微波系统简介
1微波系统组成
4、微波的应用
主要的用户范围
蜂窝电话用户
公共载波工业
商业系统
地方政府
公用事业
应急业务
运输
教育
港口管理
广播
一般用途
电话业务
数据传输
局域网
传输线的备份
用户服务
增强型通信
安全控制
中继通信
交通监视
远程监控
特殊用途
移动基站间的固定链路
建筑物区域的点对点连接
公司内部事务联系
接入本地交换局
给隔离的建筑物提供卫星PBX
hs——反射点第一障碍物高度(m);
he——等效地面突起高度(m);
d1、d2——收发点至反射点之间的距离(km)。
其中,等效地面突起高度为
当地球半径R0=6370km,d1、d2为反射点到收发点的距离时,上式得
对天线高度应按如下标准检查:
K=2/3时,hc≥0.3F1(一般障碍物)
hc≥0(刃形障碍物)
该系统的保护倒换是由接收端IDU上的无损伤倒换开关执行。
(2)各组成部分
A、天线(0.3,0.6,1.2,1.8,2.0,…)及ODU
图1(a) 0.6m天线和ODU(直接安装,1+0)
图1(b) 0.3m天线和ODU(直接安装,1+0)
微波的原理及其应用
微波的原理及其应用
微波是指频率范围在300MHz(兆赫兹)到300GHz(千兆赫兹)之间的电磁波。微波的原理是通过产生高频的电磁场来激发物质内部的分子振荡,从而使物质产生加热效应。微波原理的基础是电磁波与介质之间的相互作用。
微波的应用非常广泛,以下是一些常见的应用:
1. 加热和烹饪:微波炉是最常见的微波应用之一。微波通过与食物分子的振动相互作用,将电磁能转化为热能,从而迅速加热食物。
2. 通信:微波通信广泛应用于无线电广播、卫星通信和移动通信。微波信号具有较高的传输容量和可靠性,可以传输大量的信息。
3. 雷达:雷达系统利用微波的反射原理来探测目标的距离、位置和速度。雷达广泛用于航空导航、气象预报和军事侦察等领域。
4. 医疗诊断:微波医疗设备(如微波射频治疗仪)可以用于治疗肿瘤和各种皮肤病,通过微波能量的吸收和转化来达到治疗目的。
5. 非破坏性测试:微波可以用于检测材料中的缺陷、腐蚀和结构问题,例如在工程材料、建筑物和汽车制造等领域中的质量检测。
6. 火力控制:微波武器利用高功率的微波辐射来扰乱或破坏敌方电子设备,例如干扰雷达、导弹制导系统和无线通信。
总之,微波的原理主要是通过与物质相互作用来产生加热效应,其应用范围非常广泛,涵盖了食品加热、通信、雷达、医疗、测试和军事等领域。
微波通信系统设计及性能分析
微波通信系统设计及性能分析
微波通信系统是一种传输信息的方式,它利用微波作为其传输信号,并通过信号的变化来传输信息。微波通信系统在现代通信领域中起着非常重要的作用,它被广泛应用于卫星通信、雷达、移动通信等领域。
微波通信系统的设计和性能分析是其成功运行的基石。本文将重点探讨微波通信系统的设计和性能分析。
一、微波通信系统的基本原理
微波通信系统基于微波传输,通过振荡器产生微波信号,并将其放大之后传输到发送天线,经由空气传播,到达接收天线之后再经过放大、解调等步骤,最终将信息还原出来。
微波信号的传输具有以下特点:
1. 高频率:微波通信系统采用的是高频的微波信号作为传输信号。与传统的低频信号相比,高频信号具有更好的带宽和传输能力。
2. 高速度:微波信号具有较高的传输速度,可以快速地传输大量的信息。
3. 损耗小:微波信号在空气中传输时,其损耗极小,能够传输较远的距离而不会因信号衰减影响通讯质量。
二、微波通信系统的设计方法
微波通信系统的设计需要考虑众多因素,包括天线的设计、微波信号的传输和解调、信道的选择等等。以下是一些关键的设计步骤:
1. 天线设计:天线是微波通信系统中最重要的组成部分之一。天线的设计需要考虑其频率响应、方向性、增益等因素,并根据不同的应用场景选择不同类型的天线。
2. 微波信号传输和解调:对于基于微波信号传输的通信系统,选择合适的传输
媒介、传输距离和编码方式非常重要。同时,解调技术也需要根据不同的应用场景进行选择。
3. 信道选择:在选择信道时需要考虑诸多因素,例如信道状态、噪声等等。合
微波炉的结构和电路原理
微波炉的结构和电路原理
微波炉是家庭和办公室中常见的厨房电器之一,它以其快速、方便的加热方式受到广泛的欢迎。本文将介绍微波炉的结构和电路原理,帮助读者更好地了解这个常用设备的工作原理和构造。
一、微波炉的结构
微波炉通常由外壳、控制系统、微波发生器、微波传输系统、加热腔以及安全控制组件等部分组成。
1. 外壳:微波炉的外壳是由金属或塑料制成,目的在于隔离微波辐射和提供机械保护。
2. 控制系统:微波炉的控制系统通常由面板、按键和显示屏组成,用于控制和设置加热时间、功率等参数。
3. 微波发生器:微波发生器是微波炉的核心部件,它通过电子元器件产生微波并将其输送到腔体中。
4. 微波传输系统:微波传输系统是将微波从发生器传输到加热腔的装置,一般由微波导轨和波导管组成,确保微波能够有效地进入腔体并与食物发生作用。
5. 加热腔:加热腔是微波炉内部的加热空间,通常由金属制成。加热腔内有转盘或固定架,用于放置食物。
6. 安全控制组件:安全控制组件是微波炉的重要部分,确保使用者
的安全。例如,微波传输系统断电时会导致微波发生器关闭,以防止
泄露。
二、微波炉的电路原理
微波炉的电路主要由微波发生器和控制系统两部分组成。
1. 微波发生器电路:微波发生器电路主要由微波振荡器、发射管和
波导等组件构成。当微波炉启动时,微波振荡器产生微波信号;发射
管将微波信号转化为微波辐射并输送到波导;波导将微波引导至加热
腔内,与食物分子发生作用。
2. 控制系统电路:控制系统电路负责接收用户设置的参数,并根据
设置的时间、功率等参数来控制微波炉的工作状态。一般来说,控制
微波通信原理演示幻灯片
RX
解码
RX BB
DEM
下变频
(解调 )
BB
IF
BB : 基带信号
IF : 中频
UHF : 特高频 (300 - 3000 MHz)
SHF : 超高频 (3000 – 30,000 MHz)
低噪放
分路 系统
收信:收信设备组成.swf
UHF/SHF
45
微波电路方框图
环
M
形
U
器
X
M U X
终端站
中继站
其中 a 为反射板有效面积 m 2
a Acos2
反射板无源
d 2 (km)
15
无源中继站(实物照片)
反射板式无源中继站 Plane reflectors
双抛物面无源中继站 Parabolic reflectors
16
应用范围
宏蜂窝、微蜂窝网络传输 专用网 接入网 临时话音或数据链路 传输线的备份
星座图
48
4 PSK 调制器方框图
I OSC
4PSK
S/P
H
π/2
Q
Q
I 星座图
49
4 QAM – 调制器方框图
提高频谱利用率-多状态调制(4 n QAM)
AM S/P
AM
OSC π/2
I 4QAM
微波技术综述
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微波技术综述
微波是频率最高的无线电波,频率范围主要在300MHz~3000GHz之间。微波与普通无线电波相比,具有似光性、频率高、能穿透电离层和量子特性等特点。这些特点决定了传输和处理微波信号的器件和系统有别于普通无线电波所采用的器件和系统,也决定了微波的独特作用。微波技术在雷达通信、科学研究、生物医学工程和能源等方面都有重要的应用。
微波是指波长在1mm~1000mm、频率在300MHz~3000GHz之间的电磁波,因为它的波长与长波、中波、短波相比要短许多,所以得名“微波”。它一般划分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波三个主要波段。微波技术的发展已有近60年的历史,第二次世界大战期间雷达的研制推动了微波技术的飞速发展。60年代以后,微波通信、卫星通信兴起,促进微波技术加速发展;到了70年代,微波技术广泛应用到遥感、医疗、无损检测和能源等各个领域并相继形成微波波谱、微波生物、微波超导等交叉学科。目前微波的工作频段不断向高频端扩展,微波元件及整机设备不断向小型化、宽频带发展,微波系统不断向自动化、智能化和多功能化方向发展。
微波具有许多特性,如似光性。微波波长短,它的波长比地球上宏观物体尺寸小得多,其传播特性与光相似:沿直线传播、遇到障碍物时会反射。利用这一点,可以制造出高方向性微波天线,用来发射或接受微波信号,从而为雷达、微波中继通信卫星通信和导弹制造等提供了必要条件。与普通无线电波相比,微波频率要高得多,在同样的相对带宽条件下,微波的可用绝对带宽特别宽,能容纳的信息量很大。因此,微波可作为多路通信的射频。另外,微波受外界干扰小且不受电离层变化的影响,故通信质量高于普通无线电波。由于这一特点,
数字微波通信系统
视线(shìxiàn)传播:
距离: 和天线高度有关
D2
D2
h
8r
50
式中,D – 收发天线间距离(km)。 [例] 若要求D = 50 km,则由式
h D2 D2 502 50m 8r 50 50
13
第十三页,共39页。
2.2 自由空间传播(chuánbō)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(sǔnhào)定义为发射功率与接收功率之比,即
26
第二十六页,共39页。
3.1 中继通信线路与设备(shèbèi)组成
数字微波枢纽站 数字微波枢纽站指的是位于干线上的、需要完
成多个方向通信任务的微波站。在系统多波道 工作的情况下,此类站应能完成对某些(mǒu xiē)波道STM-4信号或部分支路的转接和话路的 上、下功能,同时也能完成对某些(mǒu xiē)波 道STM-4信号的复接和分接操作,如果需要, 还能对某些(mǒu xiē)波道的信号进行再生处理 后的再继续传播。
用户终端 直接为用户所使用的终端设备。如电话机、传真机、计算机、
调度电话机等。 交换机 用户可通过交换机进行呼叫连接,建立(jiànlì)暂时的通信信道
或电路。这种交换可以是模拟交换,也可以是数字交换。目 前,大容量干线绝大部分采用数字程控交换机。 数字终端机 实际上是一个数字电话终端复用/分接设备,其基本功能是把 来自交换机的多路信号进行复接,复接信号送往数字微波传 输信道。同时把来自微波终端站的复接信号进行分接,分接 信号送往交换机。
微波炉的工作原理
微波炉的工作原理
微波炉是一种常见的家用电器,通过利用微波的特性来加热食物。它的工作原
理非常简单,主要包括微波产生器、微波传输系统和食物加热系统三个部分。
1. 微波产生器:
微波炉内部有一个称为磁控管的设备,它负责产生微波。磁控管中有一个阴极
和一个阳极,当电流通过阴极时,它会释放出电子,这些电子被加速器加速并击中阳极。这种击打产生了高速运动的电子,它们会穿过空气中的磁场,从而产生微波。
2. 微波传输系统:
微波产生后,需要通过传输系统将其引导到食物加热区域。微波炉内部有一个
称为波导的管道,它负责将微波从磁控管传输到食物加热室。波导的设计使得微波能够以高效的方式传输,并且减少能量的损失。
3. 食物加热系统:
微波炉内部有一个旋转的玻璃托盘,用于放置食物。当微波通过波导进入食物
加热室时,它们会与食物中的水分子发生相互作用。微波的电磁能量会使水分子不断振动,从而产生热量。这个过程被称为“电磁波吸收加热”。
微波炉的工作原理基于微波与水分子之间的相互作用。由于水分子在食物中广
泛存在,所以微波炉可以迅速加热食物。同时,微波炉内部的旋转托盘可以确保食物均匀受热。
需要注意的是,由于微波炉只能加热含有水分子的食物,所以一些干燥的食物(如薯片)在微波炉中加热时效果不佳。此外,由于微波炉产生的微波具有较高的频率和能量,所以在使用时需要注意安全,避免直接暴露在微波辐射下。
总结起来,微波炉的工作原理是利用微波与食物中的水分子相互作用,产生热量来加热食物。通过微波产生器产生微波,通过微波传输系统引导微波到食物加热室,最终实现食物的加热。这种工作原理使得微波炉成为现代家庭中不可或缺的厨房电器之一。
微波讲解
微波实验
一、基本原理
微波通常是指波长从1米(300MHZ)到1毫米(300GHZ)范围内的电磁波,其低频端与无线电波中超短波段相衔接,高频端与远红外相邻,可划分为分米波,厘米波和毫米波。电磁波大体可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、伽马射线等。微波只占电磁波很小的一段范围,虽然如此,微波有它独特的特性,根据这些特性微波可以被广泛的应用在多方面领域。
微波有一些基本特性:
1 .微波的波长极短,比地球上一些物体的几何尺寸小得多,因此当微波照射到这些物体上时,产生显著的反射,其传播特性与几何光学相似,具有“似光性”直线传播的特点。因此能制成体积小方向性极高的天线系统。能接收由地面或宇宙空间各种物体反射回来的微弱信号,从而确定物体的方位和距离。广泛应用于警戒、瞄准、导航、气象、雷达等。
2.微波可以毫无阻碍地穿过电离层,具有穿透性,对于人类来说,它是天线电波谱中的一个“宇宙窗户”,加上微波可用频带很宽,信息容量大,因此微波技术被广泛的应用于卫星通讯、遥感技术、宇航、射电天文学等尖端领域。
3.许多原子和分子发射和吸收原子电磁波波长正好处于微波波段内。人们利用这一特性研究原子和分子的结构,发展了微波波谱学、量子电子学,并研制了量子放大器,分子钟和原子钟。
近年来,微波超导、微波化学、微波生物学、微波医学等微波边缘学科都得到了长足的发展。微波技术是一门独特的现代科学技术,具有不可估量的发展前景,因此,我们应掌握它的基本知识和测量方法。
1.研究方法和测量技术上,微波电路与低频电路中采用“路”的概念和方法有很大的不同。在低频情况下,我们往往用电压、电流、电阻、电容和电感等参数来描述。但在高频情况下,场的波动性显著,原来的这些概念都已不能适用,我们必须分析整个线路上电磁场的分布。描述的参考从电压、电流、电阻转变为功率、驻波比、频率和特性阻抗等。
微波通信系统的原理
微波通信系统的原理
微波通信系统是一种利用微波频段进行通信的无线通信系统。其原理是利用发射端将信息信号转换成微波信号,通过空气传输到接收端后再将微波信号转换为信息信号。
微波通信系统主要由三个部分组成:发射端、传输介质和接收端。
发射端:发射端主要由调制器、放大器、天线和发射机构等组成。调制器将信息信号转换为高频电压变化,放大器将电压变化放大到一定程度,天线将电压变化转换为电磁波并向空间辐射,发射机构则控制整个系统的启动和停止以及输出功率的大小。
传输介质:传输介质指微波在空气中的传输。由于微波具有高频率、短波长和直线传播等特点,因此在空气中的衰减非常小,可以实现远距离通信。
接收端:接收端主要由天线、放大器、检测器和解调器等组成。天线接收到经过空气传输的微波信号,并将其转换为电压变化;放大器对电压变化进行放大;检测器检测出电压变化的大小和频率,并将其转换为信息信号;解调器将调制信号还原为原始信息信号。
微波通信系统具有传输速度快、传输距离远、抗干扰能力强等优点,广泛应用于卫星通信、雷达测量、无线电视等领域。
简明微波知识点总结
简明微波知识点总结
一、微波的产生
微波是电磁波的一种,其频率范围通常定义为300MHz至300GHz。微波的产生主要有以下几种方式:
1. 电子运动产生的微波:
当高速电子在磁场或者电场中运动时,会产生微波辐射。这种产生微波的方式叫做“同步辐射”,是一种重要的微波源。
2. 电子射频振荡器产生的微波:
电子射频振荡器是一种专门用来产生微波的设备,其工作原理是通过调谐某些特定的谐振频率,使得电子在强电场中振荡产生微波。
3. 微波管放大器:
微波管放大器是一种设备,通过将微波信号输入到管中,然后通过电磁场的作用来放大微波信号。
4. 光学激光器产生的微波:
激光器可以通过频率加倍或者调制的方式产生微波。
二、微波的特点
微波具有一些独特的特性,使得它在很多领域有着广泛的应用:
1. 穿透性强:
微波在穿透物质时,能力比可见光和红外线更强。这使得微波可以穿透一些通常不透明的物质,如水、塑料、衣物等。
2. 热效应:
微波在物质中的能量损耗主要表现为产生热效应,这种热效应可以被应用于微波加热、烤箱等领域。
3. 反射和折射:
微波在遇到边界时,会发生反射和折射现象。这种特性被广泛应用于雷达、卫星通信等领域。
4. 定向传播:
微波可以通过定向天线进行传播,这使得微波通信有着更多的灵活性和可靠性。
三、微波的应用
由于微波具有穿透性强、热效应明显、定向传播等特点,使得它在很多领域有着广泛的应用:
1. 通信领域:
微波被广泛应用于通信领域,如无线电、卫星通信、雷达等。通过微波通信技术,可以实现远距离、高速、高效率的信息传输。
2. 医疗领域:
简述微波中继通信系统的组成及其特点
简述微波中继通信系统的组成及其特点
微波中继通信系统是一种基于微波技术的通信系统,用于将信号在两个不直接相连的地点之间进行传输。它由以下几个组成部分构成:
1. 发射站:发射站负责将信号转换为微波信号,并通过天线发射到空中。
2. 中继站:中继站是系统中的关键部分,有多个中继站串联在一起。它接收来自发射站的微波信号,并进行解码和放大,然后再通过天线将信号转发给下一个中继站。
3. 接收站:接收站负责接收来自中继站的微波信号,并将其转换为原始信号。
微波中继通信系统具有以下特点:
1. 高频带宽:微波信号的频率非常高,通常在1GHz至
300GHz之间。这使得微波中继通信系统能够传输大量的数据,适用于高速数据传输的应用。
2. 高可靠性:微波中继通信系统采用多个中继站串联的方式进行信号传输,即使在某个中继站发生故障时,系统仍然可以通过其他中继站进行信号传输,从而保证了通信的可靠性。
3. 长距离传输:微波信号在空气中的传输损耗较小,无需铺设传输线路,因此适合用于长距离的通信传输。
4. 抗干扰能力强:微波信号的传播受到天气和外界干扰的影响较小,具有较好的抗干扰能力。
5. 信号传输速度快:微波中继通信系统具有较高的传输速度,适用于需要实时通信的应用,如电话、视频会议等。
总之,微波中继通信系统通过利用高频的微波信号进行信号传输,具有高可靠性、高带宽、长距离传输和快速通信的特点,适用于各种需要远距离、高速、实时通信的应用领域。
微波(电磁波)—搜狗百科
微波(电磁波)—搜狗百科
微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西,则会反射微波。
从电子学和物理学观点来看,微波这段电磁频谱具有不同于其他波段的如下重要特点:
穿透性
微波比其它用于辐射加热的电磁波,如红外线、远红外线等波长更长,因此具有更好的穿透性。微波透入介质时,由于微波能与介质发生一定的相互作用,以微波频率2450兆赫兹,使介质的分子每秒产生24亿五千万次的震动,介质的分子间互相产生摩擦,引起的介质温度的升高,使介质材料内部、外部几乎同时加热升温,形成体热源状态,大大缩短了常规加热中的热传导时间,且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时,物料内外加热均匀一致。[2]
选择性加热
物质吸收微波的能力,主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强,相反,介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异,微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同,产生的热效果也不同。水分子属极性分子,介电常数较大,其介质损耗因数也很大,对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小,其对微波的吸收能力比水小得多。因此,对于食品来说,含水量的多少对微波加热效果影响很大。
热惯性小
微波对介质材料是瞬时加热升温,升温速度快。另一方面,微波的输出功率随时可调,介质温升可无惰性的随之改变,不存在“余热”现象,极有利于自动控制和连续化生产的需要。
微波通信系统的原理
微波通信系统的原理
微波通信系统是一种高频率的无线通信系统,其工作原理是利用微波信号在空气中传输信息。微波通信系统的主要组成部分包括发射器、接收器、天线和传输介质等。
发射器是微波通信系统的核心部分,其主要功能是将电信号转换为微波信号并将其发送到空气中。发射器中的电路包括振荡器、放大器、调制器和滤波器等。振荡器产生微波信号的频率,放大器将信号放大到足够的功率,调制器将电信号转换为微波信号的调制形式,滤波器则用于滤除不需要的频率成分。
接收器是微波通信系统的另一个重要组成部分,其主要功能是接收从空气中传输过来的微波信号并将其转换为电信号。接收器中的电路包括天线、放大器、检波器和滤波器等。天线接收微波信号并将其转换为电信号,放大器将电信号放大到足够的强度,检波器将微波信号的调制形式转换为电信号的调制形式,滤波器则用于滤除不需要的频率成分。
天线是微波通信系统中最重要的组成部分之一,其主要功能是将电信号转换为微波信号或将微波信号转换为电信号。天线的种类有很多,包括单极天线、双极天线、方向天线和圆极天线等。不同种类的天线适用于不同的应用场合。
传输介质是微波通信系统中的另一个重要组成部分,其主要功能是
传输微波信号。传输介质包括空气、电缆和光纤等。空气是微波通信系统中最常用的传输介质,其传输速度快、成本低,但受到天气和地形等因素的影响较大。电缆和光纤的传输速度较快,但成本较高。
微波通信系统是一种高频率的无线通信系统,其工作原理是利用微波信号在空气中传输信息。微波通信系统的主要组成部分包括发射器、接收器、天线和传输介质等。不同的组成部分在微波通信系统中发挥着不同的作用,共同构成了一个完整的微波通信系统。
微波通信系统
5. 1 微波发展简史
• ( 3) 相连单位距离不能太远, 并且两点直线范围内不能有阻挡 物。
• ( 4) 抗噪声和干扰能力强, 具有极强的抗窄带瞄准式干扰能力, 适应军事 电子对抗。
• ( 5) 能与传统的调制方式共用频段。 • ( 6) 信息传输可靠性高。 • ( 7) 保密性强, 伪随机噪声使得信号不易被发现而有利于防止
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5. 1 微波发展简史
• 3 我国的微波发展趋势 • 目前数字微波通信技术的主要发展方向有以下几个。 • 1) 提高 QAM 调制级数及严格限带 • 2) 网格编码调制及维特比检测技术 • 3) 自适应时域均衡技术 • 4) 多载波并联传输 • 5) 其他技术
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5 .2 微波系统分类
层反射回来 到达接收点的传播方式。 如图 5 - 2 中 2 所示。 • ( 3) 散射传播: 是指利用大 气 层 对 流 层 和 电 离 层 的 不 均
匀 性 来 散 射 电 波, 使电波到达视线以外的地方, 如图 5 - 2 中 3 所示。 • ( 4) 外层空间传播: 是指无线电在对流层、 电离层以外的外层 空间中的传 播方式, 如图 5 - 2 中 4 所示。
航 空 三 类 移 动 通信。
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5. 3 微波系统特征
• 1 传播特点 • 微波通信中电波所涉及的介质有地球表面、 地球大气 ( 对流层、
微波通信系统的原理
微波通信系统的原理
一、概述
微波通信系统是一种利用微波频段进行通信的系统,其基本原理是利用微波的传播特性和调制调制技术,在空间中传输信息。本文将深入探讨微波通信系统的原理,包括微波的产生和调制、微波的传播和接收等方面。
二、微波的产生和调制
微波的产生通常采用微波发生器,常见的有klystron管、磁控管和固态器件等。这些器件通过运动电子束或激励固态器件的电压变化,产生微波信号。微波信号通常需要进行调制,以便携带和传输信息。常用的调制方式有振幅调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。
三、微波的传播
微波的传播方式主要有自由空间传播、大气传播和导波传播三种。其中,自由空间传播是指在真空或纯大气中以直线传播的方式。大气传播则是指微波在大气中的传播,包括大气吸收、散射、折射和多径传播等。导波传播是指微波在导波结构中传播,如波导和微带线等。
1. 自由空间传播
自由空间传播是微波通信系统中最常见的传播方式,也是信号传输的基础。微波在自由空间中的传输损耗取决于传播距离和频率,一般遵循自由空间路径损耗公式,即传输损耗与传播距离的平方成反比。
2. 大气传播
微波在大气中的传播会受到各种因素的影响,包括大气吸收、散射、折射和多径效应等。其中,大气吸收是影响微波传播最重要的因素之一,其主要取决于传播频率和大气的湿度、温度等参数。
3. 导波传播
波导是一种能够将电磁能量传输到空间中的导波结构,它可以传输微波信号,并在传输过程中减小损耗。微带线也是一种常见的导波结构,它利用介质板作为传输介质,并通过微带线上的导电线路进行传输。
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微波系统简介
1微波发信设备
1.1设备组成
从目前使用的数字微波通信设备来看,分为直接调制式发信机(使用微波调相器)和变频式发信机。中小容量的数字微波(480路以下)设备可以用前一种方案。而中大容量的数字微波设备大多数采用变频式发信机,这是因为这种发信机的数字基带信号调制是在中频上实现的,可得到较好的调制特性和较好的设备兼容性。
下面以一种典型的变频式发信机为例加以说明,如图所示。
变频式发信机方框图
由调制机或收信机送来的中频已调信号经发信机的中频放大器放大后,送到发信混频器,经发信混频,将中频已调信号变为微波已调信号。由单向器和滤波器取出混频后的一个边带(上边带或下边带)。由功率放大器把微波已调信号放大到额定电平,经分路滤波器送往天线。
微波功放及输出功放多采用场效应晶体管功率放大器。为了保证末级的线性工作范围,避免过大的非线性失真,常用自动电平控制电路使输出维持在一个合适的电平。
一种微波功率放大器
公务信号是采用复合调制方式传送的,这是目前数字微波通信中采用的一种传递方式。它是把公务信号通过变容器实现对发信本振浅调频的。可见这种调制方式设备简单,在没有复用设备的中继站也可以上、下公务信号。
1.2性能指标
◆工作频段
从无线电频谱的划分来看,我们把频率为0.3GHz~300GHz的射频称为微波频率。目前使用的范围只有1GHz~40GHz,工作频率越高,越能获得较宽的通频带和较大的通信容量。也可以得到更尖锐的天线方向性和天线增益。但是,当频率较高时,雨、雾及水蒸气对电波的散射或吸收衰耗增加,造成电波衰落和收信电平下降。这些影响对12GHz以上的频段尤为明显,甚至随频率的增加而急剧增加。
目前我国基本使用2、4、6、7、8、11GHz频段。其中2、4、6GHz频段因电波传播比较稳定,故用于干线微波通信,而支线或专用网微波通信常用2、7、8、11GHz。当然,对频率的使用,还要经申请,由上级主管部门和国家无线电管理委员会批准才行。
◆输出功率
输出功率是指发信机输出端口处功率的大小。输出功率的确定与设备的用途、站距、衰落影响及抗衰落方式等因素有关。由于数字微波的输出比模拟微波有较好的抗干扰性能,故在要求同样的通信质量时,数字微波的输出功率可以小些。当用场效应晶体管功率放大器作末级输出时,一般为几十毫瓦到1瓦左右。
◆频率稳定度
发信机的每个波道都有一个标称的射频中心工作频率,用f0表示。工作频率的稳定度取决于发信本振源的频率稳定度。设实际工作频率与标称工作频率的最大偏差值为Δf, 则频率稳定度的定义为
(3-1)
式中K为频率稳定度。
对于采用PSK调制方式的数字微波通信系统而言,若发信机工作频率不稳,即有频率漂移,将使解调的有效信号幅度下降,误码率增加。对于PSK调制方式,要求频率稳定度为1×10-5~5×10-6。
发信本振源的频率稳定度与本振源的类型有关。近年来由于微波介质稳频振荡源可以直接产生微波频率,并具有电路简单、杂波干扰及热噪声较小的优点,所以正在被广泛采用,其自身的频率稳定度可达到1×10-5~2×10-5左右。当用公务信号对介质稳频振荡源进行浅调制时,其频率稳定度会略有下降。对频率稳定度要求较高或较严格时,例如(1~5)×10-6,可采用脉冲抽样锁相振荡源等形式的本振源。
除上述三项主要指标外,对发信机还有其他一些细节的技术要求,这里不再详述。2微波收信设备
2.1设备组成
数字微波的收信设备和解调设备组成了收信系统,这里所讲的收信设备只包括射频
和中频两部分。目前收信设备都采用外插式收信方案,如图所示。
外差式收信机方框图
上图是一个有空间分集接收的收信设备组成方框图,分别来自上天线和下天线的直射波和经过各种途径(多径传播)到达接收点的电波,经过两个相同的信道,带通滤波器、噪声放大器、抑镜滤波器、收信混频器、前置中放,然后进行合成,再经主中频放大器后输出中频已调信号。
本方框图中画出的是最小振幅偏差合成分集接收方式。下天线的本机振荡源是由中频检出电路的控制电压对移相器进行相位控制的,以便抵消上、下天线收到多径传播的干涉波(反射波和折射波),改善带内失真,获得最好的抗多径衰落效果。
为了更好的改善因多径衰落造成的带内失真,在性能较好的数字微波收信机中还要加入中频自适应均衡器,使它与空间分集技术配合使用,可最大限度地减少通信中断的时间。
一种微波低噪声放大器
图中的低噪声放大是砷化镓场效应晶体管(FET)放大器,这种放大器的低噪声性能很好,并能使整机的噪声系数降低。
由于FET放大器是宽频带工作的,所以其输出信号的频率范围很宽,因此在FET 放大器的前面要加带通滤波器,其输出要加装抑镜像干扰的抑镜滤波器,要求对镜象频率噪声的抑制度为13~20dB以上。
一种镜像抑制滤波器
2.2性能指标
◆工作频率
收信机是与发信机配合工作的,对于一个中继段而言,前一个微波站的发信频率就是本收信机同一波导的收信频率,频段的使用参见前面有关发信设备主要性能指标中的内容。
◆收信本振的频率稳定度
接收的微波射频的频率稳定度是由发信机决定的。但是收信机输出的中频是收信本振与收信微波射频进行混频的结果,所以若收信本振偏离标称较多,就会使混频输出的中频偏离标称值。这样,就使中频已调信号频谱的一部分不能通过中频放大器,造成频谱能量的损失,导致中频输出信噪比下降,引起信号失真,使误码率增加。
对收信本振频率稳定度的要求与发信设备基本一致,通常要求(1~2)×10-5,要求较高者为(1~5)×10-6。
收信本振频率常采用同一方案,是两个独立的振荡源,收信本振的输出功率往往比发信本振要小些。
◆噪声系数
数字微波收信机的噪声系数一般为3.5~7dB,比模拟微波收信机的噪声系数小5dB 左右。噪声系数是衡量收信机热噪声性能的一项指标,它的基本定义为:在环境温度为标准室温(17℃)、一个网络(或收信机)输入与输出端在匹配的条件下,噪声系数N F等于输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值,记作:
(3-2)
设网络的增益系数为,输出端的噪声功率是输入端的噪声功率(被放大G倍)与网络本身产生的噪声功率两部分组成的,可写为
用上面的关系式,可把公式(3-2)改写为