微波通信概述
微波通信系统概述
旁瓣干扰示意图
解决方法：调整相邻各站天线指向的相对角度。为了 使同频邻站干扰低于60dB，要求线路拐弯、分支处的 夹角不小于90˚；或采用正交极化配置的方法来补偿， 但其夹角也不宜小于70˚。此外，在线路分支处，通过 采用不同的频率配置，可以使夹角的限制条件放宽或 不再受限制。
系统外部干扰
系统外部干扰包括其它无线电设备(如雷 达、卫星通信设备等)辐射的频段相近的 电磁波和工业设备的杂散辐射电磁波。
四频制单波道频率配置
采用四频制方案时，没有反向干扰问题，但仍 然存在越站同频干扰问题，且其占用频带比二 频制方案宽一倍。
交错制多波道频率配置
相邻波道的发信或收信频差(80MHz)是同一波道收发频差 (40MHz)的两倍，因而较易实现分波道滤波，但由于收发频差 不太大，为保持发射方向和接收方向之间有足够的衰减，对带 通滤波器的频带特性要求较高。此外，交错排列的6个收信频 率和6个发信频率布满整个频段，发射天线和接收天线很难做 到宽频带内的阻抗匹配，因而各中间站需要设置多副天线。
微波中继通信系统组成
微波中间站的转接方式
(1)基带转接方式 (2)中频转接方式 (3)微波转接方式
基带转接方式
基带转接方式可以直接上、下话路，是微波分 路站和枢纽站必须采用的转接方式。采用这种 转接方式的中间站的设备与终端站可以通用。
中频转接方式
中频转接不需调制、解调器，简化了设备，且没有调 制和解调引入的失真和噪声；其发本振和收本振采用 移频振荡方案，降低了对本振稳定度的要求。但中频 转接不能上、下话路，不能消除噪声积累。对于不需 要上、下话路的中继站，可以采用中频转接方式，如 模拟微波中继通信系统就常用这种方式。
短波天波传播示意图 微波传播示意图
微波通信简介
微波通信简介微波通信是一个系统工程，安装、维护、调测涉及的知识面宽，需要扎实的基础知识和丰富的实际经验，在较短的时间内掌握有一定困难。
一、微波通信的基本概念:微波通信是现代化重要通信手段之一，与其他通信方式相比它具有以下优点:建设周期短;投资底;抗自然灾害性能强;不容易遭受人为性的破坏。
对信息传输可靠性比较高，跨越山河比较方便，它的传输方式具有独道的特点。
缺点:微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。
此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信。
因此，世界许多国家尤其是比较发达的国家作为一种重要的通信手段予以大力的发展形成很大的通信网，在世界通信事业的发展中起过非常重要的作用。
1、微波通信的基本概念通常人们把通信使用什么频率，称为什么通信。
如把30,300千赫称长波用于通信,称长波通信，(电台)把300,3000千赫称为中波,用于广播，称中波广播，把3,30兆赫称短波用于通信称短波通信。
在电信领域通常把3000M,30000M频段的通信，称微波通信。
———————————————————————————————————————————————从另一个概念讲，电磁波有长波中波短波,而波长在1米至0.1毫米之间的电磁波,称为微波。
使用微波进行的通信被称为微波通信。
微波通信具有可用频带宽、通信容量大、传输损伤小、抗干扰能力强等特点,可用于点对点、一点对多点或广播等通信方式。
名词解释:频率 :在单位时间内物体完成全振动的次数叫频率，用f表示单位: HZ KHZ MHZ GHZ 1GHZ=1000MHZ1MHZ=1000KHZ波长波速波长,波速/频率频率,波速/波长电磁波的波速由介质决定的，真空中等于光速，空气中略低于光速，而波速=波长*频率，即波长越长频率越低，波长越短频率越高。
无线通信工程(三)微波通信
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发信机中的高功率放大器用于把发送的射频信号提高到 足够的电平，以满足经信道传输后的接收场强。 收信机中的低噪声放大器用于提高收信机的灵敏度。 下变频用于中频信号与微波信号之间的变换以实现固定 中频的高增益稳定放大。 微波通信天线一般为强方向性、高效率、高增益的反射 面天线，常用的有抛物面天线、卡塞伦天线等，馈线主要采 用波导或同轴电缆。 在地面接力和卫星通信系统中，还需以中继站或卫星转 发器等作为中继转发装置。
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因此中、大容量的数字微波接力通信系统必须采用能 先对主用及备用波道之间的时延差进行自适应调整，待信 码、定时以及帧信号的位置对应后，以分集合成方式并机 运行直至信号恶化的主用波道自动被淘汰的无损伤切换装 置。 说明：无损伤切换技术建立在备份技术上，备份分为 波道备份（异频备份）和设备备份（同频备份）两种，无 损伤切换（Hitlles Switching）：切换过程中，无感觉、 数据无滑动，不会因倒换而引入误码。
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第三节 微波接力通信系统转接方式
地面微波接力站的微波信号转接方式，也称中继 方式。接力站可分为两大类：
有源接力（有源转接）
无源接力（无源转接）
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1、有源接力站
具有补偿接收信号的传输损耗和失真，并完成频率转换和路 由改向功能的接力站。它有三种转接方式：基带转接、中频转接、 射频转接。 （1）基带转接 将接收到的频率为接收频率的射频信号，经下变频、中 频放大，及解调过程恢复出具有标准接口电平的基带信号。 然后将此基带信号再经调制、中频放大、上变频和功率放大 转换为发射频率，并具有足够功率的射频信号，发射到下一 站。其转接点在基带接口。 由于基带信号多为多路电话群路信号或视频信号，故也 称群频转接或视频转接。调制解调过程要引入失真和噪声， 影响传输质量。一般仅在需要取出或插入话路（或电视）的 主站和端站及传输距离短的支线上应用。
第3章数字微波通信系统
1、直接中继（微波转接）
----把接收到的微波信号用微波放大器直接 放大。
移频：收、发的频率不一样。
微
波
移
放
频
大
微 波 放 大
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2、外差中继（中频转接）
低
噪 声 放
混 频
大
中 放
上 变 频
功 放
----中频转接只将收到的微波信号混频（下变频） 至中频（70MHz或140MHz），经中频放大器放大后 再送到发送设备的上变频器变换为微波频率，经功 率放大后由天线发射出去。
9
3.3 微波的视距传播
1 自由空间传播损耗的计算
➢ 自由空间传播损耗通常用分贝（dB）来表示：
L 10 lg L 20 lg 4d
➢ 若距离d用km表示，频率f用MHz表示有：
LS 32.4 20 lg d (km) 20 lg f (MHz )
➢ 若距离d用km表示，频率f用GHz表示有：
CO1 Ci G1
Ci
CO2
LF
CO 2
Ci LF
CO2 Ci LF
对数（dbm、dbw）
12
Gt
LS
Gr
Lt
发信机
Pt
Lr
Pre
收信机
Gt (Gr ) : 发射(接收)天线增益
Pt : 发射功率
Lt (Lr ) : 发端(收端)馈线系统损耗 Pre : 接收功率
Pre Pt
G
的中频信号进行调制，并将70MHz已调信号 送入微波发信机。
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（4）中频信号——微波射频信号的变换 在微波发信机，对70MHz的已调波进行混频，
即70MHz的中频信号对微波载波进行调制，将 70MHz的中频信号变为微波射频信号。 （5）微波信号的发送
微波通信的频率范围
微波通信的频率范围
微波通信是一种通过微波频段进行数据传输的通信技术，其频
率范围通常在300MHz到300GHz之间。
这个广泛的频率范围使得微
波通信在无线通信领域具有重要的地位，被广泛应用于卫星通信、
雷达系统、移动通信和无线局域网等领域。
在微波通信中，不同频段的微波被用于不同的通信应用。
例如，微波频段的C波段（4GHz到8GHz）被广泛应用于卫星通信和雷达系统，而微波频段的Ku波段（12GHz到18GHz）则被用于卫星通信和
广播电视。
此外，微波频段的毫米波（30GHz到300GHz）被用于5G
移动通信和无线局域网，其高频率和大带宽特性使得其能够支持更
高速的数据传输。
微波通信的频率范围广泛，使得其在不同的通信应用中都能发
挥重要作用。
随着无线通信技术的不断发展，微波通信也将继续发
挥着重要的作用，为人们的日常生活和工作提供更便捷、高效的通
信服务。
第六 无线电通信 微波与无线电通信部分
概述 短波通信 微波通信 卫星通信
1
5பைடு நூலகம்3微波通信
微波概念
Microwave Concept
究竟什么是微波？这是我们关心的首要问题。 从现象看，如果把电磁波按波长(或频率)划分， 则大致可以把300MHz—300GHz，(对应空气中波长λ 是1m —0.1mm)这一频段的电磁波称之为微波。纵观 “左邻右舍”它处于超短波和红外光波之间。
17.1.3 微波通信的用途
(1) 传送电话语音信号
(2) (3) (4) (5) 传送数据信号 传送传真信号 传送宽频带信号及彩色电视信号 移动通信系统基站与移动业务交换中心 之间的信息交换 数字微波通信已成为一种重要的传输手段，并与卫星 通信，光纤通信一起作为当今三大传输手段。
20.2 数字微波中继通信的特点
Satellite
微波卫星通信 特点： 中继站在卫星上； 使用微波波段， 技术与微波相通， 但有自己的特点；
Satellite dish
Satellite dish
Satellite dish
Satellite dish
5.3.5 数字微波通信系统组成
系统组成
数字微波中继线路 时分复用设备
5.3 数字微波中继通信系统的组成
下图是一条微波中继通信线路的示意图，其主 干线可以长达几百公里甚至几千公里，支线可 以有多条。除了在线路未端设置微波终端站外， 还在线路中间每隔一定距离设置若干微波中继 站和微波分路站。
主干线 支 线
微波终端站 微波分路站 微波中继站
5.3.4
微波通信的分类（3/4）
卫星通信
卫星电视系统
作为无线电通信中继站。通信卫星像一个国 际信使，收集来自地面的各种“信件”，然 后再“投递”到另一个地方的用户手里。由 于它是“站”在36000 公里的高空，所以 它的“投递”覆盖面特别大，一颗卫星就可 以负责 1/3地球表面的通信。如果在地球静 止轨道上均匀地放置三颗通信卫星，便可以 实现除南北极之外的全球通信。当卫星接收 到从一个地面站发来的微弱无线电信号后， 会自动把它变成大功率信号，然后发到另一 个地面站，或传送到另一颗通信卫星上后， 再发到地球另一侧的地面站上，这样，我们 就收到了从很远的地方发出的信号。
微波通信技术
WEIBO TONGXIN JISHU微波通信技术(microwave communication techniques) 微波通信是指利用波长为1米～0.1毫米（频率为0.3～3000吉赫）的无线电波进行的通信。
包括微波视距接力通信、卫星通信、散射通信、一点多址通信、毫米波通信及波导通信等。
微波通信特点是：频率范围宽，通信容量大，传播相对较稳定，通信质量高，采用高增益天线时可实现强方向性通信，抗干扰能力强，可实施点对点、一点对多点或广播等形式的通信联络。
它是现代通信网的主要传输方式之一，也是空间通信的主要方式。
微波通信在军事战略通信和战术中占有显著的地位。
微波按照波长可分为分米波、厘米波、毫米波和丝米波，其中部分波段用一些常用代号来表示（见表）。
L以下频段适用于移动通信。
S至Ku波段适用于以地球表面为基地的通信，其中，C波段的应用最为普遍。
60GHz的电波在大气中衰减较大，适用于近距离的保密通信。
94GHz的电波在大气中衰减很小，适合地球站与空间站之间的远距离通信。
系统组成及工作原理微波通信系统由发信机、收信机、多路复用设备、用户设备和天馈线等组成（见图1）。
其中发信机由调制器、上变频器、高功率放大器组成；收信机由低噪声放大器、下变频器、解调器组成；天馈线设备由馈线、双工器及天线组成。
图1微波通信系统组成其工作原理是：用户设备把各种要传输的信息变换成基带信号或把基带信号变换成原信息。
多路复用设备可使多个用户的信号共用一个传输信道。
调制器把基带信号调制到中频（频率一般为数十至数百兆赫）上，也可直接调制到射频上。
解调器的功能与调制器相反。
上、下变频器实现中频信号与微波信号之间的频率变换。
高功率放大器把发射信号提高到足够的电平，以满足在信道中传输的需要。
百瓦以下的设备中，功率放大器采用固态微波功放；当射频输出电平在百瓦以上直至数十千瓦时，通常采用行波管或速调管放大器。
低噪声放大器用于提高接收机的灵敏度，主要采用微波低噪声场效应管放大器。
微波通信
17-10
本章小结
微波通信是在第二次世界大战后期开始使用的 一种无线电通信技术，它是利用微波作为载波并采 用中继（接力）方式在地面上进行的无线电通信。 微波频段的波长范围为lm～1mm，频率范围为 300MHz～300GHz，微波通信分为模拟微波通信和数 字微波通信两类。模拟微波通信早已发展成熟，并 逐渐被数字微波通信取代，数字微波通信已成为一 种重要的传输手段，并与卫星通信，光纤通信一起 作为当今三大传输手段。
17-11
本章小结
微波通信采用中继的直接原因有两个：首先微 波的电磁波沿直线传播.地球表面是个曲面，为了 延长通信距离，需要在通信两地之间设立若干中继 站，进行电磁波转发。其次是因为微波空间传播有 损耗，在远距离通信时有必要采用中继方式对信号 逐段接收、放大后发送给下一段。一般说来，每隔 50公里左右，就需要设置微波中继站，将电磁波放 大转发。长距离微波通信干线可以经过几十次中继 而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。
17-4
17.1.1 微波中继通信
微波电磁波波长范围: lm～1mm 微波电磁波的频段范围: 300MHz～300GHz 频率与波长的关系：f=C/λ
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17.1.2 微波通信采用中继的原因
1) 微波的电磁波沿直线传播 2) 微波空间传播有损耗 中继的距离：几十公里
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17-8
17.3 微波通信发展简介
(1) 最早的模拟微波中继通信系统是第二次世 界大战后期美国贝尔研究所建立的TDX系 统（4GHz频段的调频系统）。
(2) 20世纪40年代到50年代产生了传输频带较 宽，性能较稳定的微波通信，成为长距离 大容量地面干线无线传输的主要手段，模 拟调频传输容量高达2700路，也可同时传 输高质量的彩色电视。
微波通信
微波通信| [<<][>>]微波通信（microwave communication）利用微波作为载波的一种重要的无线通信方式。
微波波长一般为1m至1mm（频率为300MHz~300GHz）。
微波既是一个很高的频率，同时也是一个很宽的波段。
目前研究微波通信所用的频段主要是L 波段（1.0~2.0GHz）、S波段（2.0~4.0GHz）、C 波段（4.0~8.0GHz）、X波段（8.0~12.4GHz）、Ku波段（12～18GHz）、K波段（18～27GHz）以及Ka 波段（27~40GHz）。
特点微被通信是微波和通信相结合的一门学科，是通信科学的一个分支，工作于微波波段。
微波波段具有很宽的频带，包括分米波、厘米波和毫米波，是现有的长波、中波和短波波段总和的约1000倍。
频带宽意味着信息容量大，这样宽的频带可以建立大容量的语言、文字、数据和图像等信息的传输线路。
由于微波频率高，它不受天电干扰和工业干扰以太阳黑子变化的影响。
因此，微波信道传输质量较高，通信稳定可靠。
由于微波通信与其他通信方式相似，同样具有信息采集、处理、变换、发送、传输，直至接收、检测、反变换、加工处理，并进行复接和交换等过程。
微波通信与其他波长较长的无线通信以及有线通信相比，能较方便地克服地形带来的障碍，有较大的灵活性，且建设投资和维护费用低，施工也较快。
组成一般微波通信系统是由天馈系统、发信机、收信机、多线复用设备以及用户终端设备等组成，如下图所示。
微波通信系统图天馈系统是用来发射、接收或转接微波信号的设备，由馈线、双工器及天线组成。
馈线主要用波导或同轴电缆。
微波天线的基本形式有喇叭天线、抛物面天线、喇叭抛物面天线和潜望镜天线等。
目前，常用的一种具有双反射器的抛物面天线，称做卡塞格伦天线。
发信机用于将基带信号转变成大功率的射频信号，主要由调制器、中频放大器、上变频器和射频功率放大器组成。
收信机用于将基带信号的射频信号转变成基带信号，主要由低噪声放大器、下变频器、中频放大器及解调器组成。
第七章-微波通信和卫星通信
0
A
地球
F F
E D
B
300 km
F
地球反射点
A
B
3．微波通信的特点
通信频段的频带宽，传输信息容量大 通信稳定、可靠 接力 通信灵活性较大 天线增益高、方向性强 投资少、建设快 数字化
7.1.2 数字微波通信系统的组成
终端站、 分路站、 枢纽站和
中继站
7.1.3 微波站设备
微波收、发信设备
– 工作频段：1.7GHz~12GHz – 发信：输出功率(1瓦左右)、频率稳定度(10-5) – 收信：通频带
1．同步卫星
2．铱星系统
铱元素：银白色金属，原子序数77。 摩托罗拉 “铱星”电话系统于1998年11月正式投入 运营的时候，被誉为科技的创举、通信 的先锋。 历经11年、耗资50亿美元，由66颗卫星组 成。
7.2.3 通信卫星
7.2.4 地球站
7.2.5 卫星通信多址方式
频分多址 时分多址 空分多址 码分多址
通信距离远
– 卫星单跳最大通信距离达1800km
传输容量大 线路稳定可靠，质量高
– 畅通率在99.8%以上
通信灵活 传输延迟大
– 往返传播延迟约为0.54s
卫星通信系统的分类
同步卫星通信系统(GEO) 非同步卫星通信系统
– 中轨道卫星系统(ICO或MEO) – 椭圆轨道卫星系统(HEO) – 低轨道卫星系统(LEO)
1．微波通信频段划分
微波通信是把微波信号作为载波信号， 用被传输的模拟信号或数字信号来调制 它，故微波通信是模拟传输。
微波波段 300MHz~300GHz
2．微波中继通信
沿地球表面直线传播，一般只有50km左 右。但若采用100m高的天线塔，则距离 可增大到l00km。
最全的微波通信基本知识microwave
近年来我国开发成功点对多点微波通信系统，其中心站采用全向天线向四周发射，在周围50公里以内，可以有多个点放置用户站，从用户站再分出多路电话分别接至各用户使用。其总体容量有100线、500线和1000线等不同的容量的设备，每个用户站可以分配十几或数十个电话用户，在必要时还可通过中继站延伸至数百公里外的用户使用。这种点对多点微波通信系统对于城市郊区、县城至农村村镇或沿海岛屿的用户、对分散的居民点也十分合用，较为经济。 微波通信还有“对流层散射通信”、“流星余迹通信”等，是利用高层大气的不均匀性或流星的余迹对电波的散射作用而达到超过视距的通信，这些系统，在我国应用较少。
编辑本段概况
利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离，因此是国家通信网的一种重要通信手段，也普遍适用于各种专用通信网。 我国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段，K频段的应用尚在开发之中。 由于微波的频率极高，波长又很短，共在空中的传播特性与光波相近，也就是直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，因此微波通信的主要方式是视距通信，超过视距以后需要中继转发。 一般说来，由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸。这种通信方式，也称为微波中继通信或称微波接力通信长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。 微波站的设备包括天线、收发信机、调制器、多路复用设备以及电源设备、自动控制设备等。为了把电波聚集起来成为波束，送至远方，一般都采用抛物面天线，其聚焦作用可大大增加传送距离。多个收发信机可以共同使用一个天线而互不干扰，我国现用微波系统在同一频段同一方向可以有六收六发同时工作，也可有八收八发同时工作以增加微波电路的总体容量。多路复用设备有模拟和数字之分。模拟微波系统每个收发信机可以工作于60路、960路、1800路或2700路通信，可用于不同容量等级的微波电路。数字微波系统应用数字复用设备以30路电话按时分复用原理组成一次群，进而可组成二次群120路、三次群480路、四次群1920路，并经过数字调制器调制于发射机上，在接收端经数字解调器还原成多路电话。最新的微波通信设备，其数字系列标准与光纤通信的同步数字系列(SDH)完全一致，称为SDH微波。这种新的微波设备在一条电路上八个束波可以同时传送三万多路数字电话电路(2.4Gbit/s)。 微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及采色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。但微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信。 近年来我国开发成功点对多点微波通信系统，其中心站采用全向天线向四周发射，在周围50公里以内，可以有多个点放置用户站，从用户站再分出多路电话分别接至各用户使用。其总体容量有100线、500线和1000线等不同的容量的设备，每个用户站可以分配十几或数十个电话用户，在必要时还可通过中继站延伸至数百公里外的用户使用。这种点对多点微波通信系统对于城市郊区、县城至农村村镇或沿海岛屿的用户、对分散的居民点也十分合用，较为经济。 微波通信还有“对流层散射通信”、“流星余迹通信”等，是利用高层大气的不均匀性或流星的余迹对电波的散射作用而达到超过视距的通信，这些系统，在我国应用较少。
微波通信原理
微波通信原理
微波通信原理是一种无线通信技术，利用微波电磁波进行信息传输。
微波通信所使用的频率范围一般在300 MHz至300
GHz之间，对应的波长范围为1毫米至1米。
微波具有短波长、高频率和高传输速率的特点，因此在现代通信中被广泛应用。
微波通信的原理是利用发送端产生的微波信号，通过天线进行发射，经过传播媒介（如空气或纤维光缆）传输到接收端的天线。
接收端的天线将接收到的微波信号转换成电信号，并经过解调、放大等过程，最终恢复出原始的信息。
微波通信的传输距离一般较短，通常在几公里到数十公里之间，但由于其高频率和高传输速率，适用于高速数据传输和通信需求紧迫的场景。
微波通信的技术基础是电磁波的传播和传输理论。
微波信号是一种高频的电磁波，其传播具有直视传播和反射传播两种方式。
在直视传播中，微波信号沿直线传播，传输距离较远时需要使用天线进行定向传输。
在反射传播中，微波信号遇到障碍物后会发生反射，通过多次反射可以实现绕射传播，从而扩大通信范围。
微波通信的应用广泛，包括移动通信、卫星通信、无线局域网等。
在移动通信领域，微波通信被用于基站之间的跳频传输，实现了大范围的无线覆盖。
在卫星通信中，微波信号被用于卫星与地面站之间的通信，实现了远距离的数据传输和广播。
在无线局域网中，微波通信被用于无线路由器和终端设备之间的通信，实现了无线上网和数据传输。
总之，微波通信是一种利用微波电磁波进行信息传输的无线通信技术，具有高频率和高传输速率的特点，广泛应用于移动通信、卫星通信和无线局域网等领域。
微波通信概述
微波传输基本知识 微波知识简介
站站接力式的中继方式完成传输
由于微波频率很高，波长很短(1－10cm),电波沿地面传播时衰减很大，遇到障碍物 时绕射能力很弱，投射到高空电离层不能反射。因此，这一波段电波只能在视距内直线 传播，所以叫视距传播。 由于微波必须要求为视距传输，所以把信息从一地传到另一地，只能靠接力，一段段地 传下去。故又叫微波接力通信
微 复用设备 波 端 站
微波知识简介
微波的定义
微波是一种电磁波，从广义上讲，频率范围为300MHz～300GHz， 微波通信使用的频率范围通常是3GHz～30GHz。
实际微波设计中的设备是从7GHZ～38GHZ，频率越高，传输距离 越短。
根据微波传播的特点，可视其为平面波。 平面波沿传播方向是没有电场和磁场纵向分量的，电场和磁场
分体式微波－安装
分离式安装
标准天线（分 离式安装）
软波导
ห้องสมุดไป่ตู้室外单元 (ODU)
中频电缆
中频 口
室内单元（IDU）
中频口
微波知识简介
直扣式安装
标准天线 （集成式安装）
室外单元 (ODU) 中频电缆
室内单元（IDU） 中频口
微波的传播及抗衰落技术
• 影响电波传播的因素
• 费涅尔半径、余隙、K因子 • 地形、大气
微波知识简介
全室外型微波是所有单元都在室外，其优点是易于安装、节省机房 空间，但是设备在室外，容易损坏。
微波知识简介
分体式微波由天线、室外单元（ODU）和室内单元（IDU）组成， 天线和ODU之间一般用波导管连接，IDU和ODU之间通过中频电 缆连接。中频电缆用于IDU和ODU之间的中频业务信号和 IDU/ODU通讯控制信号的传输，并向ODU供电。容量相对较小， 安装维护方便，便于快速建网，是目前应用最广泛的微波设备。在 后续章节，如无特殊说明，都是指分体式微波的。
微波通信的基本概念
微波通信的基本概念
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《微波通信的基本概念》
一、什么是微波通信
微波通信是一种高频无线电波，它的范围从百兆赫到数千兆赫，因此又称为“超高频无线电波”，它是指在这段频率范围内以无线电波的形式传送信息的通信技术。
微波通信的主要作用就是以无线信号的形式，将电信系统中的信息传送到客户的终端设备上，以便提供便利的电信服务。
二、微波通信的优点
1、快速传输：微波通信是一种高频信号，其传输速度更快，能够满足高速信息传输的需求。
2、无线通信：微波可以实现无线连接，无需物理设备连接，能够节省连接成本，提高数据传输的灵活性。
3、广泛应用：微波通信技术可以广泛应用在电信、广播、电视等领域。
三、微波通信的缺点
1、受地球形状的限制：由于微波的传播路径依赖于地球的形状，在对地面的一端类似于抛物线的形式，因此，使用微波通信的系统往往需要非常高的天线，增加了成本。
2、干扰现象：微波的信号会受到地球表面上的遮挡物的影响，使得信号可能会被干扰，影响传输效果。
3、高费用：微波通信技术相对其他传输技术来说，成本较高，需要购买昂贵的设备。
微波通信原理
四 数字微波技术
• 双向波道常用的二频制方案分配频率。 将收信频率低于发信频率的微波站称为 低站，将收信频率高于发信频率的微波 站称为高站。微波中继线路上，高站和 低站是间隔排列的。为防止越站干扰， 各站最后成“之”字形排列。
d1 、 d2 以km为单位， Hb 以m为单位
5) 复杂地形单障碍物时的余隙Hc计算 Hc=(h1d2+ h2d1 )/d - Hs – Hb
式中Hs障碍物高度， h1 、 h2为天线海拔高度， 均以m 为单位。
三 微波传播
• 复杂地形单障碍物
ห้องสมุดไป่ตู้
Hc
h2
h1
Hs
Hb
d1
d2
d
三 微波传播
6) 相对余隙P= Hc/ F1（余隙Hc与第一费涅耳区比 值）及P/V曲线（相对余隙—衰落因子曲线）。 （μ=0表示平坦地形， μ=∞表示刃形障碍）
基群 30
2048
=32×64
二次群 120
8448
=4 ×2048+256
三次群 480
34368 =4 ×8448+576
四次群 1920
139264 =4 ×34368+1792
四 数字微波技术
2. 调制方式
1) 采用何种调制方式主要考虑一下因素： 频谱利用率，抗干扰能力，对传输失真 的适应能力及抗多径衰落能力，所采用 频段设备的复杂性程度及成本与可是现 行等。
三 微波传播
• 费涅耳区
三 微波传播
• 由图可见r1+r2-d就是反射波和直射波的行程差 Δr=nλ/2。显然当Δr是半波长的奇数倍时， 反射波和直射波在R点的作用是相同的且是最 强的，此时的场强得到加强；而Δr为半波长 的偶数倍长时，反射波在R点的作用是相互抵 消的，此时R点的场强最弱。我们就把这些n相 同的点组成的面称为费涅耳区。费涅尔区的概 念对于信号的接收，检测，判断有重要的意义
第5章 微波通信
3、天线的增益高，方向性强 由于微波的波长很短，因此很容易制成高增益天线。 另外，微波频段的电磁波具有近似光波的特性，因而可以 利用微波天线把电磁波聚集成很窄的波束，制成方向性很 强的天线。 4、外界干扰小，通信线路稳定 天电干扰、工业噪声和太阳黑子的变化对短波和频率 较低的无线电波影响较大，而微波频段频率较高，不易受 以上外界干扰的影响，通信的稳定性和可靠性得到了保证 。而且，微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以 及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。
三、数字微波通信系统的应用 1、干线光纤传输的备份及补充 点对点的SDH微波、PDH微波主要用于干线光纤传输系 统在遇到自然灾害时的紧急修复，以及由于种种原因不适 合使用光纤的地段和场合。例如，在1976年的唐山大地 震中，在京津之间的同轴电缆全部断裂的情况下，六个微 波通道全部安然无恙；九十年代的长江中下游的特大洪灾 中，微波通信又一次显示了它的巨大威力。 2、农村、海岛等边远地区和专用通信网中为用户提供基本 业务的场合这些场合可以使用微波点对点、点对多点系统 ，微波频段的无线用户环路也属于这一类。
四、天线的极化 所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向 。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化 波：当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极 化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴 近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地 阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方 式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保 证了信号的有效传播
三、微波通信的常用频段 微波既是一个很高的频率，同时也是一个很宽的频段，在 微波通信中所使用的频率范围一般在1GHz～40GHz，如 表5.2所示
微波通信
微波通信1. 微波通信概念2. 三种微波通信3. 微波通信的优点4. 数字微波中继系统5. 天线馈线系统6. 收发信设备1. 微波通信概念微波指频率在300MHz~300GHz范围内的电磁波。
微波通信：利用微波波段的无线电波传递信息的一种无线通信方式。
微波频率高，波长短，只能在大气对流层中直线传播，绕射能力很弱。
无线电波频段划分2. 三种微波通信微波通信是利用微波频段内的无线电波把待传递的信息从一地传送到另一地的一种电信方式。
按照所采用的中继方式(也叫接力方式）不同，有地面微波中继通信、卫星微波通信和散射微波通信三种．（1）微波中继通信微波在空中的传播是直线前进。
而地球是一个半径6370km的圆球体，所以在一定的天线高度情况下。
天线发出的微波射束经过一定的地段后，将会被地球表面所阻挡，不能再传到更远的地方了。
当天线的高度为50m左右时，只能传输50km左右。
要利用微波作远距离通信，必须在远距两地间每隔50km左右设置一个微波中继转接站。
各微波中继转接站把接收到前一站的微波信号加以放大等处理后，再转发到下一站去，就像接力赛跑一样一站接续一站，直到收信端终止。
因此．地面远距离微波通信也叫微波中继通信（微波接力通信）。
微波中继通信（图）（2）卫星微波通信为了尽量增加相邻两个微波站之间的通信距离，减少中继站的效量，可以把天线升高。
借助于人造地球同步卫星，可将中继站悬挂在高空。
“同步”是指卫星相对于地面静止，即人造卫星绕地球运转一周的时间，恰好等于地球自转一周的时间。
由于人造地球同步卫星距离地面约36000km，从卫星到地面的覆盖面积约占整个地球表面积的三分之一，一次跨越的最大通信距离长达18000km。
只要在这个覆盖区内，任何两地间的地面微波站都可以借助于卫星这个中继站进行通信联系。
如果在地球赤道上空等间隔放置三颗卫星，就可以实现地面上任意两点之间的通信。
卫星微波通信（图）（3）散射微波通信从地面向上到距离地面约12km的范围内，属于大气对流层。
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PRX M
Distance
自由空间传播损耗
d
微波知识简介
f
Free Space Loss A 0 = 92.4 + 20 log d + 20 log f
d = distance in km
D 或 f 增加一倍，损耗将增加6 dB
f = frequency in GHz
(refer to isotropic antennas)
数字微波通信概述以及理论
提纲
•第一部分 微波基础知识介绍 •第二部分 微波网络架构 •第三部分 微波设计的重要指标 •第四部分 微波设计常用软件
微波知识简介
微波基础知识
微波通信的定义 微波频段的划分 微波传输容量分类 微波设备组成部分 微波传输特性
微波知识简介
现代通信网中的传输手段
射天线和接收天线在相互能看得见的距离内，电波直接从发射点传到接收点的 一种传播方式。具体来说，就是微波波段时，发射点和接收点之间不希望有障 碍物阻挡。
图中球面上的点P到(T,R)点距离之和满足：TP+PR=TR + n /2（n
=1,2,3,…)，则由P点构成的轨迹就是菲涅尔区。
T
O
F1
P
d1
d2
频
率
平
选
衰
择
落
性
衰
落
自由空间传播损耗
GTX
Power Level
PTX A0
接收门限(Receiver Threshold)
微波知识简介
GRX
P = 发射功率(TX Power)
G = 天线增益(Antenna Gain)
A0 = 自由空间损耗(Free Space Loss) M = 衰落储备(Fading Margin)
自由空间传播条件下的收信电平
Prx(dBm)=Ptx+Gtx+Grx-A0-Ltx-Lrx-Lb Ptx：发射功率 Gtx、Grx为收发天线增益， A0为自由空间传输损耗，Ltx、Lrx
为收发馈线损耗、Lb为分路系统损耗
大气吸收衰落
微波知识简介
任何物质的分子都是由带电粒子组成的，这些粒子都有其固有的电磁谐振频 率，当通过这些物质的微波频率接近它们的谐振频率时，这些物质对微波产生共 振吸收。
路径余隙标准
微波知识简介
微波知识简介
影响电波传播的因素－地形
主要表现为地面的反射波对接收电平的影响:
直线 反射
直线 反射
微波知识简介
光滑地面或水面会把天线发出的一部分信号能量反射到接收天线并 对主波(直射波)信号产生干扰。反射波与主波进行矢量相加，其结果使 合成波加大或减小，使传输处于不稳定状态。所以在链路设计时，要尽 量减少反射波，如果有反射情况，则应利用地形的起伏阻挡住反射波。
f1=7442 f2=7470
f5
f1’=7596
f2’
f5’
7G频率范围 F0 (MHz) 收发间隔(MHz) 波道间隔（MHz）
高低站
7425--7725 7575
154
28
Fn=f0-161+28n,Fn’＝f0-
7110--7750
7250--7550 …….
7575 7275 7597 7400 ……
Re
R
K型衰落（续）
微波传播
k>1 k=1 k<1
微波知识简介
微波知识简介
K型衰落（续）
等效地球半径 在温带地区称K=4/3时折射为标准折射，此时的大气称为标准大气压, Re=4R/3称为标准等效地球半径
多径衰落
微波知识简介
多径衰落：由于折射波，反射波，散射波等多途径传播，造成到达接收端有 多条电波，这些电波合成引起严重的干涉型衰落。 引起多径衰落的原因很多：大气不均匀、水面或光滑地面的反射等。 当合成波的电平比自由空间接收电平低的衰落称为下衰落，比自由空间接收 电平高的衰落称为上衰落。
余隙一般要求大于 一阶费涅尔半径
微波知识简介
保障余隙的高度是微波视通的必要条件
K因子概念
微波知识简介
无线电波设计目标
1st Fresnel zone
微波知识简介
k = 4/3
Distance 50 km K=4/3时,第一费涅耳区无障碍物 在传播经过水面或沙漠地区时,建议K=1时,第一费涅耳区无障碍物
微波知识简介
微波频段选择和射频波道配置
在每个频段中定义了多种子频率范围，多种收发间隔和波道间隔。
保护 间隔
低频段 收发间隔
频率范围
f0(中隔
f1
f2
相邻收
波道
发间隔
间隔
fn
f1’
f2’
fn’
微波知识简介
微波频段选择和射频波道配置（续）
频率范围（7425－7725MHz） T/R 间隔： 154M f0(7575M) 28M
微波频段选择和射频波道配置
微波知识简介
微波频段划分
2GHz频段（1.7--1.9GHz; 1.9--2.3GHz; 2.4GHz; 2.49--2.69GHz) 4/5GHz频段（3.4--3.8GHz; 3.8--4.2GHz; 4.4--5.0GHz; 5.8GHz) 6GHz频段（5.925--6.425GHz; 6.430--7.110GHz) 7GHz频段（7.125--7.425GHz; 7.425--7.725GHz;) 8GHz频段（7.725--8.275GHz; 8.275--8. 5GHz; 8.50--8.75GHz) 11/13GHz频段（10.7--11.7GHz; 12.75--13. 25GHz;) 15/18GHz频段（14.50--15.35GHz; 17.7--19.7GHz;) 23GHz频段（21.9555—23.5445GHz); 38GHz频段(37.0615—39.4345GHz)
R
我们把菲涅尔区上一点P到TR的连线的
垂直距离PO称为菲涅尔半径。第一菲
涅尔半径用F1(n＝1)表示。
自由空间的电波传播
微波知识简介
第一菲涅尔区半径计算公式： F1 17.32
d1(km) d2 (km) f (GHz) d(km)
第一菲涅尔区是微波传输能量最集中的区域，在此区域 内应尽量减少阻挡。随着菲涅尔区序号数的增大，接收点 的场强以等差级数关系递减。
微波知识简介
影响电波传播的因素－大气
对流层是指自地面10km以内的低空大气层，由于微波天线高度远 不会超过这个高度，因此研究电波在大气中的传播只要研究电波在 对流层中的传播即可。对流层对电波传播的影响主要表现在：
由气体分子谐振引起对电磁波能量的吸收，这种吸收对频率 12GHz以上的微波有一定的影响。 由雨、雾、雪引起的对电磁波能量的吸收和散射，这种情况一 般对频率10GHz以上的微波传输影响较大。 由于大气的不均匀性，对流层中电波传输会产生折射、吸收、 反射、散射等现象。其中对微波传输影响最大的是大气折射。
分体式微波－安装
分离式安装
标准天线（分 离式安装）
软波导
室外单元 (ODU)
中频电缆
中频 口
室内单元（IDU）
中频口
微波知识简介
直扣式安装
标准天线 （集成式安装）
室外单元 (ODU) 中频电缆
室内单元（IDU） 中频口
微波的传播及抗衰落技术
• 影响电波传播的因素
• 费涅尔半径、余隙、K因子 • 地形、大气
• 微波传播的各种衰落
• 自由空间损耗、大气吸收衰落 • 雨雾衰减、K形 • 多径、波导、闪烁
• 数字微波抗衰落技术
• 频率分集 • 空间分集
微波知识简介
微波传播的几个重要参数
自由空间的电波传播
微波知识简介
菲涅尔区及其半径
定义： 在微波波段，频率很高，无线电波利用视距传播的方式工作。视距传播是指发
电波传播的衰落特性
微波知识简介
衰 落(FADING) ：指接收电平随机起伏变化。即不规 则的变化，忽大忽小，其原因是多种多样的。
衰落机理
k
自
雨闪
由 空 间 传 播 衰
吸 收 衰 落
雾 衰 落
烁 衰 落
型 衰 落
波 导 型 衰 落
落
衰落时间
接收电 平高低
快慢 衰衰 落落
上下 衰衰 落落
衰落对信 号的影响
161 196 196 161 ……
7 28 28 3.5 ……
7+28n, n:1~5 ……
局方申请的频点信息
微波知识简介
NEO-C设备频率子带表
通过子带信息表，查找出申请的频点范围所在的子带， 算出中心频率，做出频率文件。
微波传输的容量
微波知识简介
微波复用方式PDH与SDH
1、PDH：中小容量，常用于接入层，一般容量只到16E1，有些可 以到32E1或48E1。
同轴电缆 光纤通信
复用设备
微 波
端
站
微波通信
卫星通信
微波知识简介
微 复用设备 波 端 站
微波知识简介
微波的定义
微波是一种电磁波，从广义上讲，频率范围为300MHz～300GHz， 微波通信使用的频率范围通常是3GHz～30GHz。
实际微波设计中的设备是从7GHZ～38GHZ，频率越高，传输距离 越短。
K型衰落
微波知识简介
大气折射: 因为大气折射的影响，微波在传播过程中，路径实际上是弯曲的。
大气折射的最后效果可看成电磁波在一个等效半径为 Re的地球上空沿 直线传播。即 Re =KR（R为实际地球半径）。