频(VHFVHF)1.2.2 1.2.2 微波微波微波微波波段的划分波段的划分波段的划分波段的划
5、分波段名称波段名称波段名称波段名称波长范围波长范围波长范围波长范围频率范围频率范围频率范围频率范围波段名称波段名称波段名称波段名称分米波分米波1 m 10 cm0.3G3G Hz特高频(特高频(UHF)厘米波厘米波10 cm 1 cm3G30G Hz超高频(超高频(SHF)毫米波毫米波1 cm 1 mm30G300G Hz极高频(极高频(EHF)1.2.3 1.2.3 微波使用频率:微波使用频率:微波使用频率:微波使用频率:300300M Hz to 300G HzM Hz to 300G Hz波长波长:1m1mm频段:频段:L:1.12-1.7G KU:12.4-18G LS:1.7-2.6
6、 G K:18-26G S:2.6-3.95 G Ka:26.5-40G C:3.95-5.85G U:40-60G 波长波长10Km1Km100m10m1m10cm1cm1mm频率频率30KHz300KHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHzLFMFHFVHFUHFSHFEHF微波频段微波频段1.3 1.3 微波的特点和应用微波的特点和应用微波的特点和应用微波的特点和应用1.1.微波在其传播过程中,若所遇物体的几何尺寸大于或可与波长相微波在其传播过程中,若所遇物体的几何尺寸大于或可与波长相 比拟时,就会产生反射,波长越短,传播特性越与几何光学相似比拟时,就会产生反射,
7、波长越短,传播特性越与几何光学相似 (如近于直线传播的持性如近于直线传播的持性)。2.普通无线电波会被高空的电离层所吸收或被反射回来,而微波则普通无线电波会被高空的电离层所吸收或被反射回来,而微波则 能够穿过电离层至外层空间。电视广播、卫星通信、宇宙航行,能够穿过电离层至外层空间。电视广播、卫星通信、宇宙航行,射电天文学,以及受控热核反应中的等离子体的参数测量等,都射电天文学,以及受控热核反应中的等离子体的参数测量等,都 是利用了微波的这一特性才得以实现的;是利用了微波的这一特性才得以实现的;3.微波的频率很高,因此可利用的频带较宽、信息容量大,从而使微波的频率很高,因此可利用的频带较宽、信息
8、容量大,从而使 微波通信得到了广泛的应用和发展。微波通信得到了广泛的应用和发展。1.1.1.1.利用微波作为载体的通信称为微波通信;利用微波作为载体的通信称为微波通信;利用微波作为载体的通信称为微波通信;利用微波作为载体的通信称为微波通信;2.2.2.2.由于波长短绕射能力差由于波长短绕射能力差由于波长短绕射能力差由于波长短绕射能力差,必须在无阻挡的视线内传播必须在无阻挡的视线内传播必须在无阻挡的视线内传播必须在无阻挡的视线内传播 才能完成正常通信才能完成正常通信才能完成正常通信才能完成正常通信(视距传输);视距传输);视距传输);视距传输);3.3.3.3.基带传输信号为数字信号的微波通信是
9、数字微波通信;基带传输信号为数字信号的微波通信是数字微波通信;基带传输信号为数字信号的微波通信是数字微波通信;基带传输信号为数字信号的微波通信是数字微波通信;4.4.4.4.设备体积小,安装容易,投资小,见效快;设备体积小,安装容易,投资小,见效快;设备体积小,安装容易,投资小,见效快;设备体积小,安装容易,投资小,见效快;5.5.5.5.一般基带信号处理在中频完成,再通过频率变换到微波频段;一般基带信号处理在中频完成,再通过频率变换到微波频段;一般基带信号处理在中频完成,再通过频率变换到微波频段;一般基带信号处理在中频完成,再通过频率变换到微波频段;也可以在微波频段直接调制,但调制限于也可以
10、在微波频段直接调制,但调制限于也可以在微波频段直接调制,但调制限于也可以在微波频段直接调制,但调制限于PSKPSKPSKPSK;6.6.6.6.微波通信的理论基础是电磁场理论;微波通信的理论基础是电磁场理论;微波通信的理论基础是电磁场理论;微波通信的理论基础是电磁场理论;1.4 1.4 微波通信微波通信微波通信微波通信的特点的特点的特点的特点1.4.1 不同的传输方法不同的传输方法MUX卫星卫星光缆光缆微波微波同轴电缆同轴电缆MUX 微波设备微波设备电话电话/数据图像等信息数据图像等信息微波设备微波设备电话电话/数据数据/图像等信息图像等信息A 站站B 站站数字微波点对点传输模型数字微波点对点
11、传输模型微波微波设备设备电话电话/数据数据图像等信息图像等信息微波微波设备设备微波微波设备设备微波微波设备设备电话电话/数据数据图像等信息图像等信息B站(中继)站(中继)C站(端)站(端)中继传输中继传输A站(端)站(端)微波站分类微波站分类微波站分类微波站分类分类分类分类分类.swf.swf终端站终端站终端站终端站中继站中继站中继站中继站枢纽站枢纽站枢纽站枢纽站 背靠背天背靠背天背靠背天背靠背天线线线线 反射板反射板反射板反射板有源有源有源有源无源无源无源无源 再生中继再生中继再生中继再生中继基带转接基带转接基带转接基带转接.swfswf 中频中继中频中继中频中继中频中继中频转接中频转接中频
12、转接中频转接.swfswf 射频中继射频中继射频中继射频中继微波转接微波转接微波转接微波转接.swfswf分路站分路站分路站分路站 一一一一些些些些链链链链路路路路中中中中间间间间被被被被阻阻阻阻挡挡挡挡,且且且且这这这这条条条条链链链链路路路路不不不不是是是是很很很很长长长长,我我我我们们们们通通通通常常常常在在在在靠靠靠靠近近近近其其其其中中中中一一一一个个个个站站站站点点点点的的的的地地地地方方方方找找找找一一一一个个个个无无无无源源源源中中中中转转转转站站站站,利利利利用用用用折折折折射射射射进进进进行无源接力。行无源接力。行无源接力。行无源接力。Td1d2R无源中继无源中继背靠背无源
13、背靠背无源背靠背无源背靠背无源这种情况往往用大这种情况往往用大口径天线,天线调口径天线,天线调整要借助于仪表。整要借助于仪表。费时较长费时较长近端距离要小于近端距离要小于5KM反射板无源反射板无源反射板无源反射板无源全程自由空间损耗为:全程自由空间损耗为:(km)(km)其中其中 a 为反射板有效面积为反射板有效面积面积面积A无源中继站(实物照片)无源中继站(实物照片)反射板式无源中继站反射板式无源中继站Plane reflectors双抛物面无源中继站双抛物面无源中继站Parabolic reflectors应用范围应用范围宏蜂窝、微蜂窝网络传输宏蜂窝、微蜂窝网络传输 专用网专用网接入网接入
14、网临时话音或数据链路临时话音或数据链路传输线的备份传输线的备份 微波传输通道系统组网图微波传输通道系统组网图光纤、微波传输方式比较光纤、微波传输方式比较光纤、微波传输方式比较光纤、微波传输方式比较光光光光 纤纤纤纤微微微微 波波波波传输媒介传输媒介传输媒介传输媒介光纤光纤光纤光纤自由空间自由空间自由空间自由空间抗自然灾害能力抗自然灾害能力抗自然灾害能力抗自然灾害能力弱弱弱弱强强强强灵活性灵活性灵活性灵活性较低较低较低较低高高高高建设费用建设费用建设费用建设费用高高高高低低低低建设周期建设周期建设周期建设周期长长长长短短短短传输速率传输速率传输速率传输速率频带宽、速率高频带宽、速率高频带宽、速率
15、高频带宽、速率高频带窄、速率低频带窄、速率低频带窄、速率低频带窄、速率低设备连接设备连接设备连接设备连接0.6m0.6m 天线天线室外单元室外单元(ODUODU)天线抱杆天线抱杆室内单元室内单元(IDUIDU)中频电缆中频电缆(同轴型同轴型)天线和馈线(波导)天线和馈线(波导)主电源主电源:发电机或发电机或太阳能太阳能蓄电池蓄电池动力房动力房微波设备微波设备抛物面天线抛物面天线波导波导铁塔铁塔D 100 m无源反射板无源反射板禁航灯禁航灯防雷器防雷器机房机房AUXEPXTxRxTxRx充气机充气机椭圆波导椭圆波导使用范围使用范围:室外安装室外安装(波导密封波导密封)损耗损耗:通用标准波导通用标
16、准波导A.dB/米米r F Ghz100塑料封装塑料封装半刚性铜带椭圆波导半刚性铜带椭圆波导长度长度:120 m波导密封单元波导密封单元马达马达告警告警(T.S)阀阀压缩压缩输入输入过滤过滤0-250mbar压力表压力表密封切换密封切换压力启动压力启动最大密封压力最大密封压力告警压力告警压力干燥济干燥济:50 mbars:75 mbars:40 mbars到波导到波导分体式微波设备系统结构分体式微波设备系统结构避雷器避雷器接地装置接地装置地气地气ODUIDU同轴电缆同轴电缆接地电阻小接地电阻小于于10欧姆欧姆ODU的接地线应接到铁塔的角钢上,的接地线应接到铁塔的角钢上,其接地电阻小于其接地电阻
17、小于10欧姆欧姆地线的接地电阻应小于地线的接地电阻应小于10欧姆欧姆铁塔的接地电阻应小于铁塔的接地电阻应小于10欧姆欧姆IDU的接地的接地拉线塔拉线塔Ga=20lgDa+20lgf+20.4+10lgAGa为天线增益(dB);Da为天线口径(m);f为工作频率(GHz);A为天线效率,可取50%70%。增益:增益:实例:D0.6M F=13GHzG=35dBi (VHP2-130,35.5dBi)抛物面天线抛物面天线高性能天线高性能天线:减小背面辐射减小背面辐射和和 副辨辐射副辨辐射 15 dB)风力改善风力改善:0.6M:230 km(64m/s)1.8M :190 km(53m/s)抛物面
18、天线抛物面天线抛物面天线抛物面天线抛物面抛物面反射器反射器极化极化r.H极化极化.V天线屏蔽天线屏蔽器器(减小背面辐射减小背面辐射和副辨辐射和副辨辐射 15 dB)3 dB 58 /R(均匀反射均匀反射)Gain=10 log 0.55()2R极化去耦极化去耦 H/V,XPD 30 dB2TRTR高性能天线高性能天线边围边围+屏蔽器屏蔽器+站点和通信站点和通信方位角方位角加固杆加固杆天线天线可调节杆可调节杆固定杆固定杆顶视图顶视图防护罩防护罩天线辐射图方向性图天线辐射图方向性图天线辐射图方向性图天线辐射图方向性图天线方向性图天线方向性图天线方向性图天线方向性图天线的极化天线的极化天线的极化天线
19、的极化n n线极化:水平极化和垂直极化线极化:水平极化和垂直极化线极化:水平极化和垂直极化线极化:水平极化和垂直极化 (以电场方向为参考)(以电场方向为参考)(以电场方向为参考)(以电场方向为参考)天线参数天线参数天线参数天线参数频段频段天线口径天线口径增益增益典型性能典型性能传输媒质传输媒质传输媒质传输媒质,大气大气大气大气,链路链路链路链路,时间时间时间时间,高度高度高度高度,气候等。气候等。气候等。气候等。微波传播必须采用直射波,接收点的场强是直射空间波与地面反微波传播必须采用直射波,接收点的场强是直射空间波与地面反微波传播必须采用直射波,接收点的场强是直射空间波与地面反微波传播必须采用
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