微波通信原理--1ppt课件

NEC2006 7 4 目录 1微波通信系统简介 2微波通信系统方框图 3微波通信系统数字传输系列 1微波通信系统简介 微波站 1 1什么是微波 微波也是无线电波 但它是一个比普通无线电波段的波长更短 频率更高 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 波长为1m 频率为300MHs 相毗邻 而高频端则与红外线的低频端 波长为1mm 频率为300GHz 相衔接 1 2微波在电磁波谱中的位置 1 2 1普通无线电波波段的划分 1 2 2微波波段的划分 1 2 3微波使用频率 300MHzto300GHz波长 1m 1mm频段 UHF 0 3 1 12GX 8 2 12 4GL 1 12 1 7GKU 12 4 18GLS 1 7 2 6GK 18 26GS 2 6 3 95GKa 26 5 40GC 3 95 5 85GU 40 60GXC 5 85 8 2G 1 3微波的特点和应用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 1 利用微波作为载体的通信称为微波通信 2 由于波长短绕射能力差 必须在无阻挡的视线内传播才能完成正常通信 视距传输 3 基带传输信号为数字信号的微波通信是数字微波通信 4 设备体积小 安装容易 投资小 见效快 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 也可以在微波频段直接调制 但调制限于PSK 6 微波通信的理论基础是电磁场理论 1 4微波通信的特点 1 4 1不同的传输方法 数字微波点对点传输模型 A站 端 微波站分类分类 swf 终端站中继站枢纽站 背靠背天线反射板 有源 无源 再生中继基带转接 swf中频中继中频转接 swf射频中继微波转接 swf 分路站 一些链路中间被阻挡 且这条链路不是很长 我们通常在靠近其中一个站点的地方找一个无源中转站 利用折射进行无源接力 无源中继 背靠背无源 这种情况往往用大口径天线 天线调整要借助于仪表 费时较长 近端距离要小于5KM 反射板无源 全程自由空间损耗为 km km 其中a为反射板有效面积 面积A 无源中继站 实物照片 反射板式无源中继站Planereflectors 双抛物面无源中继站Parabolicreflectors 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 微波传输通道系统组网图 光纤 微波传输方式比较 设备连接 0 6m天线 室外单元 ODU 天线抱杆 室内单元 IDU 中频电缆 同轴型 天线和馈线 波导 主电源 发电机或太阳能 蓄电池 动力房 微波设备 抛物面天线 波导 铁塔 D 100m 无源反射板 禁航灯 防雷器 机房 A U X E P X Tx Rx Tx Rx 充气机 椭圆波导 使用范围 室外安装 波导密封 波导密封单元 分体式微波设备系统结构 避雷器 接地装置 地气 ODU IDU 同轴电缆 接地电阻小于10欧姆 ODU的接地线应接到铁塔的角钢上 其接地电阻小于10欧姆 地线的接地电阻应小于10欧姆 铁塔的接地电阻应小于10欧姆 IDU的接地 拉线塔 Ga 20lgDa 20lgf 20 4 10lg AGa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 实例 D 0 6MF 13GHzG 35dBi VHP2 130 35 5dBi 抛物面天线 高性能天线 减小背面辐射和副辨辐射 15dB 风力改善 0 6M 230km 64m s 1 8M 190km 53m s 抛物面天线 抛物面天线 加固杆 天线 可调节杆 固定杆 顶视图 防护罩 天线辐射图 方向性图 天线方向性图 天线的极化 线极化 水平极化和垂直极化 以电场方向为参考 天线参数 频段 天线口径 增益 典型性能 传输媒质 大气 链路 时间 高度 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 季节 昼夜等 和气象 雨 雾 雪等 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 1 5衰落 衰落类型1 多径衰落2 K型衰落3 波导型衰落4 雨衰 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 地面 大气不均匀水面光滑地面是主要原因 K型衰落由于折射系数 K 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 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 所以设计时就要考虑当地地形与气候 雨衰在10GHZ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 在10GHZ以上频段 中继间隔主要受降雨损耗的限制 如对13GHZ以上频段 100mm 小时的降雨会引起5dB km的损耗 所以在13GHZ 15GHZ频段 一般最大中继距离在10km左右 在20GHZ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 衰落的一般特性1 波长越短 距离越长 衰落越严重2 夜间比白天严重 夏季比冬季严重3 晴天 宁静天气比阴天 风雨天气时严重4 水上电路比陆上电路严重5 平地电路比山区电路严重 工作频段用途 对抗衰落措施 A 不带分集减小地面反射波电平增大地面反射倾角多种均衡措施 时域均衡和频域均衡 B 分集技术FD频率分极 swfSD空间分极 swf 10 2 F1 2 H 37 F1 2 波导型SDFDK型天线增益天线高度衰减型 阻挡 雨衰 降低频率缩短站距 对抗衰落措施 2 微波通信系统方框图 微波通信系统方框图 信源 编码 TXBB MOD 上变频 功放 分路系统 同步 RX 解码 RXBB DEM 下变频 低噪放 分路系统 调制 解调 TX Rx 天线 IF UHF SHF BB 基带信号 BB IF 中频 UHF 特高频 300 3000MHz SHF 超高频 3000 30 000MHz 本振 发信 发信设备组成 swf 收信 收信设备组成 swf 微波电路方框图 MUX 环形器 终端站 终端站 中继站 MUX 数字微波常用调制技术 移相键控 PhaseShiftKeying 正交调幅 QuadatureAmplitudeModulation 2PSK数字解调 BPSK 基带信号 载波信号 已调信号 已调信号 基带信号 载波信号 d1 d2 d3 d4 环型调制器 4PSK调制器方框图 4QAM 调制器方框图 提高频谱利用率 多状态调制 4nQAM 4QAM 128QAM 64QAM 16QAM QAM星座图 在选择数字微波中继通信系统的调制方式时 考虑的主要因素有频谱利用率 抗干扰能力 对传输失真的适应能力 抗衰落能力 勤务信号的传输方式 设备的复杂程度 对于小容量系统 传输速率小于10Mb s 以选择4PSK 4DPSK为主 也可选择2PSK 2DPSK或2FSK 对于中容量系统 传输速率大于10Mb s且小于100Mb s 以选择4PSK 4DPSK为主 也可选择8PSK或2PSK 2DPSK 对于大容量系统 传输速率大于100Mb s 可以选择16QAM为主 也可选择8PSK 3 微波通信系统数字传输系列 准同步数字体系 PDH PlesiochronousDigitalHierarchy 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 同步数字体系 SDH SynchronousDigitalHierarchy 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