微波通信基础...ppt

北京立康普通信设备有限公司,微波通讯基础,北京立康普通信设备有限公司,侧视图,俯视图,主瓣,副瓣,副瓣,主瓣,半功率角,抛物面天线,北京立康普通信设备有限公司,天线调整,在天线俯仰或水平调整过程中，会出现如右下图的电压波形。一旦发现这种情况，其电压最大点位置，即为俯仰或水平方向的主瓣位置，该方向无需再作大范围调整，只需把天线微调到电压最大点位置及可。天线的俯仰及水平的调整方法是一样的。当天线对得不太准时，有可能在一个方向上只能测到一个很小的电压，这种时候需要两端配合，进行粗调，把两端天线大致对准。,AGC电压检测点,VAGC,副瓣位置,主瓣位置,角度,北京立康普通信设备有限公司,天线调整,天线的调整过程中常常会出现如右图的两种错误情况，即把天线对到副瓣上，使得收信电平达不到设计指标,正确,错误,错误,北京立康普通信设备有限公司,抛物面天线,天线增益G=20logf(GHZ)+20logD(m)+20.4+10logdB其中f为频率，D为天线口径，为天线效率，一般为50-60，天线半功率角,其中是波长，D是天线口径,北京立康普通信设备有限公司,主瓣和副瓣对于均匀激励的天线，主副瓣电平差为17.6dB，但是如果采用非均匀激励，其副瓣电平可以很底。但实际上天线的口径遮挡，加工精度及照射器的非理想性都会提高副瓣电平的幅度，但在一般情况下，主副瓣电平差总在10dB以上。,抛物面天线,北京立康普通信设备有限公司,自由空间损耗,其中f为工作频率，d为站间距.如工作频率提高一倍或传输距离提高一倍，自由空间传输损耗都将增加6dB,北京立康普通信设备有限公司,大口径天线的调整,D,D,其中D是天线口径，,如右图的夹角就是天线的俯仰角：而俯仰角可从设计书上查到可从地图参数计算,(弧度）,北京立康普通信设备有限公司,d,其中a为地球半径6370KM，K为大气折射因子(为4/3）,天线俯仰角,北京立康普通信设备有限公司,馈线损耗对7/8GHZ频段，椭圆馈线损耗一般为：6dB/100m对13GHZ频段，软波导损耗为：0.59dB/m对15GHZ频段，软波导损耗为：0.99dB/m对2GHZ频段，馈线损耗为：LDF4P-50A（1/2”）11.3dB/100mLDF5P-50A(7/8”)6.46dB/100m,馈线,北京立康普通信设备有限公司,收信电平,设备入口的收信电平为,其中为发端设备的出口发信功率，为发，收端天线增益，为两端馈线损耗，为自由空间损耗,北京立康普通信设备有限公司,雨雾衰耗,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,北京立康普通信设备有限公司,阻挡和费涅尔半径,T,R,一阶费涅尔半径如下：,一般情况余隙都要保证一个一阶费涅尔半径(7/8GHZ),北京立康普通信设备有限公司,传输余隙,T,R,0.5,0,dB,1.0,-10,-6,0,当相对余隙大于0.5，阻挡损耗为0dB,障碍物的顶部恰好在视距连线上时，阻挡损耗为6dB。,余隙,北京立康普通信设备有限公司,余隙计算,d,地球凸起高度：,其中K为大气折射因子,路径余隙的计算公式如下：,余隙可得大于一阶费涅尔半径,北京立康普通信设备有限公司,大气折射,哇！微波是弯着走的,因为大气折射的影响，波在传播过程中，实际上是弯曲的。大气折射的最后效果可看成电磁波在一个等效半径为的地球上空沿直线传播。即：=KRR为实际地球半径。K值的实际测量平均值为4/3左右。但实际地段的K值和该地段的气象有关，可以在较大范围内变化，影响视距传播。,R,北京立康普通信设备有限公司,衰落及其原因,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,北京立康普通信设备有限公司,衰落及其原因,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,北京立康普通信设备有限公司,衰落及其原因,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,北京立康普通信设备有限公司,微波站分类,终端站中继站枢纽站,背靠背天线反射板,有源,无源,再生中继中频中继射频中继,北京立康普通信设备有限公司,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,北京立康普通信设备有限公司,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,北京立康普通信设备有限公司,通讯系统,23GHz(nxE1),38GHz(nxE1),13GHz(nxE1),15GHz(nxE1),BTS,Tel-Link,BTS,Tel-Link,BTS,Tel-Link,BTS,Tel-Link,BSC,Tel-Link,Tel-Link,Tel-Link155SDH2-11GHz(1E1-STM1),2-11GHz1E1/STM1,Tel-Link155SDH,Tel-Link,Tel-Link155SDH2-11GHz(1E1-STM1),北京立康普通信设备有限公司,无线传输模型,调制,中放,上变频,功放,滤波,调制,中放,上变频,功放,滤波,放大,下变频,中放,滤波,解调,发送部分,接收部分,判决,V(t),北京立康普通信设备有限公司,等效基带模型,认为系统放大，变频等过程是线性的，则传输过程可以等效为如下基带模型,h(t),V(t),h(t)即为系统的等效传递函数，到底什么样的传递函数，才能使我们无失真的恢复出数字信号,北京立康普通信设备有限公司,柰奎斯特准则,第一准则：抽样点无失真，或无码间干扰,n=0,0,第二准则：转换点无失真准则，或过零点无抖动,全响应信号,部分响应信号,北京立康普通信设备有限公司,基带信号的最佳检测,一般信道都为高斯白噪声信道，上述基带传输模型又可表达为：,N(t),为保证抽样点信噪比最大，要求收发滤波器匹配。即互为共轭。,或：,北京立康普通信设备有限公司,二径传输模型,Rummler的二径传输模型,北京立康普通信设备有限公司,分集接收,天线间距100,到,200,当其中一面天线发生多径干扰时,另一面天线不会发生多径干扰.要求天线间的相关系数小,而塔又不可能造得很高,所以一般情况下,相关系数取0.5到0.6之间,水面,北京立康普通信设备有限公司,分集接收,对分集接收到的两路或几路信号的处理有以下几种办法：,。切换式接收一般切换在基带上进行，先对收到的两路信号进行时序调整（DADE），然后选择好的一路输出。北京立康普的PDH微波1+1设备都是采用这一方法。合成式接收就是把收到的几路信号合成一路后输出，一般采用中频合成的办法。具体合成办法有：最大功率合成，最大信噪比同相合成，最小色散合成。其中最小色散合成对抗频率选择性衰落性能最佳,北京立康普通信设备有限公司,均衡,频域均衡：,信号频谱,多径衰落,斜率均衡,均衡后频谱,频域均衡只能均衡信号的幅频特性，不能均衡相位频谱特性，但是电路简单,北京立康普通信设备有限公司,均衡,时域均衡：,.,.,均衡前,均衡后,时域均衡直接抵消码间干扰,T,T,T,北京立康普通信设备有限公司,时域均衡,传统:为克服延时线问题,常采用判决反馈均衡器,特点是体积大,级数不可能做得太多现在:采用高速A/D器,及FPGA电路,电路体积小,可以做很多级.如北京立康普的TEL-LINK155采用11级的全数字横向均衡器,北京立康普通信设备有限公司,调制,大容量微波:要求调制,解调简单,频率利用率高，信号星座点分布合理以保证传输质量所以常采用QAM调制方式中小容量微波:要求调制方式对器件的线性要求不高,所以常采用,象FSK,PSK等的恒包络调制,北京立康普通信设备有限公司,调制,QPSK调制:,其中,g(t)为升余弦脉冲,当,时,上述信号即成为16QAM调制,如果把正交通道的信号延时半个码元的时间,那上述的调制方式又分别成为OQPSK,或SQAM,北京立康普通信设备有限公司,调制,16QAM的信号星座点,I,Q,判决线,北京立康普通信设备有限公司,调制,MQAM的信号星座点,北京立康普通信设备有限公司,调制,恒包络调制,当,时,为PSK调制,当,为FSK调制,此类调制通称为功率-频谱有效调制.要求相位连续性好，即频谱效率高抗误码性能好。如MSK,GMSK,TFM等都是认为性能较好常用的调制方式。,北京立康普通信设备有限公司,射频波道频率配置,射频波道频率配置方式,f1,f2,f3,f4,f5,f6,f1,f2,f3,f4,f5,f6,收,发,收,发,f1,f2,f3,f4,f5,f6,f1,f2,f3,f4,f5,f6,YS,XS,ZS,在高段和低段分别划出N个等间隔波道，如低段为发，则高段为收，反之也然。这种排列叫集体排列好处是1、3、5波道可共用一副天线。2、4、6波道共用另一副天线。,北京立康普通信设备有限公司,射频波道频率配置,微波中继系统频率配置,二频制和四频制在整个微波线路上的双向波道，采用四个频率，叫四频制如采用两个频率，叫二频制。随着频率资源的日趋紧张，越来越顷向于采用二频制。但在二频制中，要解决越站干扰问题。要求天线的前后比好65-70dB以上。另外在线路设计上，要采用之字形排列。高站和低站收信频率比发信频率高的站称为高站，反之，称为低站它们在微波线路上相间排列。即，如本站是高站，上游站及下游站必是低站。交叉极化利用微波传输中的极化特性，可以实现频率再用，即在一个频率上用水平极化传一个波道，垂直极化在传一个波道,E,水平极化,垂直极化,波导口外形,北京立康普通信设备有限公司,交叉极化干扰抵消器（XPIC）,为了提高频谱利用效率，尤其是在SDH系统中，经常采用同波道或插入波道型交叉极化频率再用方式。因此，必须引入交叉极化干扰抵消器。在视距传播路由上出现多径衰落，非均匀层，地面散射，雨雾等情况下交叉极化信号会对同极化信号造成严重干扰。交叉极化干扰器可以在射频实现，也可以在中频和基带实现。但现在一般采取在基带实现，凭借高速A/D器件及大规模集成电路FPGA电路实现会显得较为容易。其电路形式与时域均衡器非常相似。北京立康普的TEL-LINK1551：N的SDH微波设备中，就采用了XPIC技术,北京立康普通信设备有限公司,FEC前向纠错,随着器件集成度和速度的提高，现代微波设备大多会采用FEC前向纠错技术如北京立康普的TEL-LINK系列，AIRLINK系列，AIRPRO系列等设备都采用了FEC前向纠错技术。此技术无疑是信号检测理论中，最佳的信号接收检测方法。前向纠错包括两个部分，发端的卷积编码和收端的维特比译码。立康普SDH采用自正交卷积编码，NORTEL的SDH设备采用相位透明的BCH码，NEC的SDH设备采用多级编码调制（MLCM）。译码方式也是各厂家根据电路的复杂程度和性能之间取舍。一般情况下，采用了FEC以后会取得2-3dB的编码增益。采用了FEC以后，设备的残余误码（指的是设备本身背景噪声引起的误码）会大大降低，一般可降到E-12以下。因为使用了FEC并不会对设备对抗多径衰落和降雨衰落有明显效果，也不会明显提高设备的收信门限（E-3时）。,北京立康普通信设备有限公司,备份及保护,微波传输中为了提高通讯的可靠性，常采用一些备份措施。从通讯的物理路由来区分可分为：同路径的1+1，或1：N设备及路由备份，环路备份在微波通讯中，常用10GHZ以下的微波作主干线通讯。另外因为大部分专网及公网的特点常采用1+1或1：N设备及路由备份。常采用的1+1方式有：频率分集FD，以前频率资源丰富时，常采用，如电力系统,双工器,收发信机1,收发信机2,调制解调1,调制解调2,复分接1,复分接1,双工器,收发信机1,收发信机2,调制解调1,调制解调2,复分接1,复分接1,F1,F3,频率/空间混合分集FD/SD，长距离传输或复杂路由传输时用。,双工器,收发信机1,收发信机2,调制解调1,调制解调2,复分接1,复分接1,双工器,收发信机1,收发信机2,调制解调1,调制解调2,复分接1,复分接1,F1,F3,双工器,北京立康普通信设备有限公司,备份及保护,随着低频段频率资源的紧张，现在常采用同频热备用MHSB,双工器,TR/MDM1,TR/MDM2,复分接1,复分接1,双工器,TR/MDM1,TR/MDM2,复分接1,复分接1,耦合器,耦合器,射频开关,射频开关,长距离传输或复杂路由传输常会采用同频热备用/空间分集MHSB/SD,双工器,TR/MDM1,T