微波通信原理.pptx

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1、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4 4 爱立信微波的实际应用爱立信微波的实际应用第1页/共43页1 1 微波通信系统简介微波通信系统简介第2页/共43页微波站微波站第3页/共43页微波的定义微波是一种电磁波，从广义上讲，频率从300MHZ300GHZ，微波通信使用频率范围3GHZ30GHZ根据微波传播的特点，可使其为平面波第4页/共43页微波通信的发展历程微波传

2、输中，微波传输中，10M10M以下为小容量，以下为小容量，10M100M10M100M为中容量，大于为中容量，大于100M100M为为大容量大容量第5页/共43页数字微波通信系统 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；基带传输信号为数字信号的微波通信是数字微波通基带传输信号为数字信号的微波通信是数字微波通信；信；一般基带信号处理在中频完成，再通过频率变换到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；微波频段；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；微波通信的理论基础是电磁场理论；微波通信的理论

3、基础是电磁场理论；数字微波通信系统是指利用微波（射频）携带，通过大气传输的一种数字微波通信系统是指利用微波（射频）携带，通过大气传输的一种方式。方式。第6页/共43页微波使用频率：微波使用频率：300300M Hz to 300G HzM Hz to 300G Hz波长：1m1mm频段：UHF:0.3-1.12G X：8.2-12.4G L:1.12-1.7G KU：12.4-18G LS：1.7-2.6 G K:18-26G S：2.6-3.95 G Ka:26.5-40G C：3.95-5.85G U:40-60G XC：5.85-8.2G 波长波长10Km1Km100m10m1m10cm

4、1cm1mm频率频率30KHz300KHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHzLF低低频MF中中频HF高高频VHF甚高甚高频UHFSHFEHF微波频段微波频段第7页/共43页每个频段中定义的各种子频率范围，多种收发间隔个波道间隔第8页/共43页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 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 (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 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 是利用

5、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 微波通信得到了广泛的应用和发展。微波的特点和应用第9页/共43页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第10页/共43页 微波设备电话/数据图像等信息微波设备电话/数据/图像等信息A 站B 站数字微波点对点传输模型第11页/共43页微波设备电话/数据图像等信息微波设备微波设备微波设备电话/数据图像等信息B站（中继）C站（端）中继传输A站（端）第12页/共43页微波站分类微波站分类终端站终端站中继站中继站枢纽站枢纽站 背靠背天线背靠背天线 反射板反射板有源有源无源

6、无源 再生中继再生中继 中频中继中频中继 射频中继射频中继分路站分路站第13页/共43页 一一些些链链路路中中间间被被阻阻挡挡，且且这这条条链链路路不不是是很很长长，我我们们通通常常在在靠靠近近其其中中一一个个站站点点的的地地方方找找一一个个无无源源中中转转站站，利利用用折折射射进进行无源接力。行无源接力。Td1d2R无源中继第14页/共43页无源中继站（实物照片）反射板式无源中继站Plane reflectors双抛物面无源中继站Parabolic reflectors第15页/共43页应用范围宏蜂窝、微蜂窝网络传输 专用网接入网临时话音或数据链路传输线的备份 第16页/共43页微波传输通道

7、系统组网图第17页/共43页光纤、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、速率低第18页/共43页设备连接设备连接设备连接设备连接0

8、.6m0.6m 天线天线室外单元(ODUODU)室内单元(IDUIDU)中频电缆(同轴型)第19页/共43页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小于0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的接地的接地第20页/共43页拉线塔拉线塔第21页/共43页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 d

9、B)风力改善风力改善:0.6M:230 km(64m/s)1.8M :190 km(53m/s)抛物面天线抛物面天线第22页/共43页天线的极化天线的极化 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）第23页/共43页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直射波，接

10、收点的场强是直射空间波与地面反射波的叠加。传播媒介质是地面上的低空大气层和路由上的地面、射波的叠加。传播媒介质是地面上的低空大气层和路由上的地面、射波的叠加。传播媒介质是地面上的低空大气层和路由上的地面、射波的叠加。传播媒介质是地面上的低空大气层和路由上的地面、地物。当时间地物。当时间地物。当时间地物。当时间(季节、昼夜等季节、昼夜等季节、昼夜等季节、昼夜等)和气象和气象和气象和气象(雨、雾、雪等雨、雾、雪等雨、雾、雪等雨、雾、雪等)条件发生变化条件发生变化条件发生变化条件发生变化时，大气的温度、湿度、压力和地面反射点的位置、反射系数等时，大气的温度、湿度、压力和地面反射点的位置、反射系数等时

11、，大气的温度、湿度、压力和地面反射点的位置、反射系数等时，大气的温度、湿度、压力和地面反射点的位置、反射系数等也将发生变化。这必然引起接收点场强的高低起伏变化。这种现也将发生变化。这必然引起接收点场强的高低起伏变化。这种现也将发生变化。这必然引起接收点场强的高低起伏变化。这种现也将发生变化。这必然引起接收点场强的高低起伏变化。这种现象，叫做电波传播的衰落现象。显然衰落现象具有很大的随机性。象，叫做电波传播的衰落现象。显然衰落现象具有很大的随机性。象，叫做电波传播的衰落现象。显然衰落现象具有很大的随机性。象，叫做电波传播的衰落现象。显然衰落现象具有很大的随机性。衰落第24页/共43页衰落类型衰落

12、类型1.1.多径衰落多径衰落2.K2.K型衰落型衰落3.3.波导型衰落波导型衰落4.4.雨衰雨衰第25页/共43页 多径衰落多径衰落 由于折射波，反射波，散射波等多途径传播引起的衰落。多径衰落周期较短由于折射波，反射波，散射波等多途径传播引起的衰落。多径衰落周期较短一般为几秒。多径衰落又叫频率选择性衰落。合成波的电平比正常传输低称一般为几秒。多径衰落又叫频率选择性衰落。合成波的电平比正常传输低称为下衰落，比正常传输高称为上衰落。为下衰落，比正常传输高称为上衰落。地面大气不均匀水面光滑地面是主要原因第26页/共43页 KK型衰落型衰落 由于折射系数（由于折射系数（KK）的变化，使直射波和地面反射

13、波相干涉而）的变化，使直射波和地面反射波相干涉而 产生的衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻挡产生的衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻挡 而发生的绕射性衰落。这种衰落的周期较长，约几分钟。而发生的绕射性衰落。这种衰落的周期较长，约几分钟。还是气候原因第27页/共43页 波导型衰落波导型衰落在无风的气候，在平原和水网地区，容易形成接近地面在无风的气候，在平原和水网地区，容易形成接近地面的波导层，使波束发生汇聚或发散而导致衰减性衰落。这的波导层，使波束发生汇聚或发散而导致衰减性衰落。这种衰落的时间较长，有时可达几十分钟。种衰落的时间较长，有时可达几十分钟。所以设计时就要考虑当

14、地地形与气候第28页/共43页雨衰雨衰在在10GHZ10GHZ频段以下，雨雾损耗并不显得特别严重，对一个中继段可能频段以下，雨雾损耗并不显得特别严重，对一个中继段可能会引入几个分贝。会引入几个分贝。在在10GHZ10GHZ以上频段，中继间隔主要受降雨损耗的限制，如对以上频段，中继间隔主要受降雨损耗的限制，如对13GHZ13GHZ以以上频段，上频段，100mm/100mm/小时的降雨会引起小时的降雨会引起5dB/km5dB/km的损耗，所以在的损耗，所以在13GHZ13GHZ，15GHZ15GHZ频段，一般最大中继距离在频段，一般最大中继距离在10km10km左右。左右。在在20GHZ20GHZ

15、以上频段，由于降雨损耗影响，中继间距只能有几公里。以上频段，由于降雨损耗影响，中继间距只能有几公里。越高频段雨衰越厉害！高频段可以做用户级传输第29页/共43页衰落的一般特性衰落的一般特性1 1、波长越短、距离越长，衰落越严重、波长越短、距离越长，衰落越严重2 2、夜间比白天严重，夏季比冬季严重、夜间比白天严重，夏季比冬季严重3 3、晴天，宁静天气比阴天、风雨天气时严重、晴天，宁静天气比阴天、风雨天气时严重4 4、水上电路比陆上电路严重、水上电路比陆上电路严重5 5、平地电路比山区电路严重、平地电路比山区电路严重第30页/共43页频率频率用途用途 7 7长距离干线长距离干线长距离干线长距离干线

16、 1313G G中，短距离中，短距离中，短距离中，短距离中，短距离中，短距离中，短距离中，短距离短距离，城区短距离，城区短距离，城区短距离，城区短距离，城区短距离，城区工作频段用途工作频段用途第31页/共43页对抗衰落措施对抗衰落措施对抗衰落措施对抗衰落措施 A.A.不带分集不带分集不带分集不带分集 减小地面反射波电平减小地面反射波电平减小地面反射波电平减小地面反射波电平 增大地面反射倾角增大地面反射倾角增大地面反射倾角增大地面反射倾角 多种均衡措施多种均衡措施多种均衡措施多种均衡措施 （时域均衡和频域均衡）（时域均衡和频域均衡）（时域均衡和频域均衡）（时域均衡和频域均衡）B.B.分集技术分集

17、技术分集技术分集技术 FD(FD(频频分分分分)SD SD（空分）（空分）（空分）（空分）H H10.2/F1/2 H 37/F1/2第32页/共43页波导型波导型 SD FD K 型型 天线增益天线增益 天线高度天线高度衰减型（阻挡，雨衰）降低频率衰减型（阻挡，雨衰）降低频率缩短站距缩短站距 对抗衰落措施对抗衰落措施对抗衰落措施对抗衰落措施第33页/共43页2.微波通信系统方框图微波通信系统方框图第34页/共43页 微波通信系统方框图微波通信系统方框图信源信源编码编码TX BBTX BBMODMOD上变频上变频功放功放分路分路系统系统同步同步 RXRX解码解码RX BBRX BB DEMDE

18、M下变频下变频低噪放分路分路系统系统(调制调制)(解调解调)TXRxRx天线天线IFIFBB:BB:基带信号基带信号BBBBIF:IF:中频中频UHF:UHF:特高频特高频(300-3000 (300-3000 MHz)MHz)SHF:SHF:超高频超高频(3000 30,000 (3000 30,000 MHz)MHz)本振本振第35页/共43页微波电路方框图微波电路方框图微波电路方框图微波电路方框图IDU环形器终端站终端站终端站终端站中继站中继站IDU第36页/共43页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第37页/共43页准同步数字体系(PDH)(Plesiochronou

19、s Digital Hierarchy)数字传输技术的应用是从市话中继传输开始的，为适应点对点的传输，PDH技术出现了。随着高速光纤通信系统在电信网中的应用，更多的电路被集中到少数的传输系统上，暴露出 PDH技术的不足：逐级复用造成上下电路复杂而不灵活；预留开销很小，不利于网络运行、管理和维护；北美制式和欧洲制式两大系列难以兼容互通；点对点传输基础上的复用结构缺乏灵活性，使传输设备利用率低，也不利于向同步网过渡等。第38页/共43页同步数字体系(SDH)(Synchronous Digital Hierarchy)SDH采用同步时分交换技术，具有强大的网络运行、管理和维护功能，是高速大容量传输

20、系统。与传统的PDH相比，其优点有：(1)充分利用了光纤带宽宽的特性，将传输速率大大提高，目前已有10Gb/s速率的产品，可使传输容量明显提高。(2)统一了北美制式和欧洲制式。(3)使用标准的光接口，使得不同厂家的产品可以在光接口上实现互联，实现横向兼容。(4)采用同步复用特性，只需利用软件即可使高速信号一次直接分插出低速支路信号。(5)SDH的结构可使网络管理功能大大加强。第39页/共43页SDH 标准系列 PDH SDH 日本 （T）北美 （T）欧洲(E)6.312M32.06497.7286.31244.7631.544telfaxdata139.26434.3682.048M8.448STM-1 155.52 MbpsATMPDH 网络多媒体3000s交换第40页/共43页两种方式的比较第41页/共43页谢谢大家！谢谢大家！第42页/共43页感谢您的观看！第43页/共43页