现代通信技术概论第5章数字微波通信系统

1、现代通信技术概论现代通信技术概论2第第5章章 数字微波通信系统数字微波通信系统5.1 概述5.2 微波的视距传播特性5.3 数字微波通信系统35.1 概述概述5.1.1基本概念5.1.2微波通信发展历程5.1.3微波通信的特点5.1.4微波通信系统的分类5.1.5微波通信的应用45.1.1基本概念基本概念u 微波是指波长在微波是指波长在1nm1m或频率为或频率为 300MHz-300GHz的电磁波。的电磁波。u 微波通信指的是以微波频率作为载波，微波通信指的是以微波频率作为载波， 通过中继接力方式实现的一种通信方通过中继接力方式实现的一种通信方 式。式。55.1.2 微波通信的发展历程微波通信

2、的发展历程u 19世纪世纪30年代中期出现了工作在年代中期出现了工作在VHF频段的第一个商频段的第一个商 用模拟无线通信系统。用模拟无线通信系统。u 二战期间出现了二战期间出现了UHF频段的军用无线中继通信系统。频段的军用无线中继通信系统。u 1951年，美国纽约到旧金山之间成功开通了商用的微年，美国纽约到旧金山之间成功开通了商用的微 波通信线路。在随后的二三十年间，模拟微波通信系统波通信线路。在随后的二三十年间，模拟微波通信系统 迅速发展。迅速发展。u 我国从我国从“七五七五”期间开始引入微波通信系统。期间开始引入微波通信系统。u 20世纪世纪70年代末出现了采用简单年代末出现了采用简单QP

3、SK、8PSK等的等的商用数字微波通信系统商用数字微波通信系统 。u 20世纪世纪80年代，随着数字信号处理技术和大规模集成年代，随着数字信号处理技术和大规模集成电路的发展，微波通信系统得到迅速发展。电路的发展，微波通信系统得到迅速发展。 u 20世纪世纪90年代后出现了容量更大的数字微波通信系统年代后出现了容量更大的数字微波通信系统 65.1.3 微波通信的特点微波通信的特点u频带宽，传输容量大频带宽，传输容量大u适于传送宽频带信号适于传送宽频带信号u天线增益高，方向性强天线增益高，方向性强 u外界干扰小，通信线路稳定可靠外界干扰小，通信线路稳定可靠u投资少，建设快，通信灵活性大投资少，建设

4、快，通信灵活性大 u中继中继通信方式通信方式 75.1.4 微波通信系统的分类微波通信系统的分类u模拟微波通信系统模拟微波通信系统u数字微波通信系统数字微波通信系统85.1.5 微波通信的应用微波通信的应用u作为干线光纤传输的备份和补充作为干线光纤传输的备份和补充 u边远地区和专用通信网中为用户提供基本业务边远地区和专用通信网中为用户提供基本业务 u市内的短距离支线连接市内的短距离支线连接 u无线宽带业务接入无线宽带业务接入 95.2 微波的视距传播特性微波的视距传播特性5.2.1 天线高度与传播距离5.2.2 自由空间传播损耗5.2.3 地面效应和大气效应105.2.1 天线高度与传播距离天

5、线高度与传播距离)(2c2c121hhhhRddd115.2.2 自由空间传播损耗自由空间传播损耗在半径为在半径为d的球面上的功率（电通量）密度为的球面上的功率（电通量）密度为 2t4 dPF辐射源发出的总辐射功率 2t4 dFP传播（或扩散）因子：传播（或扩散）因子： 125.2.2 自由空间传播损耗自由空间传播损耗 实际微波通信中采用的天线均有方向性，对于发射天线而言，天线增益Gt表示天线在最大辐射方向上单位立体角的发射功率与无方向天线单位立体角的发射功率的比值。此时，与发射源相距d的单位面积所接收的功率为 2ttr4 dGPP135.2.2 自由空间传播损耗自由空间传播损耗 对于接收天线

6、而言，天线增益Gr表示天线接收特定方向电波功率的能力。根据天线理论，天线的有效面积为 42A 若接收机与发射机的距离为d，接收天线的有效面积为A，发射天线的增益为Gt，接收天线的增益为Gr，则接收到的信号载波功率为 trt222r2ttrrr)4(44PGGdGdGPAGPP145.2.2 自由空间传播损耗自由空间传播损耗 若不考虑发射天线增益Gt和接收天线增益Gr，电波的自由空间损耗定义为发射功率与接收功率之比，即 通常用分贝表示自由空间传播损耗，即 22222rtf4)4(fdcdPPLfdLlg20lg2044.92f155.2.2 自由空间传播损耗自由空间传播损耗 若考虑发射天线增益G

7、t和接收天线增益Gr ，则将这种有方向性的传播损耗称为系统损耗，通常用L表示，其分贝形式为rttGGLL165.2.3 地面效应和大气效应地面效应和大气效应u地面效应地面效应u地面反射地面反射u大气效应大气效应175.3 数字微波通信系统数字微波通信系统5.3.1 中继通信线路与设备组成5.3.2 微波波道及其频率配置 5.3.3 发信设备5.3.4 收信设备5.3.5 天馈线系统 185.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成数字微波通信线路数字微波通信线路195.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成数字微波通信系统组成数字微波通信系统组成 用户终端；交换机 ；

8、数字终端机；微波站205.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成u用户终端用户终端u交换机交换机u数字终端机数字终端机215.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成u 微波站微波站225.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成u数字微波终端站数字微波终端站235.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成u 数字微波中继站数字微波中继站245.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成基带中继（再生转接）方式基带中继（再生转接）方式255.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成外差中继（中频转接）方式外差中继（中频转接

9、）方式265.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成直接中继（射频转接）直接中继（射频转接） 方式方式275.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成u 数字微波分路站数字微波分路站285.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成u 数字微波枢纽站数字微波枢纽站295.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置u微波通信频率配置的基本原则是使整个微波传输系统中的相微波通信频率配置的基本原则是使整个微波传输系统中的相互干扰最小，频率利用率最高。互干扰最小，频率利用率最高。u频率配置时应考虑的因素频率配置时应考虑的因素305.3.2 微波波道及其频率配置

10、微波波道及其频率配置u 单波道的频率配置单波道的频率配置315.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置325.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置335.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置345.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置u 多波道的频率配置多波道的频率配置355.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置365.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置375.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置u 频率再用频率再用385.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置同波道型频率再用同波道型频率再用 395

11、.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置插入波道型频率再用插入波道型频率再用 405.3.3 发信设备发信设备u 直接调制式发信机直接调制式发信机u 变频式发信机变频式发信机 415.3.3 发信设备发信设备u 发信机的主要性能指标发信机的主要性能指标425.3.4 收信设备收信设备收信设备的组成收信设备的组成:435.3.4 收信设备收信设备u 收信机的主要性能指标收信机的主要性能指标445.3.5 天馈线系统天馈线系统u 天馈线系统由馈线、双工器和天线组成。天馈线系统由馈线、双工器和天线组成。u 微波通信中的馈线有同轴电缆和波导管两种形微波通信中的馈线有同轴电缆和波导管两种形式。一般在分米波段可以采用同轴电缆，而在式。一般在分米波段可以采用同轴电缆，而在厘米波段采用波导管可以降低馈线损耗。厘米波段采用波导管可以降低馈线损耗。u 对天馈线系统的总体要求是：足够的天线增益、对天馈线系统的总体要求是：足够的天线增益、良好的方向性、低传输损耗馈线系统、极小的良好的方向性、低传输损耗馈线系统、极小的电压驻波比。整个天馈线系统应该具有较高的电压驻波比。整个天馈线系统应该具有较高的