2.1概述微波中繼通信是利用微波作為載波并采用中繼（接力）方式在地面上進行的無線電通信。Microwaverelaytransmissionisthetransmissionofinformationorenergybyelectromagneticwaveswhosewavelengthsaremeasuredinsmallnumbersofcentimeters;thesearecalledmicrowaves.微波中繼通信：遠距離通信，一般說來，通信距離往往長達數千米甚至上萬米，或環繞地球曲面，由于地球曲面的影響以及空間傳輸的損耗，每隔50公里左右，就需要設置中繼站，將電波放大轉發而延伸。這種通信方式，也稱為微波中繼通信或稱微波接力通信。微波中繼通信的概念微波中繼通信是利用微波作為載波并采用中繼（接力）方式在地面上進行的無線電通信。微波頻段的波長范圍為lm～mm，頻率范圍為300MHz～300GHz，可細分為特高頻（UHF）頻段／分米波頻段、超高頻（SHF）頻段／厘米波頻段和極高頻（EHF）頻段／毫米波頻段。由于衛星通信實際上是在微波頻段采用中繼（接力）方式通信，不過其中繼站設在衛星上而已，所以，為了與衛星通信區分，這里所說的微波中繼通信是限定在地面上的。光纖，微波，衛星骨干網三大傳輸手段。微波通信的概念微波通信是利用微波作為載波來攜帶信息，并通過自由空間電波傳送信息。微波的頻率范圍？300MHz~300GHz微波的傳輸特性？視距傳輸特性（直線傳播）用微波作為載體傳送數字信息的一種通信手段。

微波

超長波

長

中

短

米

分米

厘米

毫米

亞毫米光通信0.0000030.030.33303003103310431053106(MHz)(300MHz—300GHz)微波一般稱為厘米波！無線電通信頻率劃分段號頻段名稱頻段范圍波段名稱在自由空間的波長范圍123極低頻超低頻特低頻3~30HZ30~300HZ300~3000HZ極長波超長波特長波100000~10000km10000~1000km1000~100km45678甚低頻(VLF)低頻(LF)中頻(MF)高頻(HF)甚高頻(VHF)3~30K30~300K300~3000K3~30M30~300M甚長波長波中波短波超短波100~10km(萬米波)10000~1000m(千米波)1000~100m(百米波)100~10m(十米波)10~1m(米波)9101112特高頻(UHF)超高頻(SHF)極高頻(EHF)至高頻300~3000M3~30G30~300G300~3000G10~1dm10~1cm10~1mm1000~100um(亞毫米波)微波分米波厘米波毫米波絲米波一、基本概念問：為什么利用微波進行遠距離傳輸必須采用中間站轉發的方式？1、微波工作頻率高，波長短，能穿透電離層，不能利用天波進行遠距離傳播。2.2概念問：為什么利用微波進行遠距離傳輸必須采用中間站轉發的方式？2、由于地球表面為球面，再加上地物地貌的影響使得視距傳播距離受限。措施？增加天線高度，增大發射功率？中繼方式

微波似光性，電波近似直線傳播

微波的傳輸損耗大,波長越短，損耗越大。

ACDEB中繼站微波的視距傳播示意圖中繼的原因微波通信采用中繼方式的直接原因有兩個：首先，因為微波傳播具有視距傳播特性，即電磁波沿直線傳播，而地球表面是個曲面，因此若在通信兩地直接通信，且天線架高有限，當通信距離超過一定數值時，電磁波傳播將受到地面的阻擋，為了延長通信距離，需要在通信兩地之間設立若干中繼站，進行電磁波轉接。其次，因為微波傳播有損耗，在遠距離通信時有必要采用中繼方式對信號逐段接收、放大后發送給下一段。微波通信的特點

（1）

通信頻段的頻帶寬。微波頻段占用頻帶約300GHz，而全部長波、中波和短波頻段占有的頻帶總和不足30MHz，前者是后者的10000多倍。一套微波中繼通信設備可以容納幾千甚至上萬條話路同時工作，或傳輸電視圖像信號等寬頻帶信號。

（2）受外界干擾的影響小。工業干擾、天電干擾及太陽黑子的活動對微波頻段通信的影響小(當通信頻率高于100MHz時，這些干擾對通信的影響極小)，但它們嚴重影響短波以下頻段的通信。因此，微波中繼通信較穩定和可靠。（3）通信靈活性較大。微波中繼通信采用中繼方式，可以實現地面上的遠距離通信，并且可以跨越沼澤、江河、湖泊和高山等特殊地理環境。在遭遇地震、洪水、戰爭等災禍時，通信的建立、撤收及轉移都較容易，這些方面比電纜通信具有更大的靈活性。

（4）天線增益高、方向性強。當天線面積給定時，天線增益與工作波長的平方成反比。由于微波中繼通信的工作波長短，因而容易制成高增益天線，降低發信機的輸出功率。另外，微波電磁波具有直線傳播特性，可以利用微波天線把電磁波聚集成很窄的波束，使微波天線具有很強的方向性，減少通信中的相互干擾。

（5）投資少、建設快。在通信容量和質量基本相同的條件下，按話路公里計算，微波中繼通信線路的建設費用不到同軸電纜通信線路的一半，還可以節省大量有色金屬，建設時間短。微波中繼通信的用途微波中繼通信主要用來傳送長途電話信號、寬頻帶信號(如電視信號)、數據信號、移動通信系統基地站與移動業務交換中心之間的信號等，還可用于通向孤島等特殊地形的通信線路。2.2視距傳播特性2.2.1天線高度與傳播距離R

h1h2d1d2考慮到，上式可以寫成：

當h1=h2=50m時，d=50kmAB1.無方向天線輻射，單位面積接收功率對于一個各向同性（無方向）的信號源，其能量向周圍均勻擴散。在半徑為d的球面上（其面積為4πd2）的功率密度p0為：2.2.2自由空間傳播損耗其中pt為輻射源功率。顯然，p0可理解為在與輻射源相距d的單位面積上所接收的功率。稱為傳播（或擴散）因子。注意，此時的參數d是表示輻射源到接收天線的直視距離，而不是沿地球表面的通信距離。但是，由于d遠小于地球半徑，可認為電波的直視傳播距離與通信距離近似相等，并用符號d表示。

（二）自由空間傳播損耗2.有向天線輻射，單位面積接收功率在實際的微波中繼通信系統中，天線一般是有方向性的，并用“天線增益Gt”來表示。對于發射天線來說，它是天線在最大輻射方向上單位立體角的發射功率與無方向天線單位立體角功率的比值。也就是說，發射天線增益Gt是該天線在最大輻射方向上輻射功率相對無方向天線在該方向上輻射功率所增加的倍數或分貝數。（二）自由空間傳播損耗則與有向天線發射源相距d處的單位面積所接收的功率prˊ為：（二）自由空間傳播損耗3.有效接收面積內接收到的功率對于接收天線而言，增益可理解為天線接收特定方向電波功率的能力。此時，接收天線增益

與天線有效接收面積A的關系可由下面的公式表示（二）自由空間傳播損耗其中A為天線的有效接收面積（單位為m2）,

為電波的波長（單位為m）。（二）自由空間傳播損耗于是，若接收機與輻射源（發射機）相隔的距離為d，接收天線的有效面積為A，則所接收的信號載波功率pr為（假定輻射源是定向輻射，其天線增益為Gt）（二）自由空間傳播損耗自由空間傳播損耗在不考慮發射與接收天線增益的情況下（即Gt、Gr都為1）發射功率與接收功率之比定義為自由空間傳播損耗，記作Lf。于是有（二）自由空間傳播損耗（二）自由空間傳播損耗式中，f為電波頻率；c為電波傳播速度，約為3×108m/s。（二）自由空間傳播損耗用分貝表示自由空間電波傳播損耗時，Lf為（二）自由空間傳播損耗式中，Lf的單位為dB；d的單位為km；f的單位為GHz。式中，Lf的單位為dB；d的單位為km；f的單位為MHz。系統傳播損耗在考慮發射與接收天線增益的情況下（即Gt、Gr不為1）發射功率與接收功率之比定義為系統傳播損耗，記作L。系統模型如下：（二）自由空間傳播損耗發射機天線增益Gt空間傳播損耗Lt天線增益Gr接收機ptprpn系統傳播損耗L系統傳播損耗L=Lt-Gt-GrLt為空間傳播損耗，除包含自由空間傳播損耗Lf外，還包括由大氣等因素引起的附加損耗。（二）自由空間傳播損耗發射機天線增益Gt空間傳播損耗Lt天線增益Gr接收機ptprpn系統傳播損耗L系統傳播損耗在微波中繼通信系統中的天線，通常采用卡塞格倫(N.Cassegrain)天線，其增益為（二）自由空間傳播損耗其中，D為拋物面天線直徑；為天線效率，通常取0.6-0.7。電波在傳播過程中除上述自由空間損耗之外，還要受地面和大氣的影響帶來的附加損耗。（二）自由空間傳播損耗（三）地面效應微波中繼通信系統中電波在收、發天線之間是直線傳播，由于天線高度有限，電波傳播路徑離地面較近，傳播特性受地面影響較大。地面影響主要表現在傳播路徑上障礙物阻擋或部分阻擋引起的附加損耗，以及平滑地面對電波的反射所引起的多徑傳播，進而產生接收信號的干涉衰落。2.2.3地面效應（五）接收信號功率和接收信噪比1.接收信號功率（1）自由空間接受信號功率五、微波信道特性（2）實際工程接收功率在實際工程中通常還應考慮大氣等因素引起的附加傳播損耗（La)和饋線損耗（Ll）因此接收信號載波功率為：（五）接收信號功率和接收信噪比（2）實際工程接收功率在實際工程中通常還應考慮大氣等因素引起的附加傳播損耗（La)和收、發兩