微波通信系统概述.ppt

通信装备与应用 通信教研室 微波通信系统概述 通信系统模型 有线通信 无线通信 波导通信光缆通信电缆通信明线通信 散射通信卫星通信移动通信短波通信微波通信 通信系统按传输媒质分类 微波中继通信的定义 微波 指波长范围为1m 1mm 频率范围为300MHz 300GHz的电磁波 可细分为特高频 UHF 分米波频段 超高频 SHF 厘米波频段和极高频 EHF 毫米波频段 微波中继通信 是利用微波作为载波并采用中继 接力 方式在地面上进行的无线电通信 短波天波传播示意图 微波传播示意图 微波中继通信示意图 1 微波传播具有视距传播特性 2 微波传播具有损耗 微波中继通信的特点 1 通信频段的频带宽 通信容量大 2 受外界干扰的影响小 3 通信灵活性较大 4 天线增益高 方向性强 5 投资少 建设快 微波中继通信的分集接收 1 频率分集 2 空间分集 3 混合分集 1 最佳选择式合并 2 等增益合并 3 最大比值合并 分集方式 合成方式 微波线路的干扰 越站干扰 旁瓣干扰 系统内部干扰 系统外部干扰 越站干扰示意图 干扰信号应比有用信号低60dB以上解决方法 使线路走向错开一定角度 不小于15 即用 之 字形路由 使天线主瓣射线与AD连线夹角大于天线主瓣宽度 避免电磁波传播方向 主瓣 与相邻各站的线路走向一致 旁瓣干扰示意图 解决方法 调整相邻各站天线指向的相对角度 为了使同频邻站干扰低于60dB 要求线路拐弯 分支处的夹角不小于90 或采用正交极化配置的方法来补偿 但其夹角也不宜小于70 此外 在线路分支处 通过采用不同的频率配置 可以使夹角的限制条件放宽或不再受限制 系统外部干扰 解决方法 在进行微波线路路由和站址选择时 应尽量避开各种外部干扰源 此外 设计新线路时 有时会遇到与现有通信线路相互连接和配合使用的问题 若处理不当 也会造成同频或邻频干扰 系统外部干扰包括其它无线电设备 如雷达 卫星通信设备等 辐射的频段相近的电磁波和工业设备的杂散辐射电磁波 微波线路设计中的路由和站址选择 1 线路或被连接的终端的位置 沿线城市或单位 2 沿线附近原有通信线路站址及频段 天线方向图等 它们涉及到线路之间或站间相互干扰问题 3 沿线附近卫星地面站的位置 同步卫星轨道指向和工作频率 有关飞机场 雷达站等设施的位置 工作频率和通讯设施 它们涉及到与线路相互干扰的问题 4 沿线的地形 地物 气候等情况 它们对电波传播和接收信号的衰落特性均有影响 明确已知条件 微波线路设计中的路由和站址选择 从长远规划出发 近期需求与长远需要相结合 充分利用有利地理条件 站距不宜过大 各中继段长度相差也不宜过大 路由和站址选择的基本原则 微波中继通信系统组成 用户终端是逻辑上最靠近用户的输入 输出设备 如自动电话机 电传机 计算机 调度电话机等 用户终端主要通过交换机集中在微波终端站或微波分路站 交换机既可实现本地用户终端之间的业务互通 如实现本地语音用户之间的通话 又可通过微波中继通信线路实现本地用户终端与远地 对端交换机所辖范围 用户终端之间的业务互通 交换机配置在微波终端站或微波分路站 终端复用设备将交换机送来的多路信号或群路信号适当变换 送到微波终端站或分路站的发信机 将终端站或分路站收信机送来的多路信号或群路信号适当变换后送到交换机 模拟微波通信系统常采用频分多路载波机 数字系统则采用时分多路数字终端机 包括增量调制 AM 和脉冲编码调制 PCM 两种制式 增量调制终端机常用在军事通信中 脉冲编码调制终端机常用在民用通信中 终端复用设备配置在微波终端站或微波分路站 微波中间站的转接方式 1 基带转接方式 2 中频转接方式 3 微波转接方式 基带转接方式 基带转接方式可以直接上 下话路 是微波分路站和枢纽站必须采用的转接方式 采用这种转接方式的中间站的设备与终端站可以通用 中频转接方式 中频转接不需调制 解调器 简化了设备 且没有调制和解调引入的失真和噪声 其发本振和收本振采用移频振荡方案 降低了对本振稳定度的要求 但中频转接不能上 下话路 不能消除噪声积累 对于不需要上 下话路的中继站 可以采用中频转接方式 如模拟微波中继通信系统就常用这种方式 微波转接方式 微波转接实现起来比中频转接困难 但微波转接方案简单 设备体积小 功耗低 对于不需要上 下话路的中继站可采用这种转接方式 微波射频波道的频率配置 基本原则 尽可能在给定的微波频段内多安排一些波道 以增加传输容量 尽可能减小波道之间的相互干扰 以保证系统总体指标和通信质量 尽可能有利于通信设备的标准化 系列化生产 以便于维修和降低成本 目的 为了增加微波中继通信系统的传输容量 在一条微波通信线路上允许多套微波收发信机同时工作 避免相互干扰 单波道频率配置 1 二频制方案 2 四频制方案 微波射频波道的频率配置 多波道频率配置 1 交错制方案 2 分割制方案 二频制单波道频率配置 优点 占用频带窄 频谱利用率高 缺点 存在反向干扰 指一个通信方向的收信机收到相反通信方向的同频干扰信号 和越站同频干扰 解决方法 为防止反向干扰 要求天线具备较高的前背比 为防止越站干扰 在微波线路设计和站址选择时应妥善安排 四频制单波道频率配置 采用四频制方案时 没有反向干扰问题 但仍然存在越站同频干扰问题 且其占用频带比二频制方案宽一倍 交错制多波道频率配置 相邻波道的发信或收信频差 80MHz 是同一波道收发频差 40MHz 的两倍 因而较易实现分波道滤波 但由于收发频差不太大 为保持发射方向和接收方向之间有足够的衰减 对带通滤波器的频带特性要求较高 此外 交错排列的6个收信频率和6个发信频率布满整个频段 发射天线和接收天线很难做到宽频带内的阻抗匹配 因而各中间站需要设置多副天线 分割制多波道频率配置 相邻波道的发信或收信频差可以较小 同一波道的收发频率可以间隔较大 容易达到收发隔离的要求 更重要的是 收发频率分集排列使得发射天线和接收天线只需在半个频段内做到阻抗匹配 当同时工作的波道不多于