第一部分微波通信基本原理NEC2006－7－4目錄1 微波通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介2 微波通信系統(tǒng)方框圖3 微波通信系統(tǒng)數(shù)字傳輸系列1 微波通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介微波站1.1什么是微波微波也是無(wú)線電波，但它是一個(gè)比普通無(wú)線電波段的波長(zhǎng)更短(頻率更高)的波段、故名微波。微波波段的低頻端與普通無(wú)線電波中超短波的高頻端(波長(zhǎng)為1m，頻率為300MHs)相毗鄰，而高頻端則與紅外線的低頻端(波長(zhǎng)為1mm，頻率為300GHz)相銜接。1.2微波在電磁波譜中的位置1.2.1普通無(wú)線電波波段的劃分波段名稱(chēng)波長(zhǎng)范圍頻率范圍波段名稱(chēng)超長(zhǎng)波105～104m3k～30kHz超低頻（ULF）長(zhǎng)波104～103m30k～300kHz低頻（LF）中波103～102m300k～3MHz中頻（MF）短波102～10m3M～30MHz高頻（HF）超短波10～1m30M～300MHz甚高頻（VHF）1.2.2微波波段的劃分波段名稱(chēng)波長(zhǎng)范圍頻率范圍波段名稱(chēng)分米波1m～10

cm0.3G～3GHz特高頻（UHF）厘米波10cm～1cm3G～30GHz超高頻（SHF）毫米波1cm～1

mm30G～300GHz極高頻（EHF）1.2.3微波使用頻率：300MHzto300GHz波長(zhǎng)：1m~1mm頻段：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

波長(zhǎng)10Km1Km100m10m1m10cm1cm1mm頻率30KHz300KHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHzLFMFHFVHFUHFSHFEHF微波頻段1.3微波的特點(diǎn)和應(yīng)用1.微波在其傳播過(guò)程中，若所遇物體的幾何尺寸大于或可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射，波長(zhǎng)越短，傳播特性越與幾何光學(xué)相似(如近于直線傳播的持性)。2.普通無(wú)線電波會(huì)被高空的電離層所吸收或被反射回來(lái)，而微波則能夠穿過(guò)電離層至外層空間。電視廣播、衛(wèi)星通信、宇宙航行，射電天文學(xué)，以及受控?zé)岷朔磻?yīng)中的等離子體的參數(shù)測(cè)量等，都是利用了微波的這一特性才得以實(shí)現(xiàn)的；3.微波的頻率很高，因此可利用的頻帶較寬、信息容量大，從而使微波通信得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。1.利用微波作為載體的通信稱(chēng)為微波通信；2.由于波長(zhǎng)短繞射能力差,必須在無(wú)阻擋的視線內(nèi)傳播才能完成正常通信(視距傳輸）；3.基帶傳輸信號(hào)為數(shù)字信號(hào)的微波通信是數(shù)字微波通信；4.設(shè)備體積小，安裝容易，投資小，見(jiàn)效快；5.一般基帶信號(hào)處理在中頻完成，再通過(guò)頻率變換到微波頻段；也可以在微波頻段直接調(diào)制，但調(diào)制限于PSK；6.微波通信的理論基礎(chǔ)是電磁場(chǎng)理論；1.4微波通信的特點(diǎn)1.4.1 不同的傳輸方法MUX衛(wèi)星光纜微波同軸電纜MUX

微波設(shè)備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息微波設(shè)備電話/數(shù)據(jù)/圖像等信息A站B站數(shù)字微波點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸模型微波設(shè)備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息微波設(shè)備微波設(shè)備微波設(shè)備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息B站（中繼）C站（端）中繼傳輸A站（端）微波站分類(lèi)分類(lèi).swf終端站中繼站樞紐站

背靠背天線反射板有源無(wú)源

再生中繼基帶轉(zhuǎn)接.swf中頻中繼中頻轉(zhuǎn)接.swf射頻中繼微波轉(zhuǎn)接.swf分路站

一些鏈路中間被阻擋，且這條鏈路不是很長(zhǎng)，我們通常在靠近其中一個(gè)站點(diǎn)的地方找一個(gè)無(wú)源中轉(zhuǎn)站，利用折射進(jìn)行無(wú)源接力。Td1d2R無(wú)源中繼背靠背無(wú)源這種情況往往用大口徑天線，天線調(diào)整要借助于儀表。費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)近端距離要小于5KM反射板無(wú)源全程自由空間損耗為：（km）（km）其中a為反射板有效面積面積A無(wú)源中繼站（實(shí)物照片）反射板式無(wú)源中繼站Planereflectors雙拋物面無(wú)源中繼站Parabolicreflectors應(yīng)用范圍宏蜂窩、微蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸專(zhuān)用網(wǎng)接入網(wǎng)臨時(shí)話音或數(shù)據(jù)鏈路傳輸線的備份微波傳輸通道系統(tǒng)組網(wǎng)圖光纖、微波傳輸方式比較光纖微波傳輸媒介光纖自由空間抗自然災(zāi)害能力弱強(qiáng)靈活性較低高建設(shè)費(fèi)用高低建設(shè)周期長(zhǎng)短傳輸速率頻帶寬、速率高頻帶窄、速率低設(shè)備連接0.6m

天線室外單元(ODU)天線抱桿室內(nèi)單元(IDU)中頻電纜(同軸型)天線和饋線（波導(dǎo)）主電源:~發(fā)電機(jī)或太陽(yáng)能蓄電池動(dòng)力房微波設(shè)備拋物面天線波導(dǎo)鐵塔

D100m無(wú)源反射板禁航燈防雷器機(jī)房AUXEPXTxRxTxRx充氣機(jī)橢圓波導(dǎo)使用范圍:室外安裝(波導(dǎo)密封)損耗:通用標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)A.dB/米r

FGhz100塑料封裝半剛性銅帶橢圓波導(dǎo)長(zhǎng)度:120m波導(dǎo)密封單元馬達(dá)告警(T.S)閥壓縮輸入過(guò)濾0-250mbar壓力表密封切換壓力啟動(dòng)最大密封壓力告警壓力干燥濟(jì):50mbars:75mbars:40mbars到波導(dǎo)分體式微波設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)避雷器接地裝置地氣ODUIDU同軸電纜接地電阻小于10歐姆ODU的接地線應(yīng)接到鐵塔的角鋼上，其接地電阻小于10歐姆地線的接地電阻應(yīng)小于10歐姆鐵塔的接地電阻應(yīng)小于10歐姆IDU的接地拉線塔Ga=20lgDa+20lgf+20.4+10lgηAGa為天線增益(dB)；Da為天線口徑(m)；f為工作頻率(GHz)；ηA為天線效率，可取50%～70%。增益：實(shí)例:D＝0.6MF=13GHzG=35dBi(VHP2-130,35.5dBi)拋物面天線高性能天線:減小背面輻射和副辨輻射>15dB)風(fēng)力改善:

0.6M:230km(64m/s)1.8M:190km(53m/s)

拋物面天線拋物面天線拋物面反射器極化r.H極化.V天線屏蔽器(減小背面輻射和副辨輻射>15dB)3dB58/R(均勻反射)Gain=10log0.55()2R極化去耦H/V,XPD30dB2TRTR高性能天線邊圍+屏蔽器+站點(diǎn)和通信方位角加固桿天線可調(diào)節(jié)桿固定桿頂視圖防護(hù)罩天線輻射圖－方向性圖天線方向性圖天線的極化線極化：水平極化和垂直極化（以電場(chǎng)方向?yàn)閰⒖迹┨炀€參數(shù)頻段天線口徑增益典型性能傳輸媒質(zhì),大氣,鏈路,時(shí)間,高度,氣候等。微波傳播必須采用直射波，接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是直射空間波與地面反射波的疊加。傳播媒介質(zhì)是地面上的低空大氣層和路由上的地面、地物。當(dāng)時(shí)間(季節(jié)、晝夜等)和氣象(雨、霧、雪等)條件發(fā)生變化時(shí)，大氣的溫度、濕度、壓力和地面反射點(diǎn)的位置、反射系數(shù)等也將發(fā)生變化。這必然引起接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的高低起伏變化。這種現(xiàn)象，叫做電波傳播的衰落現(xiàn)象。顯然衰落現(xiàn)象具有很大的隨機(jī)性。1.5衰落衰落類(lèi)型1.多徑衰落2.K型衰落3.波導(dǎo)型衰落4.雨衰

多徑衰落由于折射波，反射波，散射波等多途徑傳播引起的衰落。多徑衰落周期較短一般為幾秒。多徑衰落又叫頻率選擇性衰落。合成波的電平比正常傳輸?shù)头Q(chēng)為下衰落，比正常傳輸高稱(chēng)為上衰落。地面大氣不均勻水面光滑地面是主要原因

K型衰落由于折射系數(shù)（K）的變化，使直射波和地面反射波相干涉而產(chǎn)生的衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻擋而發(fā)生的繞射性衰落。這種衰落的周期較長(zhǎng)，約幾分鐘。還是氣候原因

波導(dǎo)型衰落在無(wú)風(fēng)的氣候，在平原和水網(wǎng)地區(qū)，容易形成接近地面的波導(dǎo)層，使波束發(fā)生匯聚或發(fā)散而導(dǎo)致衰減性衰落。這種衰落的時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)可達(dá)幾十分鐘。所以設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮當(dāng)?shù)氐匦闻c氣候雨衰在10GHZ頻段以下，雨霧損耗并不顯得特別嚴(yán)重，對(duì)一個(gè)中繼段可能會(huì)引入幾個(gè)分貝。在10GHZ以上頻段，中繼間隔主要受降雨損耗的限制，如對(duì)13GHZ以上頻段，100mm/小時(shí)的降雨會(huì)引起5dB/km的損耗，所以在13GHZ，15GHZ頻段，一般最大中繼距離在10km左右。在20GHZ以上頻段，由于降雨損耗影響，中繼間距只能有幾公里。越高頻段雨衰越厲害?。「哳l段可以做用戶級(jí)傳輸衰落的一般特性1、波長(zhǎng)越短、距離越長(zhǎng)，衰落越嚴(yán)重2、夜間比白天嚴(yán)重，夏季比冬季嚴(yán)重3、晴天，寧?kù)o天氣比陰天、風(fēng)雨天氣時(shí)嚴(yán)重4、水上電路比陸上電路嚴(yán)重5、平地電路比山區(qū)電路嚴(yán)重頻率用途7Ｇ長(zhǎng)距離干線８Ｇ長(zhǎng)距離干線13G中，短距離１５Ｇ中，短距離１８Ｇ中，短距離２３Ｇ中，短距離２６Ｇ短距離，城區(qū)２８Ｇ短距離，城區(qū)３８Ｇ短距離，城區(qū)工作頻段用途對(duì)抗衰落措施

A.不帶分集

減小地面反射波電平

增大地面反射傾角

多種均衡措施（時(shí)域均衡和頻域均衡）B.分集技術(shù)FD頻率分極.swfSD空間分極.swfH10.2/F1/2<H<37/F1/2波導(dǎo)型

SDFD

K型

天線增益

天線高度衰減型（阻擋，雨衰）降低頻率縮短站距

對(duì)抗衰落措施2.微波通信系統(tǒng)方框圖

微波通信系統(tǒng)方框圖信源編碼TXBBMOD上變頻功放分路系統(tǒng)同步

RX解碼RXBB

DEM下變頻低噪放分路系統(tǒng)(調(diào)制)(解調(diào))TXRx天線IFUHF/SHFBB:基帶信號(hào)BBIF:中頻UHF:特高頻(300-3000MHz)SHF:超高頻(3000–30,000MHz)本振發(fā)信：發(fā)信設(shè)備組成.swf收信：收信設(shè)備組成.swf微波電路方框圖MUX環(huán)形器終端站終端站中繼站MUX數(shù)字微波常用調(diào)制技術(shù)移相鍵控（ＰＳＫ）（Phase

ShiftKeying

）正交調(diào)幅（ＱＡＭ）

（QuadatureAmplitudeModulation）2PSK數(shù)字解調(diào)(BPSK)基帶信號(hào)載波信號(hào)已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)基帶信號(hào)載波信號(hào)d1d2d3d4星座圖IQ環(huán)型調(diào)制器4PSK調(diào)制器方框圖4PSKS/PHOSCπ/2IQ星座圖IQ4QAM–調(diào)制器方框圖4QAMS/PHOSCπ/2AMAMIQ星座圖IQ提高頻譜利用率－多狀態(tài)調(diào)制（4nQAM）尼奎斯特帶寬=BiteRateN4QAM128QAM64QAM16QAMQAM星座圖在選擇數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的調(diào)制方式時(shí)，考慮的主要因素有頻譜利用率、抗干擾能力、對(duì)傳輸失真的適應(yīng)能力、抗衰落能力、勤務(wù)信號(hào)的傳輸方式、設(shè)備的復(fù)雜程度。對(duì)于小容量系統(tǒng)（傳輸速率小于10Mb/s），以選擇4PSK／4DPSK為主，也可選擇2PSK／2DPSK或2FSK；對(duì)于中容量系統(tǒng)（傳輸速率大于10Mb/s且小于100Mb/s

），以選擇4PSK／4DPSK為主，也可選擇8PSK或2PSK／2DPSK；對(duì)于大容量系統(tǒng)（傳輸速率大于100Mb/s）

，可以選擇16QAM為主，也可選擇8PSK。3.微波通信系統(tǒng)數(shù)字傳輸系列準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)(Plesiochronous

DigitalHierarchy)

數(shù)字傳輸技術(shù)的應(yīng)用是從市話中繼傳輸開(kāi)始的，為適應(yīng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，PDH技術(shù)出現(xiàn)了。隨著高速光纖通信系統(tǒng)在電信網(wǎng)中的應(yīng)用，更多的電路被集中到少數(shù)的傳輸系統(tǒng)上，暴露