第2章2微波中继通信系统

❖使用水平和垂直两个正交的分集支路， 也称正交极化分集；
❖可看作是一种特殊的空间分集方式， 只使用两副天线，且天线间距缩短。
天线的种类
• 按工作频段分：短波、超短波、 微波
• 按用途分：基地台、移动台 • 按方向性分：全向、定向 • 按结构分：线状、面状、天线阵
列
2. 分集接收技术
分集接收技术
• 掌握分集技术的基本概念； • 理解每一种不同的分集方式
和合并方式； • 了解其它分集方式的含义
概念
分集是指分散传输和集中接收。 分集接收是指接收端对它收到的经过
• 决定天线性能因素有些与天线本身无关， 如天线架设高度等。
• 有些因素与天线的设计生产工艺相关，这 些因素称为天线参数。
主要的天线参数
• 方向图 • 增益 • 工作频带
效率 输入阻抗 极化方式
1、天线的方向性
• 天线对空间不同方向具有不同的辐射或接 收能力，这就是天线的方向性。
• 在水平面上，辐射与接收无最大方向的天 线称为全向天线，有一个或多个最大方向 的天线称为定向天线。
水平波瓣 全向天线的水平波瓣宽度为360度
后瓣 第一副瓣
主瓣
垂直波瓣 • 基站定向天线的垂直波瓣宽度为10
度左右； • 对于同一种类的天线，增益相同时，
水平波瓣越宽，垂直波瓣就越窄； • 较窄的垂直波瓣会在基站近端产生
信号“死区” 。
天线下倾调整
• 限制信号在所服务的小区范围内， 减小“死区”，降低对其它小区的 干扰。
多个相互独立路径传输的信号进行 特定的处理来减小衰落的深度与持 续时间的方法。
独立衰落信号的特点
• 如果一条无线传播路径中的信号经历 了深度衰落，而另一条相对独立的路 径中可能仍包含着较强的信号。
t
分集接收的含义
• 分散传输：使接收端能获得多 个统计独立的、携带同一信息 的衰落信号；
• 集中接收：把收到的多个统计 独立的衰落信号进行合并以降 低衰落的影响。
天线方向图
• 用来表示天线的辐射或接收强 度随空间方向的对应关系
全向天线
• 全向天线由 于其无方向 性，所以常 用在一点对 多点通信的 中心台。
定向天线
定向天线具有 最大辐射或接 收方向，因此 能量集中，增 益相对较高， 适合于远距离 点对点通信。
波瓣宽度
天线方向图的最大辐射功率所在的 波瓣称为主瓣，其余为副瓣 主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度 降低3 dB的两点间的夹角定义为波 瓣宽度
天线最直接的参数
微波天线的主要电气参数
• 前后比
前后比即天线后向(180 °± 30 °的范围内)的副瓣电平与前 向最大波束电平之差.它表明了 天线对后瓣抑制的能力.前后比 低的天线,天线后瓣有可能产生 越区覆盖,导致切换关系混乱,产 生掉话.一般来说,前后比在18～ 45dB之间,工程中一般应选用前 后比为30dB的天线。
分集方式分类
• 宏分集：减小大尺度衰落的分集技 术；
– “多基站”分集
• 微分集：减小小尺度衰落影响的分 集技术。
微分集的种类
• 空间分集 • 时间分集 • 频率分集 • 极化 分集 • 角度分集
1、空间分集
❖空间分集的依据在于快衰落的空间独立性。 ❖空间分集的接收机至少需要两副相隔距离为
d的天线，间隔距离d与工作波长、地物及天 线高度有关，在移动信道中， 通常取：
传播方向
30dB 60dB
微波天线的主要电气参数
•驻波比
驻波比全称为电压驻波比。 在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线 与发信机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折 回，并与前进的部分干扰汇合发生驻波。 SWR=R/r=(1+K)/(1-K) 反射系数K=(R-r)/(R+r) 驻波比总是大于1的。
• 机械下倾：小于10度
• 电调下倾：角度可调，后瓣同时下 倾
2、天线效率
• 天线效率定义为：天线辐射功率Pr 与天线输入功率Pin之比；
• 天线辐射功率与所消耗的功率Ps之 和为输入功率。
3、天线的增益
• 天线增益系数是方向系数与天线效 率的乘积，方向图主瓣越窄，副瓣 越小，增益就越高。
• 在同等条件下，天线增益越高，电 波传播的距离越远，一般基地台天 线都采用高增益天线
市区 d=0.5λ 郊区 d=0.8λ
空间分集工作示意图
1
G1
切换
2
G1
逻辑
或解
输出
m
调器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
天线
G1
可变增益
2、频率分集
• 频率分集方式是指用两个或两个以上 的频率来传送相同的信息的方式。
• 频率分集的工作原理是基于在信道相 干带宽之外的频率上不会出现同样的 衰落。
3、极化分集
❖基本工作原理：空中的水平极化和垂 直极化路径是非相关的。
4、天线的输入阻抗
• 天线的输入阻抗为输入端电压与输 入端电流之比。
• 为使天线能获得最大的功率，应使 天线输入阻抗与馈线特性阻抗匹配。
5、工作频带
• 天线的各种电性能参数不超过允许 范围时，所对应的工作频率宽度即 为天线工作频带。
• 对频分双工的收发共用天线，必须 考虑天线的工作频带宽度。
6、天线极化方式
• 在交变电磁场中放置一导线，在电磁波的 作用下，导线会产生感应电动势
• 该导线与接收设备相连，在接收设备的输 入端就会产生高频电流
天线的互易原理：
• 发信天线和收信天线都属于能量变换器， 具有“可逆性”
• 天线用作发信时的参数和收信时的参数保 持不变，这就是天线的互易原理
天线参数
• 天线的性能主要关心其信号覆盖范围和辐 射强度。
1. 天线技术
工作原理: • 基本功能: 辐射和接收无线电波
• 发射: 把高频电流转换为电磁波 • 接收: 把电滋波转换为高频电流
工作原理:
根据电磁场理论，当导体通过高频电 流时会在周围空间产生电场和磁场
当导体长度足够大（能够与波长相比 拟时），就能使电磁波有效辐射出去
工作原理:
• 电磁波从发射天线辐射出来后，向四面传 播出去形成电磁场
• 分为线极化天线、圆极化天线和椭 圆极化天线；
• 基站多采用线极化方式，又分为垂 直极化和水平极化方式；
微波天线的主要电气参数
• 天线增益（dBi） 在输入功率相等的条件下，实际天线与理想
的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率 密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集 中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的 关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。