微波网络规划及设计基本知识

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6 微波网络基础

6 微波网络基础

二端口网络


设参考面T1处的电压和电流分别为U1和I1,而参考
面T2 处电压和电流分别为U2 、I2,连接T1 、T2 端的广义 传输线的特性阻抗分别为Z01和Z02。 1、 阻抗矩阵 现取I1、I2为自变量, U1、U2为因变量, 对线性网络 有 U1=Z11I1+Z12I2 U2=Z21I1+Z22I2
在集总参数低频电路中,电压和电流不仅有明确 的定义,而且可以直接测量。 在微波系统中,大多采用波导作为传输线。波导 传输的是色散波(和频率有关),因此电压和电流的
定义就失去了原有的意义。为使所有的微波传输系统 都可以用传输线理论来处理分析,我们需要 引入等 效电压和等效电流的概念, 从而将均匀传输线理论应 用于任意导波系统。建立在等效电压、 等效电流和 等效特性阻抗基础上的传输线称为等效传输线, 而将 传输系统中不均匀性引起的传输特性的变化归结为等 效微波网络
写成矩阵形式
U1 U2
或简写为
=
Z11Z12 Z 21Z 22
I1 I2
[U]=[Z][I]
式中, [U]为电压矩阵, [I]为电流矩阵都是列
阵, 而[Z]是阻抗矩阵,为方阵, 其中Z11、 Z22分别 是端口“1”和“2”的自阻抗; Z12、Z21分别是端口
“1”和“2”的互阻抗。各阻抗参量的实验测量如下: Z U1 | I 0 为T2面开路时, 端口“1”的输入阻抗 11 2 I1
传输的有功功率为
2 1 ~ 2 P Pi Pr U i z 1 2


6.2 微波元件的等效网络
一、网络参考面的选择 (一)保证单模传输时,参考面的位置应尽量远离 不连续性区域 (二)选择参考面必须与传输方向相垂直 使参考面上的电压和电流有明确的意义 (三)Ti 面选定,网络参量也定 Ti 面改变,网络参量改变 (四)单模传输时,微波网络的 外接传输线的路数=参考面的数目。

微波技术第5章微波网络基础

微波技术第5章微波网络基础

j= 1
ak
散射矩阵元素的定义为:i≠j
Sij =
bi aj
ak = 0,k? j
对于 ak=0, 指对于端 口的入射波为零,则 要求k端口: 1)无源; 2)无反射;
Zk=Z0k
b1
Z01 Z01
b2
Z02
Z02
bi Z0i
Z0i
Z0k
bk
1 Z0k
bN Z0N
Z0N
N端 口 网 络
aj
Z0j
Sij
对于各参量: Sij S ji
2)无耗网络散射矩阵的幺正性
对于一个 N 端口无耗无源网络,传入系统的功率等于 系统的出射功率:
得到散射矩阵的幺正性:
[S]t [S]* [U ]
式中
[U ] =
轾 犏 犏 犏 犏 犏 犏 臌100M
0 1
L
L L O L
0 0
1
为单位矩阵。
对于互易网络,由互易性可得: [S][S]* = [U ]
即有
åN
k= 1
Ski Sk*j
=
dij
=
ìïïíïïî
1 0
i= j i¹ j
即若 i = j,
N
åS
ki
S
* ki
=
1
k= 1
若 i¹ j
N
å Ski Sk*j = 0
k= 1
上两式说明[S]矩阵的任一列与该列的共轭值的点 乘积等于1,而任一列与不同列的共轭值的点乘积 等于零(正交)。
3)传输线无耗条件下,参考面移动S参数幅值的 不变性
Vi+ Z0i
=
1 2
轾 犏 犏 犏 臌ViZ( z0 i)

微波电路及设计的基础知识

微波电路及设计的基础知识

微波电路及设计的基础知识1. 微波电路的基本常识2. 微波网络及网络参数3. Smith圆图4. 简单的匹配电路设计5. 微波电路的电脑辅助设计技术及常用的CAD软件6. 常用的微波部件及其主要技术指标7. 微波信道分系统的设计、计算和指标分配8. 测试及测试仪器9. 应用电路举例微波电路及其设计1.概述所谓微波电路,通常是指工作频段的波长在10m~1cm(即30MHz~30GHz)之间的电路。

此外,还有毫米波〔30~300GHz〕及亚毫米波〔150GHz~3000GHz〕等。

实际上,对于工作频率较高的电路,人们也经常称为“高频电路”或“射频〔RF〕电路”等等。

由于微波电路的工作频率较高,因此在材料、结构、电路的形式、元器件以及设计方法等方面,与一般的低频电路和数字电路相比,有很多不同之处和许多独特的地方。

作为一个独立的专业领域,微波电路技术无论是在理论上,还是在材料、工艺、元器件、以及设计技术等方面,都已经发展得非常成熟,并且应用领域越来越广泛。

另外,随着大规模集成电路技术的飞速发展,目前芯片的工作速度已经超过了1GHz。

在这些高速电路的芯片、封装以及应用电路的设计中,一些微波电路的设计技术也已得到了充分的应用。

以往传统的低频电路和数字电路,与微波电路之间的界限将越来越模糊,相互间的借鉴和综合的技术应用也会越来越多。

2.微波电路的基本常识2.1 电路分类2.1.1 按照传输线分类微波电路可以按照传输线的性质分类,如:图1 微带线图2 带状线图3 同轴线图4 波导图5 共面波导2.1.2 按照工艺分类微波混合集成电路:采用别离组件及分布参数电路混合集成。

微波集成电路〔MIC〕:采用管芯及陶瓷基片。

微波单片集成电路〔MMIC〕:采用半导体工艺的微波集成电路。

图6微波混合集成电路例如图7 微波集成电路〔MIC〕例如图8微波单片集成电路〔MMIC〕例如2.1.3 微波电路还可以按照有源电路和无源电路分类。

微波网络理论

微波网络理论

02
月球探测与火星探 测
微波网络用于月球和火星探测中 的信号传输,确保科学数据和图 像的准确获取和传输。
03
天文观测与射电望 远镜
微波网络用于射电望远镜的数据 传输,实现天文观测数据的快速 处理和分析。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
差错控制技术
通过采用差错控制编码、自 动重传等技术降低数据传输 过程中的误码率,提高数据
传输的可靠性。
动态路由选择
根据网络状态动态选择最佳 路由,避免因某一条线路故 障导致整个通信链路中断的 情况发生。
05
微波网络的发展趋势与 挑战
微波网络的发展趋势
5G及未来通信技术
随着5G和未来通信技术的快速发展,微波网络将面临更高的频谱 需求和更复杂的环境挑战。
云计算和大数据应用
云计算和大数据技术的广泛应用将推动微波网络在数据传输和处理 方面的性能提升。
智能化和自动化
微波网络的智能化和自动化技术将进一步提高网络的运行效率和可 靠性。
微波网络面临的挑战
高频谱资源紧张
随着通信技术的发展,微波频谱资源变得越来越紧张,如 何高效利用频谱资源是微波网络面临的重要挑战。
网状组网
节点之间相互连接,形成网状拓扑结构。这种组网方式具有较高的灵活性和可扩展性,适 用于节点数量较多、通信需求量较大的场景。
环型组网
节点按照一定的方向连接成环型拓扑结构。这种组网方式具有较高的可靠性和稳定性,适 用于对通信可靠性要求较高的场景。
微波网络的调制解调技术
调频(FM)调制
通过改变载波的频率来传递信息。调频调制具有抗干扰能力强、能够传输数字信号等优 点,但带宽利用率较低。
气象观测与预报

微波网络基础

微波网络基础

• 未知网络可以通过测量各端口的电压、电流的方法来求 出网路参量。
• 测量时应注意:测量时所选的参考面(即网络的端口面)必 须离元件本身一段距离,以确保参考面处只有主模; • 用测量方法获取网络的阻抗参数、导纳参数、A参数时, 需要将网络的某些端口开路或者短路,因此在微波频段不 太容易工程实现。 • 阻抗参数、导纳参数、A参数不能体现传输线中的电磁波传 播、反射的物理本质。在微波频段,不常用阻抗参数、导纳参 数、A参数。
Z in
u Z ini
Z in Z in Zc
u
T
1
网络
三、单端口网络的导纳参数: I 等效 Yin 网络 Zc U
T
I Yin U
T
I YinU
i
导纳参数
i Yin u
1
Yin
u
网络
Yin Yin Yc
归一化导纳参数
四、双端口网络的阻抗参数:
1、阻抗参数和阻抗矩阵
每个端口的电压与所有 端口的电流都有关系,且为 U1 线性关系。
I1
Zc1 T1
I2
网络
Zc2
U2
T2
U 1 Z11 I 1 Z12 I 2
U 2 Z 21 I1 Z 22 I 2
U 1 Z 11 U 2 Z 21 Z 12 I 1 I Z 22 2
U Z I
教材P262,例9-1
Y11Z c1 Y Y21 Z c1 Z c 2 归一化
导纳矩阵
六、双端口网络的转移参数: 1、转移参数和转移矩阵
一个端口的电压、电流 与另一个端口的电压、电流 U 1 具有线性关系。
I1

通信技术中的微波通信传输线路规划方法

通信技术中的微波通信传输线路规划方法

通信技术中的微波通信传输线路规划方法微波通信是一种利用微波频段进行通信的技术,适用于长距离、高速率的信息传输。

在通信网络中,微波通信传输线路规划是设计和规划通信网络的重要环节之一。

本文将介绍通信技术中的微波通信传输线路规划方法,包括线路选址、环境评估、路径分析和频率规划等方面的内容。

首先,在微波通信传输线路规划中,线路选址是一个基础性的环节。

线路选址应根据传输需求、地理条件等因素综合考虑,选择合适的位置作为通信线路的起点和终点。

通信线路应尽量直线、短距离而且避免地形复杂、经过人口密集区、地震活跃区和敏感生态环境等区域。

其次,环境评估是微波通信传输线路规划的重要环节之一。

环境评估需要对线路所经过的环境进行全面的调查和评估,包括地形、土壤、气候、电磁干扰等因素的考虑。

通过环境评估可以预测通信线路在不同环境条件下的传输性能,并为后续的路径分析和频率规划提供科学依据。

路径分析是微波通信传输线路规划中的核心环节。

路径分析主要包括地形分析和电波传播分析两个方面。

地形分析需要利用数字高程模型、卫星影像等数据,通过计算地形的坡度、高度差等指标,分析地形对信号的影响。

电波传播分析则需要根据频率、功率、天线高度等参数,利用传播模型进行传播损耗和衰减的计算,确定信号传播路径和传输距离。

频率规划是微波通信传输线路规划的最后一个环节。

在频率规划中,需要根据传输需求和环境条件,选择合适的频率带宽进行通信。

频率规划应综合考虑频率利用效率、频谱资源利用等因素,避免频率重叠和互干扰等问题。

此外,还需要根据通信线路的长度和传输容量,确定合适的功率控制策略,以保证传输的稳定性和可靠性。

总的来说,微波通信传输线路规划方法是一项复杂的技术工作,需要综合考虑传输需求、地理环境、频谱资源等多个因素。

线路选址、环境评估、路径分析和频率规划等环节相互关联,相互影响,需要科学、系统的方法进行规划和设计。

只有通过合理的规划,才能建立高效、稳定、可靠的微波通信传输线路,满足日益增长的通信需求。

2.1微波网络基础

2.1微波网络基础

传输线上的功率为
1 Ui 1 Ur PL = Pi − Pr = − 2 Z0 2 Z0
2 2
1 ɶ 2 1 ɶ 2 1 2 1 2 = Ui − U r = a − b 2 2 2 2

1 ɶ 2 Pi = Ui = 2 1 ɶ 2 Pr = Ur = 2
1 2 a 2 1 2 b 2
1 2
归一化电压、电流的量纲为(W ) 归一化电压、
ɶ ɶ ɶ U ( z ) = Ui ( z ) + Ur ( z ) = a + b ɶ ɶ ɶ I ( z ) = U ( z ) −U ( z ) = a − b
i r
即传输线上任一点的归一化电压、 即传输线上任一点的归一化电压、电流仅由该点 的归一化入射波电压( 表示) 的归一化入射波电压(用 a 表示)和归一化反射 波电压(用 b 表示)确定。 波电压( 表示)确定。
例如:对矩形波导中TE10模式: 例如:对矩形波导中TE10模式: TE10模式
放置电容模片
等效电路
放置电感模片
等效电路
波导阶梯
等效电路
由上述分析可知, 不均匀性可用集总元件网络 由上述分析可知 , 来等效。这样, 来等效。这样,任一含不均匀性的波导元件便可按 其端口波导数等效为一端口、二端口、 其端口波导数等效为一端口、二端口、或多端口微 波网络。 波网络。
( 2 ) 为了和电路理论中的电压和电流应用方式
相似, 等效电压和电流的乘积应当等于该模式的 相似 , 功率流。 功率流。
( 3 ) 单一行波的电压和电流之比应等于此线的
特性阻抗。此阻抗可任意选择。 特性阻抗 。此阻抗可任意选择。 但通常选择等于 此微波传输线的波阻抗,或归一化为1。 此微波传输线的波阻抗,或归一化为1

微波网络规划设计工作指南

微波网络规划设计工作指南

1、我司目标区域; 2、是否突破客户的需求; 3、是否愿意承担由策略决 策带来的风险。

我司目标合同份额及区域投入策略
关键技术点参考要点:
RP:覆盖模式(插花、搬迁等)、话务模型、KPI指标(标书要求是否过高、不同覆盖区域内KPI指标的策略考虑)等; TP:微波规划(KPI指标、组网方式、保护类型、频段、天线、利旧等) SP:SOW、利旧、铁塔(高度/类型/风速/比例等)、油机、Shelter、土建等。
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Page 12
什么是总体策略评审?
Turnkey项目投标中,为确保投标质量和竞争力,在总体方案制作之前,由策略评审小组 综合考虑客户投资预期、标书要求、竞争形势、我司市场策略、Turnkey标前资源建设情 况,对投标项目组提出的相关评审要点进行集体决策和风险评估,输出的评审结论作为我
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Page 17
网规总体策略评审的内容有哪些?
规 划 设 计 总 体 策 略 评 审

不同商务模式下的网规策略
总体策略评审的实质内容:

关键技术点的决策

现有设施的利旧策略
规 划 设 计 总 体 方 案 制 作
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何时做总体策略评审?
“总体投标策略评审”在“一线九点”中的位臵
强化“总体投标策 略评审”环节
0. 资源 建设
5. 工程 实施 立项 评审
6. 主计 划及 预算 评审
7. 主计 划及 预算 变更 评审
8. 项目 关闭 评审
时 间点 :可行 性分 析 评审 之后, 专业 方案制作之前

第四章-微波网络基础

第四章-微波网络基础

其它几种网络参量的互易特性为
A11 A22 A12 A21 1
~~ ~~ A11 A22 A12 A21 1
S12 S21
T11T22 T12T21 1
S1,1 ,S22
第四章 微波网络基础
(二) 对称网络 一个对称网络具有下列特性
Z11 Z22 Y11 Y22

其它几种网络参量的对称性为
T12 T21
A11 A22
Z01 Z02
由此可见,一个对称二端口网络的两个参考面上的输 入阻抗、输入导纳以及电压反射系数等参量一一对应 相等
第四章 微波网络基础
(三) 无耗网络
利用复功率定理和矩阵运算可以证明,一个无耗网络的散射矩 阵一定满足“么正性”,即
[S]T [S * ] [1]
按微波元件的功能来分
1.阻抗匹配网络 2.功率分配网络 3.滤波网络 4.波型变换网络
第四章 微波网络基础
(二) 微波网络的性质
(1) 对于无耗网络,网络的全部阻抗参量和导纳参量均为纯虚数,
即有
Zij jX ij
Yij jBij i, j 1,2,,n
(2) 对于可逆网络,则有下列互易特性
Zij Z ji
Z 01 Z 02
第四章 微波网络基础
2. 导纳参量
用T1和T2两个参考面上的电压表示两个参考面上的电流,其网 络方程为
I1
I
2
Y11 Y21
各导纳参量元素定义如下
Y12 U1
Y22
U
2
Y11
I1 U1
U2 0
Y22
I2 U2
U1 0
Y12
I1 U2
U1 0
Y21

《微波网络基础》课件

《微波网络基础》课件

移动通信中的微波网络需要解 决信号干扰和多径衰落等问题 ,以保证通信质量和稳定性。
物联网中的微波网络
1

物联网中的微波网络主要用于实现物体之间的信 息交换和远程控制,具有广泛的应用前景。
2
物联网中的微波网络通常采用低功耗、低成本的 微波模块,以实现无线数据传输和控制。
3
物联网中的微波网络需要解决信号传输过程中的 能量效率和可靠性等问题,以保证物体之间的有 效通信。
高效性原则
优化微波网络系统的性能参数,提高数据传 输效率。
扩展性原则
设计时应考虑未来发展需求,方便系统升级 和扩容。
经济性原则
在满足性能要求的前提下,尽可能降低建设 和运营成本。
微波网络的系统组成
发射机
负责将信号从微波网络发送出去。
馈线
连接发射机和接收机的传输线。
接收机
负责接收微波网络传送的信号。
3
集成工艺
将多个微波元件集成在一个芯片上,实现微波系 统的微型化。
微波网络的测试技术
测试设备
包括信号源、频谱分析仪、功率计、网络分析仪等,用于测试微波元件的性能 参数。
测试方法
根据不同的元件和性能参数,选择合适的测试方法,如电压驻波比测试、插入 损耗测试等。
05
微波网络的应用实 例
卫星通信中的微波网络
微波网络的应用领域
广播电视传输
微波网络广泛应用于广播电视节目的传输,如卫 星电视、地面无线电视等。
电信通信
微波网络在电信通信领域中用于构建移动通信网 络、宽带接入网络等。
军事通信
由于微波网络具有较好的抗干扰能力和保密性, 因此在军事通信领域中也有广泛应用。
微波网络的发展趋势

微波技术 第五章 微波网络基础

微波技术 第五章  微波网络基础

第五章微波网络基础§5-1 引言前面讲述的微波传输线理论,都是指均匀传输线,其横截面形状和尺寸沿轴线方向保持不变。

但是,实际上的微波系统并不是仅由规则的均匀传输线组成,实际情况要复杂得多。

图5-1-1和图5-1-2分别是一个雷达高频系统和微波测试系统的构成图。

图5-1-1 雷达高频系统图5-1-2 微波测试系统由此二图可见,一般的微波系统都可概括为图5-1-3所示的结构形式,即整个系统由下面几部分组成:(1)能激励起电磁波的区段,称为信号源;(2)能吸收电磁波的区段,称为负载;(3)不均匀区段,称为微波元、器件;(4)连接上述三种区段的部分,称为均匀传输线。

图5-1-3 微波系统方框图对一微波系统主要的研究信号和能量两大问题。

信号问题主要是研究幅频和相频特性;能量问题主要是研究能量如何有效地传输问题。

关于均交系统中的信号和能量传输问题已系统地论述过,那么有“不均匀区”介入系统之后,由于边界条件变得异常复杂,因此不仅出现主模式的反射,还将产生许多高次模,所谓“不均匀区”是指其边界条件或其中状态不同于传输系统的均匀部分布出现某种变化的区域。

对于这灯问题,原则上仍可采用场解的方法。

即把不均匀区和与之相连的均匀传输线作为一个整体,按给定的边界条件求解麦克斯韦方程。

它不仅可以给出均匀区(远离不均匀性)波的相对幅度和相位关系,连不均匀区与其附近的复杂场分布也可给出,这当然是一种严格的理论分析方法。

但遗憾的是,即使对于最简单的波导不均匀区,上述的严格场解也是非常复杂的;即使求出解来,其结果也是很繁琐的。

因此,这种方法不适宜工程设计需要。

工程上要求一种简便易行的分析方法,这就是微波网络方法。

微波网络法就是等效电路法。

这是一个近似然而却是有效的方法。

其基本思想,是把本来属于电磁场的问题,在一定条件下,化为一个与之等效的电路问题。

就是说,当用微波网络法研究传输系统时,可以把每个不均匀区(微波元件)看成一个网络,其对外特性可用一组网络参量表示;把均匀传输线也看成一个网络(波导等效为长线),其网络参量由传输参量和长度决定。

Ku-Ka双频段微波网络设计方案

Ku-Ka双频段微波网络设计方案

Ku/Ka双频段微波网络设计-电气论文Ku/Ka双频段微波网络设计张博(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)摘要:双频共用和多频共用技术是目前卫星通信地球站天线的一个重要发展方向,其可以扩大通信容量,实现一站多用,大大降低成本。

基于微波网络理论,提出一种Ku/Ka双频段微波网络的设计方案。

通过分波器实现双频共用,在Ka波段工作于圆极化,Ku波段工作于线极化。

Ku/Ka双频共用微波网络的核心器件有:分波器、低通滤波器等。

该网络具有良好的驻波特性、较高的端口隔离度、旋转对称和良好的轴比特性的辐射方向图。

最后给出了微波网络的实测结果,测试结果与技术要求吻合很好。

关键词:微波网络;分波器;低通滤波器;双频段中图分类号:TN820?34 文献标识码:A 文章编号:1004?373X(2015)16?0023?03收稿日期:2015?02?250 引言目前卫星通信发展的瓶颈在于有限的频谱资源,为了进一步扩大通信容量一般需要展宽现有的通信频段或者开发新的通信频段。

当前常用的通信频段有C(收发各800 MHz),Ku(收发各500 MHz),Ka 频段等。

随着通信业务的发展C,Ku的频道资源趋于饱和。

而更高频率的Ka频段具有可用频带宽、干扰少等优点,在国内外得到了广泛的应用[1?3]。

为了实现一站多用降低成本,频率复用技术成为卫星通信地球站天线发展的一个重要的方向。

馈源网络是地球站天线系统的核心,发展具有优良性能的多频带、宽频带馈源网络技术是地球站天线系统发展的重中之重。

Ku/Ka双频段馈源网络的设计,可以给卫通系统提供更宽的频段,更高的传输速率,用以支撑无人机、船载站等各种移动载体的卫通系统链路更快的传输信息,既能保证常用Ku卫通通信体制的要求,又可扩展到Ka频段高速率信息的传输。

本文介绍的就是一种Ku频带经过展宽的Ku/Ka 双频段微波网络,原有的Ku 频率为收发500 MHz,现扩展为接收1.3 GHz发射750 MHz,Ka频段保持不变。

第二章微波网络

第二章微波网络

微波网络基础从微波电路引出网络思想微波电路是由传输线与基本元器件组成。

微波集总元器件:贴片电阻、电容、电感,半导体器件等分布元件:由传输线组成的元件。

的元件相对于传输线,基本元器件就是不连续性。

所有微波电路都可以看作是由若干传输线和不连续性区域构成的。

微波电路=传输线+不连续性微波路传输线不连续性微波电路的建模本质上就是电磁场问题,最基本的方法是求解电磁场方程电磁场方程。

整个电路范围求解电磁场方程非常复杂难以工程应用微波网络方法:将射频电路分解为传输线和不连续性的组合,3然后对传输线和不连续性分别建模。

传输线建模:把传输线等效为双线,用特征参数——特性阻抗和传播常数表征。

单模传输线等效为一条双线,M模表征单模传输线等效为条双线M模传输线等效为m条双线。

不连续性建模:可以采用集总等效电路模型也可以采用 不连续性建模:可以采用集总等效电路模型,也可以采用网络矩阵表征。

通过建模,微波电路等效为由传输线和不连续性网络构成的电路。

微波电路就可以采用电路理论分析和设计,“场方法”转化为“路方法”。

网络方法的思想:化繁为简、化整为零、各个击破、整体连接。

把复杂的三维电磁场问题转变为一维电路问题。

传输线建模-双线不连续性建模-集总参数不连续性建模集总参数等效电路①不均匀性参考面的选取有一定的任意性但选定之后便不能再随意改变参考面的选取有定的任意性,但选定之后便不能再随意改变。

因为不同参考面对应的等效网络是不同的。

这是由于传输线中波的波动性造成的。

参考面选取原则参考面离不连续性足够远,以使不连续性引起的高次模在参考面上消失掉;参考面必须与传播方向垂直,以使场的横向分量落在参考面上。

网络的思想——“黑箱思想”不管不连续性区域内部的构成如何,统一的看成一个“黑箱”。

通过“黑箱”各端口上的激励与响应之间的关系表征“黑箱”的特征。

网络的表现形式¾网络矩阵——利用网络的激励-响应关系来描述网络的性质¾集总参数等效电路确定网络参数的方法¾场方法——场计算测量方法¾测量方法——测量仪器网络矩阵——利用网络的激励-响应关系来描述网络的性质①①端口输入/输出/测试端端口:输入/输出/测试端有两个端子组成,流入一个端子的瞬时电流必须与另一端 Z矩阵(阻抗矩阵) Y矩阵(导纳矩阵)子的瞬时电流必须与另端子流出的电流相等(网络端口条件)() 双端口网络的A矩阵(转移矩阵)端子施加的信号对可以包括: S矩阵(散射矩阵) 双端口网络的T矩阵(传输矩阵)电压、电流、入射波或反射波的场强复振幅等。

微波技术微波网络基础

微波技术微波网络基础

[S ]=
犏 犏S21 犏 犏M
S22
O
M M
犏 犏 臌SN 1 L L SNN
或用矩阵的形式来表示 b [S][a]
N
å 式中 bi = Sijaj = Si1a1 + Si2a2 + L + Sija j + L + SiNaN
j= 1
N
å bi = Sija j = Si1a1 + Si2a2 + L + Sija j + L + SiNaN
j= 1
ak
散射矩阵元素的定义为:i≠j
Sij =
bi aj
ak = 0,k? j
对于 ak=0, 指对于端 口的入射波为零,则 要求k端口: 1)无源; 2)无反射;
Zk=Z0k
b1
Z01 Z01
b2
Z02
Z02
bi Z0i
Z0i
Z0k
bk
1 Z0k
bN Z0N
Z0N
N端 口 网 络
aj
Z0j
Sij
导纳矩阵亦为虚数矩阵。
§5.1 微波网络的散射矩阵
由于在微波频段: (1)电压和电流已失去明确的物理意义,难以直
接测量; (2)由于开路条件和短路条件在高频的情况下难
以实现,故Z参数和Y参数也难以测量。
引入散射参数,简称 S 参数。
普通散射参数 广义散射参数
行波散射参数:物理 内涵是以特性阻抗Z0 匹配为核心,它在测 量技术上的外在表现 形态是电压驻波比
Pi+
=
1 2
ai
2=
1 2
V+ 2 Z0i
Pi-

微波网络基础

微波网络基础
• 以下的讨论假定网络均是线性、无源和 互易的。
阻抗矩阵(Z矩阵)
• 若已知各口的电流,欲求各口电压时, 用阻抗(Z)矩阵变换最为方便,即
V ZI
V1 Z11 Z1N I1











VN Z N1 Z NN I N
Ze

b a
ZWH
• 可得 • 于是 •由
h e
Ze
1 ZWH

b a
h

a x
b a
C sin
a
x
(eh) dS b C2 sin2 xdxdy b2C2 1
S
aS
a
2
• 可求得待定常数C
•则
C 2/b
e ay
2 sin x
V
/
I


2
b a
ZWH
– 电流与功率;
Ze (IP)

P/
I
2


4
b a
ZWH
– 电压与功率;
Ze (VP)
V
2
/
P

b a
ZWH
• 由上述可见,在三种等效阻抗定义下, 算出的等效阻抗绝对值各不相同,但只 差一个常数。在微波技术中,通常只用 阻抗相对值,因此在三种等效阻抗表示
式中,可只留下与截面尺寸有关的部分, 作为公认的等效阻抗表达式,即
– 无耗网络: yij jbij (纯虚数 )
• 对于如图所示的并联式复合网络,用y进 行计算最为方便。
y y' y"

微波链路 设计

微波链路 设计

微波链路设计
微波链路是指利用微波无线电波进行通信传输的链路。

它是将微波信号通过发射设备发送到接收设备的一种通信方式。

微波链路通常使用高性能的天线和系统来实现高速数据传输和长距离通信。

在微波链路的设计中,需要考虑以下几个方面:1. 链路频率选择:选择合适的频率以避免信号受到干扰,并实现较高的传输速率。

2. 设备选型:选择适合的发射设备和接收设备,包括天线、放大器、调制解调器等,以满足传输距离和传输速率的需求。

3. 网络规划:设计合理的网络拓扑结构,包括链路的布置和传输路径的选择,以确保链路的可靠性和数据传输的稳定性。

4. 天线安装和定向:确保天线的正确安装和定向,以获得最佳的信号强度和传输质量。

5. 传输距离和衰减损耗:计算链路的传输距离和衰减损耗,以确定所需的信号功率和设备配置。

6. 防雷和故障恢复:针对微波链路可能遇到的雷击和故障情况,设计合适的保护措施和故障恢复方案,以保证链路的可靠性和稳定性。

7. 通信保密性和安全性:采取适当的加密和安全措施,确保通信数据的机密性和防止非法窃取或篡改。

微波网络基础

微波网络基础

1 2
U~i z 2
Pr
1 2
Re[U~r zI~rz]
1 2
U~r z 2
传输的有功功率为
P
Pi
Pr
1 2
U~i
z
2
1
2
10
6.2 微波元件的等效网络
6.2.1 微波网络参考面的选择
1.参考面的位置尽量远离不连续性区域 2.参考面必须与传输方向相垂直
对于单模 传输情况 来说,微波 网络的外 接传输线 的路数与 参考面的 数目相等
5
6.1.1 导波系统等效为双线传输线
P
1
Re
E H * dS
2
S
E Et ez Ez
H
Ht
ez H z
P
1
Re
2
S
Et Ht*
dS
1
Et (u,v, z) et (u,v) U (z)
Ht (u,v, z) ht (u, v) I (z)
P
11
6.2.2 微波元件等效为微波网络的原理 唯一性定理:
如果一个封闭曲面上的切向电场(或切向磁场)给定,或者一部 分封闭面上给定切向电场,另一部分封闭面上给定切向磁场, 那么这个封闭面内的电磁场就被唯一确定 如果参考面上的电压给定,则参考面上的模式电流也被确定
12
叠加原理:
对于n端口线性网络,如果各个参考面上都有电流作用时, 应用叠加原理,则任意参考面上的电压为各个参考面上的 电流单独作用时在该参考面上引起的电压响应之和
在微波传输的过程中,需要应用许多微波元器件 分析微波元器件的方法
电磁场分析法
利用麦克斯韦方程组 和边界条件求出元件 中场分布,在求其传 输特性,由于边界条 件复杂,因此一般求 解非常困难

第4部分 微波网络基础

第4部分  微波网络基础

微波网络的分类
按照微波网络内部是否具有功率损耗可分成 无耗与有耗的两大类;
按照网络的特性是否有耗划分 有耗网络 无耗网络
微波网络的分类
按照微波网络是否具有对称性可分成 对称的与非对称的两大类。
按照网络的特性是否对称划分 对称网络 非对称网络
微波网络参量的定义
在未归一化n端口网络中,各个端口参考面上均存在 该端口工作模式的 U 、I 四个量。由于同一端口上有 或 故n个端口的n个量中只有 I Y U U Zc I c 2n个独立(归一化网络也如此)。根据线性网络的性质, 在上述2n个量中可选取n个任意线性无关组合为自变量, 另外n个线性无关组合为因变量,写出n个线性方程的方 程组。表示这两组量之间的关系的量,称为n端口网络的 网络参量。
第四部分 微波网络基础
§4.1 微波网络的基本参量 §4.2 微波网络的阻抗、导纳矩阵 §4.3 微波网络的散射矩阵 §4.4 传输散射矩阵
在微波传输的过程中,需要应用许多微波元器件。
分析微波元器件的方法
电磁场分析法
网络分析法
利用麦克斯韦方程组加边界条 件求出元件中场分布,再求其 传输特性,由于边界条件复杂, 因此一般求解很困难。
第二类是反映参考面上入射波电压与反射波电压之间关系的, 如[S](散射)、[T](传输)参量矩阵
阻抗矩阵[Z]和导纳矩阵[Y]
如图所示的n端口网络,以参考面 Ti上的总电流为自变量, Ii Ii Ii 总电压为因变量 U U U , i i i Ii以流进网络为正方向。
按照网络的特性是否与所通过的电磁波的 场强有关,微波网络可分成 线性的和非线性的两大类。
按照网络的特性是否线性划分
线性网络 非线性网络

05微波技术第五章微波网络基础全

05微波技术第五章微波网络基础全

微 单端口微波网络的R、L、C串联等效电路:




础 若将式 (5.1.22) 两端均除以
,则单端
口微波结也可以等效为一个如下图所示的由
电导G 、电感L 和电容C 相并联的集总参数
电路:

在微波网络的计算中,常把网络端口处的
波 电压、电流和阻抗都对某个参考阻抗进行归一
网 化,以使得在运算过程中的计算数据比较简单
微 2、互易(可逆)微波网络
波 网 络 基 础
互易或可逆媒质:如果媒质ε 、μ 、σ的值与 电磁波的传播方向无关,即不论对入射波还 是反射波,媒质参量不变,这类媒质称为互 易或可逆媒质。反之,称为非互易或不可逆
媒质
互易(可逆)微波元件:填充互易媒质(例 如各向同性媒质)的微波元件,则称为互易 或可逆微波元件,否则为非互易微波元件。 全部由互易微波元件构成的网络,称为互易 (可逆)微波网络,否则为非互易网络
源、无耗(无损)微波元件,简称无耗元件。


全部由无耗微波元件组成的网络,
网 称为无耗微波网络。在无耗微波网络
络 中,输入微波网络的功率必定全部从
基 网络输出,网络本身没有功率损耗,
础 否则为有耗微波网络。在有耗微波网
络的等效电路中除了电抗或电纳外,
还将出现电阻或电导。

5.2 微波网络的电路参量
络 (1)微波网络有确定的单一工作模式,一般为
基 主模式。

微波传输线可传输无限多个模式,每一个
模式对应于一对等效平行双根传输线。微波
网络及其参量是对于单一工作模式而言的,
不同的模式有不同的等效网络结构和参量。
如不特别指明,微波网络及其参量都是针对

第四章 微波网络基础

第四章 微波网络基础

Z02,则T1和T2参考面上的归一化电压及归一化电流
分别为
U1
U1 Z 01

U
2

U2 Z 02
I1 I1 Z01 I2 I2 Z02
归一化阻抗参量与未归一化阻抗参量之间的关系为

Z11


Z11 Z01


Z
22

Z 22 Z02
Z12 Z21
Z12 Z Z 01 02 Z 21 Z01Z02
Zmn为阻抗参量,若m=n为自 阻抗,若m≠n为转移阻抗
U1 Z11I1 Z12I2 U2 Z21I1 Z22I2 Un Zn1I1 Zn2I2
Z1nIn Z2nIn
ZnnIn
如果n端口网络的各个参考面上同时有电压作 用时,则在任意参考面上的电流为各个参考面 上电压单独作用时,在该参考面上的电流响应 之和,即
e1
C
C
e2
L2 L3
e3
e1、e2、e3为来自3个不同电台(不同频率)
的电动势信号;
L2 - C 组成谐振电路 ,选出所需的电台。
消除噪声
r

E S E N
谐振 滤波器
收 网 络
E( S s )---信号源 E( N N)---噪声源
令滤波器工作在噪声频率下,
即可消除噪声。
f0

fN
4―2 波导传输线与双线传输线的等效
传输线理论是一种电路理论,它的基本参 量是电压,电流。
在低频电路中,电压和电流不仅有明确的定 义,而且可以直接测量,从这两个基本参量 就可以导出一系列的其它参量,如功率,阻 抗,导纳,反射系数及驻波比等。
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2007-1-23Security Level:微波网络规划及设计基 本知识光网络产品服务部HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.Huawei Confidential网络规划及设计基本知识1. 规划前需要了解的部分 2. 传输性能指标建立 3. 频率规划 4. 设备选型 5. 微波电路设计基本知识HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 2规划前需要了解的部分:在网络规划设计之前,我们需要了解的是: -传输需求,系统容量 -传输数据速率 -性能指标—可用性和可靠性 -安装地点– 资金可回收能力 -建设规模 -网络及系统管理情况 -内部运转HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 3网络规划及设计基本知识1. 规划前需要了解的部分 2. 传输性能指标建立 3. 频率规划 4. 设备选型 5. 微波电路设计基本知识HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 4ITU-T G.826 参考电路Termi nat ing Count ry Intermediate Countries (4 count ries assumed) InterCount ry Termi nat ing Count ryPEPIGIGIGIGIGIGPEPNat ional Porti onInternational Porti onNat ional Porti onHypothetical Reference Path: 27,500kmIG: Int ernat ional Gateway PEP: Path end point PC : Prim ary Center SC : Secondary Center TC: Tertiary C ent er PEP Local Exchange PC , SC or TC IGAccessShort haulLong haulHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 5G.826中断率分配:总指标: 100% (27500 km)国家: 45%距离: 55%国内部分: 35%国际部分: 10%1% / 500 km终接国家: 1%(2)中间国家: 2%(4)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 6端-端性能指标(模拟 , PDH /SDH)项 类 型目参考电路 (Km) 2500MUX调制端-端性能指标模拟FDMFMThermal Noise ≥ 65 dB Total Noise ≥ 60 dB2500TDMPDH4PSK 8PSK 16QAM10-7 1 %10-3 0.054 %数 字TDMSDH27,50064 QAM 128 QAM 512 QAMESR SESR BBERHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 7ITU-T G.821 电路质量划分27500 km 1250 km T-参考点 LE 25000 km 1250 km LE T-参考点本地级中间级高级中间级本地级注: LE 本地交换设备点HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 8微波通信电路系统的参考电路2500km1 64kbit/s234 64kbit/s56 64kbit/s789 64kbit/s第一级数字复用设备 其它复用设备 数字无线段HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 9传输质量:差错性能和可用性差错性能指标-估算周期:一个月差错性能定义: 差错秒(ES): 在一秒周期内有一个或多个差错块(EB)发生的秒。

严重差错秒(SES): 在一秒周期内有不少于30%的差错块或至少出现一 次缺陷的秒。

背景块差错(BBE): 不发生差错块的SES部分。

差错性能参数定义: SESR:严重差错秒率 :在规定的测量时间隔内,可用时间内的严重差错 秒与总秒数之比。

BBER:背景块差错秒率: 在规定的测量时间间隔内,扣除SES期间和不 可用时间之后,其余时间内的差错块数与总块数之比。

ESR :差错秒率 :在规定的测量时间间隔内,可用时间内的差错秒与总 秒数之比 一般地说,如果SESR指标满足,则SER 和BBER也可满足。

HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 10Long haul Rate (Mbps) 1.5 to 5 5 to 15 15 to 55 55 to 160 160 to3500 Severely errored second ratio (SESR)0.002 × A 0.002 × A 0.002 × A 0.002 × A 0.002 × A where A = (A 1 + 0.01) L link / 500 for 50 km ≦ L link ≦ 500 kmA =A 1 + 2 × 10-5 L linkfor L link > 500 km A 1 is provisionally been agreed to be in the range of 1% to 2%. Short haul Rate (Mbps) 1.5 to 5 5 to 15 15 to 55 55 to 160 160 to3500 Severely errored second ratio (SESR)0.002 × B 0.002 × B 0.002 × B 0.002 × B 0.002 × B Where B is provisionally been agreed to be in the range of 7.5% to 8.5%. B = 0.075 is used unless otherwise specified by the customer. Access Rate (Mbps) 1.5 to 5 5 to 15 15 to 55 55 to 160 160 to 3500 Severely errored second ratio (SESR)0.002 × C 0.002 × C 0.002 × C 0.002 × C 0.002 × C Where C is provisionally been agreed to be in the range of 7.5% to 8.5%. C = 0.075 is used unless otherwise specified by the customer.ITU-T G.826标准长电路短电路接入网比特率比特率比特率A1 在1%到2%之间选取B 在7.5%到8.5%之间选取,无特殊情况时B 选0.075C 在7.5%到8.5%之间选取,无特殊情况时C 选0.075示例:SDH 差错性能指标(155 Mbps, 站距: 50 km)= 0.002 ×(0.01 + 0.01) ×50 / 500 ×60 ×60 ×24 ×30= 10 秒/月如果在任一方向上的任一一个指标超出容许的范围,则认为指标不满足。

注:估算周期为一月。

10 sec< 10 sec10 secError-free SecondSeverely Errored SecondErrored Second (non-SES)Unavailable time Available timeAvailability detectedMeasurement period5 sec 5 secUnavailability detectedAvailable time9 sec3secForward directionBackward directionUnavailable timePath测量周期测出不可用度可用时间不可用时间可用时间测出可用度无ESSES有ES正方向反方向通道不可用时间可用度-估算时间为一个月可用度为电路可用时间与总时间之比。

可用度中断时间每年中断时间99.9%0.1%9 小时99.99%0.01% 1 小时99.999%0.001% 5 分钟99.9999%0.0001%30 秒可用度指标:.可用度(AR) = 1-(Bj ×Llink/ LR+ Cj)j: 国内段部分, j = {1 = 接入网, 2 = 短电路, 3 = 长电路} LR:参考电路长度= 2500 km.L link 下限值为:Lmin= 50 km.for 250≦L link <2500km 1.1×10-4for 50≦L link <250km3 ×10-3for 250≦L link <2500 km 1.9 ×10-3for 50≦L link <250km4 ×10-45 ×10-4C3B3C2B2C1B1长电路部分短电路部分接入部分示例:SDH 电路可用度(155 Mbps, 电路长度为: 50 km)= 1 –(1.9 ×10-3×50 / 2500 + 1.1 ×10-4) = 0.999852.。

所以,不可用度= (1-0.999852) ×60 + 24 ×365= 77 分钟/年。

网络规划及设计基本知识1. 规划前需要了解的部分2. 传输性能指标建立3. 频率规划4. 设备选型5. 微波电路设计基本知识频率选择经准则:1) 低频段可以传输较长距离而高频段则传输的距离较短.例如, 4GHz 频段可以传输100 km 的长度而38 GHz 频段则只能传输5 km 左右。

2) 低频段对于邻近地区的干扰较大。

3) 频率高则天线增益高.4) 频率较高,第一费涅耳半径较小,则需要较小的余隙来克服绕射的影响5) 对高速数据流来说,高频段有较高的带宽,较小的干扰概率。

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