第一章数字微波通信概述
微波与卫星通信概述
第一章微波与卫星通信概述主要讲述的内容：①微波与卫星通信的基本概念与特点；②微波通信系统的组成、移动通信系统的组成、卫星通信系统的组成；1.1微波与卫星通信的基本概念与特点1.2长途微波通信系统的组成1.3移动通信系统的组成1.4卫星通信系统的组成1.1 微波与卫星通信的基本概念与特点1.1.1 微波与卫星通信1．微波与卫星通信共同点：微波与卫星通信的工作频率都是属于微波频率，微波是指频率为300MHz至300GHz的电磁波。
不同点：微波通信，是指用微波频率作载波携带信息，通过无线电波空间进行中继（接力）通信的方式。
常见的典型地面微波通信系统包括长途微波通信系统和移动通信系统。
卫星通信，是指利用人造地球卫星作为中继站，转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
实际上，卫星通信可以看作是利用微波频率、把通信卫星作为中继站而进行的一种特殊的微波中继通信。
2．长途微波通信的特点①微波：②多路③接力数字通信的缺点：数字微波要求传输信道带宽较宽，因而产生了频率选择性衰落。
3、移动无线通信的特点移动通信是指通信双方或至少一方在运动状态中进行信息传递的通信方式。
(1) 电波传播环境极恶劣由于移动台处于运动状态之中，无线电的多径传输会造成接收信号瑞利衰落，使所接收场强的幅度和相位呈现快速变化的现象。
另外移动台的通信质量还会受到地理环境的影响。
(2)移动台受到多种干扰影响和噪声影响(3)应采用动态范围大的移动接收设备(4)频谱资源非常珍贵(5)组网技术复杂4、卫星通信的特点(1) 静止卫星通信的优点①通信距离远，且费用与通信距离无关②覆盖面积大，可进行多址通信③通信频带宽，传输容量大④信号传输质量高、通信线路稳定可靠⑤建立通信电路灵活、机动性好(2) 静止卫星通信的缺点①静止卫星的发射与控制技术比较复杂②地球的两极地区为通信盲区，而且地球的高纬度地区通信效果不好③存在星蚀和日凌中断现象：注意各自的特点④有较大的信号传输时延和回波干扰假定地球站与卫星间的通信距离为40000km，发端地球站信号经卫星转发到收端地球站（信号一上、一下），单程传输时间约为0.27s，当进行双方通信（一问一答）时，就是0.54s。
数字微波通信系统的组成
数字微波通信系统的组成数字微波通信系统是一种高速、高质量、可靠的通信系统，由多个部分组成。
这篇文章将从以下几个方面介绍数字微波通信系统的组成。
一、数字微波通信系统的基本概念数字微波通信系统是指利用无线电波进行数字信息传输的通信系统。
它包括发射机、接收机和传输介质三部分。
二、数字微波通信系统的组成1. 发射机发射机是数字微波通信系统中非常重要的一个部分，它主要由以下几个部分组成：（1）调制器：调制器是将需要传输的信息转换为无线电频率上的模拟信号，常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
（2）功率放大器：功率放大器将低功率模拟信号转换为高功率模拟信号，以便能够在传输过程中保持稳定的信号强度。
（3）频率合成器：频率合成器可以产生所需的无线电频率，并将其输出到天线上进行发射。
2. 传输介质在数字微波通信系统中，传输介质主要指天线和空气。
天线是将无线电信号从发射机传输到接收机的介质，而空气则是天线所在的媒介。
3. 接收机接收机是数字微波通信系统中另一个非常重要的部分，它主要由以下几个部分组成：（1）天线：天线将从发射机传输过来的无线电信号接收下来，并将其转换为电信号。
（2）低噪声放大器：低噪声放大器将接收到的低功率电信号转换为高功率电信号。
（3）解调器：解调器将接收到的模拟信号转换为数字信号，以便能够进行后续处理和应用。
4. 控制系统控制系统是数字微波通信系统中一个非常重要的组成部分，它主要用于控制和监测整个通信系统的运行状态。
控制系统包括以下几个部分：（1）时钟和定时器：时钟和定时器用于同步整个通信系统中各个部件之间的工作状态。
（2）故障检测和报警装置：故障检测和报警装置可以及时检测出通信系统中出现的故障，并向操作人员发出相应的警报信息。
（3）远程监控装置：远程监控装置可以通过网络远程监控整个数字微波通信系统的运行状态，并进行相应的调整和控制。
三、数字微波通信系统的应用数字微波通信系统在现代社会中得到了广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 电视广播数字微波通信系统可以将电视信号传输到各个地方，以便人们观看不同的电视节目。
微波通信原理--1
分体式微波设备系统结构
避雷器
ODU
ODU的接地线应接到铁塔的角钢上， 其接地电阻小于10欧姆 接地装置
地线的接地电阻应小于10欧姆
铁塔的接地电阻应小于10欧姆 接地电阻小 于10欧姆 同轴电缆
IDU
地气
IDU的接地
拉线塔
抛物面天线
增益：
Ga=20lgDa+20lgf+20.4+10lgηA Ga为天线增益(dB)； Da为天线口径(m)； f为工作频率(GHz)； ηA为天线效率，可取50%～70%。 实例: D＝0.6M F=13GHz G=35dBi (VHP2-130,35.5dBi)
1.2.1 普通无线电波波段的划分
波段名称
超长波 长波 中波 短波 超短波
波长范围
105～ 104 m 104～ 103 m 103～ 102 m 102～ 10 m 10 ～ 1 m
频率范围
3k～30k Hz 30k～300k Hz 300k～3M Hz 3M～30M Hz 30M～300M Hz
高频段可以做 用户级传输
越高频段雨衰 越厉害！！
衰落的一般特性
1、波长越短、距离越长，衰落越严重 2、夜间比白天严重，夏季比冬季严重 3、晴天，宁静天气比阴天、风雨天气时严重 4、水上电路比陆上电路严重 5、平地电路比山区电路严重
工作频段用途 频率 用途
7Ｇ
８Ｇ 13G １５Ｇ １８Ｇ ２３Ｇ ２６Ｇ ２８Ｇ
衰落类型
1.多径衰落 2. K型衰落 3.波导型衰落 4.雨衰
• 多径衰落 由 • 于折射波，反射波，散射波等多途径传播引起的衰落。多径衰落周期较短 一般为几秒。多径衰落又叫频率选择性衰落。合成波的电平比正常传输低称 为下衰落，比正常传输高称为上衰落。
数字通信原理-第一章
小结： 通信及通信系统构成
通信的概念 通信系统构成：各部分功能
信息、信号及分类
信源发出的信息经转换成为信道上传输的信号：
模拟信号（幅度取值是连续的）：连续信号 离散信号 数字信号（幅度取值是离散的）： 二进码 多进码 连续信号 离散信号
{
{ {
模拟通信和数字通信 模拟通信：以模拟信号的形式传递消息（采用频分复用
数字通信系统的主要性能指标
有效性指标 可靠性指标
{
{
信息传输速率 符号传输速率 （定义、关 系） 频带利用率 误码率 （定义） 信号抖 动
复习题 1、模拟信号和数字信号的特点分别是什么? 2、数字通信系统的构成模型中信源编码和信源解码 的作用是什么？画出话音信号的基带传输系统模型。 3、数字通信的特点有哪些? 4、为什么说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累？ 5、设数字信号码元时间长度为 1微秒，如采用四电 平传输，求信息传输速率及符号速率。 6、接上题，若传输过程中 2 秒误 1 个比特，求误 码率。 7、假设频带宽度为 1024kHz，可传输 2048kbit/s 的比特率，试问其频带利用率为多少？
第四节 数字通信的特点及性能指标
信息传输速率Rb与符号传输速率NB的关系为： Rb=NB （二进制） Rb=NB·log2M Rb>NB （多进制）
{
频带利用率 （ η）
定义:单位频带内的传输速率（真正用来衡量数字通信系统传输效率 的指标）
符号传输速率 （Bd/Hz） 频带宽度 信息传输速率 η= （bit/s/Hz） 频带宽度
实现多路通信）
数字通信:以数字信号的形式传递消息（采用时分复用实
现多路通信）。 数字通信系统的构成（包括发送终端、信源编码、信道编 码、调制、信道以 及收端的解调、 信道解码、信源解码和接收终端）
SDH数字微波通信技术的特点及其应用
SDH数字微波通信技术的特点及其应用摘要：SDH是当今世界高速发展下所形成的一种通信技术，它的成功运用促进了整个通信技术的发展。
本文通过对 SDH数字微波技术特性的简单剖析，进而讨论 SDH技术在当今世界的具体运用，关键词：SDH数字微波通信技术；技术特征；运用特点引言：SDH的数字微波技术是为了适应当前的发展和对通信技术的需要而产生的。
SDH微波技术在实际中具有很优秀的传输能力和良好的传输性能，目前已广泛用于广播电视产业，可以在基站建设、微波网络建设、信号传输网络建设等各个领域提高信号传输的稳定性。
它能很好地弥补现有微波技术的缺陷，使当代社会通信的品质得到了显著的提升。
一、SDH数字微波通信技术概述1.1 SDH通信的数据传送.从 SDH系统总体上分析，数字微波的传送是一个非常繁琐的环节，它在这个系统中扮演着非常关键的角色，它在接收信号的同时也扮演着很重要的角色，而数字微波的发射是通过一个端向下一个端发射，这个过程中要根据具体的情况对传播线进行相应的调整，所以在这个环节中，数字微波中继和分支台就扮演了很关键的角色。
详细地说，从一个终端接收到一个数字微波信号，需要进行合理的数字压缩，然后再对其进行调整、加工，最终得到一个规范的中频数字调制，保证了传输过程的顺畅和方便。
然后，将接收到的数据传输到传输装置中，经过一系列的数字加工，以保证传输介质的安全性，然后将微波信号传输给中继站，再将微波信号传输给接收台。
可见微波信号的传递是一个非常繁琐的环节，它需要对其进行进一步的深度加工，以确保通信的品质。
二.SDH技术应用的关键特点2.1XPIC的交叉极化技术SDH是利用 XPIC交叉极化技术来实现减少对数字传输的干扰，从而消除了对数字传输的负面影响。
XPIC的交叉极化技术的实施，要求采用技术人员对多态系统进行适当的调整，提高系统的频域利用率，提高系统的频谱利用率，从而提高系统的传输能力。
XPIC的交叉极化技术的主要工作是在信号经过交叉极化后，去除了发送时的正交信号，减少了发送信号的冗余，减小了干扰信号的目标体积，减小了干扰信号的信号强度。
数字微波通信概述
第一章数字微波通信概述本章主要内容：➢微波和微波通信的概念➢微波通信的常用频段➢数字微波通信的特点➢微波通信的分类➢微波通信的应用➢微波站的分类➢数字微波的中继方式➢数字微波通信系统的组成➢数字微波通信系统的技术指标重点：➢什么是微波和微波通信？➢微波通信的分类➢微波站的作用➢中继方式➢数字微波通信系统的组成1.1 数字微波通信的概念本节需要掌握的内容：➢微波通信的概念➢微波通信的频段➢微波的视距传播特性➢微波通信的分类一、微波与微波通信什么是微波？频率在300MHz到300GHz（波长为1m到1mm）范围内的电磁波。
什么是微波通信？利用微波作为载波来携带信息并通过电波空间进行传输的一种无线通信方式。
模拟微波通信和数字微波通信。
与其他通信系统一样，都由模拟微波通信发展为数字微波通信。
微波通信的起源和发展。
微波技术是第二次世界大战期间围绕着雷达的需要发展起来的，由于具有通信容量大而投资费用省、建设速度快、安装方便和相对成本低、抗灾能力强等优点而得到迅速的发展。
20世纪40年代到50年代产生了传输频带较宽，性能较稳定的模拟微波通信，成为长距离大容量地面干线无线传输的主要手段，其传输容量高达2700路，而后逐步进入中容量乃至大容量数字微波传输。
80年代中期以来，随着同步数字序列（SDH）在传输系统中的推广使用，数字微波通信进入了重要的发展时期。
目前，单波道传输速率可达300Mbit/s以上，为了进一步提高数字微波系统的频谱利用率，使用了交叉极化传输、无损伤切换、分集接收、高速多状态的自适应编码调制解调等技术，这些新技术的使用将进一步推动数字微波通信系统的发展。
因此，数字微波通信和光纤通信、卫星通信一起被称为现代通信传输的三大支柱。
我国第一条微波中继通信线路是60年代初开始建立的。
目前已试制成功2，4，6，8，11GHz等多个频段的各种容量的微波通信设备，并正在向数字化、智能化、综合化方向迅速发展。
二、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，具体来讲，主要有以下几个频段：L波段 1.0——2.0GHz C波段 4.0——8.0GHzS波段 2.0——4.0GHz x波段8.0——12.4GHzKu波段12.4——18GHz K波段18——26.5GHz三、微波的传播特性微波除了具有电磁波的一般特性外，还具有一些自身的特性，主要有：1.视距传播特性微波的特点和光有些相似。
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。
数字微波通信的基本概念
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4
二进制数字信号的基本调制方式 二相相移键控
十六进制正交调幅
3.2.1 二进制数字信号的基本调制方式 数字信号三种调制方式的基本概念 ：
1.幅移键控
2.频移键控
3.相移键控
数字微波通信常用的是相移键控，因为 这种调制方式在抗干扰性能方面优于另外两 种方式。
1.中频转接式中继站 中频转接式中继站采用的是中频接口。
2. 微波转接方式中继站 在微波频率上直接放大，即为微波转 接方式。
3. 目前数字微波通信中常用的转接方式是再 生转接式中继站，其示意图如下图所示。
3.2 数字微波通信中常用的调制与解调技术
数字信号的调制与解调技术，是数字微波通信 中的关键问题。在这一节首先介绍二进制数字 信号的基本调制方式，在此基础上介绍数字微波通 信中常用的调制方式。
3.2.2 二相相移键控
用基带数字信号对中频载波相位进行 键 控 的 方 式 ， 称 为 相 移 键 控 ， 用 PSK 表 示。
相移键控又可分为绝对相移键控和相 对相移键控两种。
利用载波相位的绝对数值来传送数字 信息的键控方式，称为绝对相移键控。
所谓相对相移键控，是利用载波信号 相位的相对关系来表示数字信号的“１” 码或“０”码。
3.4.1 数字微波通信线路的传输质量标准
线路传输的质量标准包括：误码性能、 可用度、传输容量和接口特性等。下面重点
一、 误码性能是数字微波通信系统的主要质 量指标，CCIR针对不同等级的假想参考电路 规定有不同的误码性能指标，这些指标可供 等长度的实际数字微波电路参考。
二、可用度
3.4.2 数字微波通信的射频频率配置
为了增加微波线路的通信容量，在微波站 上一般都有若干套微波收发信机同时工作，每 一套微波收发信机占有一个工作频率，构成一 条通道，称为一个波道。为了减小波道间的相 互干扰，合理选择和配置射频频率则是一个非 常重要的问题。
微波通信原理
Y
EY
EX Z
地面
X
入射面 E
Z
椭圆极化波
水平线极化波
地面
入射面 E
Z
垂直线极化波
Techie.han
几个基本概念 矩形波导中H10模的场结构
a
b
H10模是波导中传输的电磁 波主模，截至波长最长为2a。
向左图那样放置波导，它的 电力线与地面垂直。
所以这样的极化方式称垂直 极化
V＝Vertical
H=Horizontal
Techie.han
自由空间的电波传播
自由空间损耗的定义
自由空间损耗 Free space loss:
在自由空间传播的电磁波不产生反射、折射、吸收和散射等现象， 即总能量未被损耗。 但电波在自由空间传播时，会因能量向空间扩散而衰耗，这如空中 一只孤独的灯泡所发出的光，均匀地向四周扩散。 显然距离光源越远的地方，单位面积上的能量就越少。这种电波的 扩散衰耗就称为自由空间损耗。
180
Techie.han
几个基本概念
费涅耳区定义(The Fresnel Zone Definition) The Second Fresnel Zone
Techie.han
Line of sight
1st zone
+
2nd -zone
The signal power is distributed in the space surrounding the direct line of sight
FM); TV etc ...
Techie.han
Microwave links
Radio beam One multiplex per radio channel Applications: Civiliars and military
《微波通信原理》课件
个人移动通信的发展
总结词
随着个人移动设备的普及，微波通信在 个人移动通信领域的应用越来越广泛， 为人们提供了更加便捷的通信方式。
VS
详细描述
个人移动通信是微波通信的重要应用领域 之一。通过微波通信技术，人们可以使用 智能手机、平板电脑等移动设备随时随地 进行语音、视频通话和数据传输，极大地 丰富了人们的通信方式和生活方式。
ERA
微波通信定义
微波通信是一种利用微波频段的电磁 波进行信息传输的通信方式。
它利用频率在0.3GHz至300GHz之间 的电磁波，通过定向天线将信号传输 到远方，实现信息的传递。
微波通信特点
传输容量大
微波频段具有丰富的频谱资源 ，可以实现高速、大容量的信
息传输。
传输质量稳定
微波信号在自由空间中传播时 受气象和地形影响较小，传输 质量较为稳定。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
《微波通信原理》PPT课件
• 微波通信概述 • 微波通信系统组成 • 微波传播特性 • 数字微波通信原理 • 模拟微波通信原理 • 微波通信的发展趋势与展望
目录
CONTENTS
01
微波通信概述
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
大气中的水蒸气、氧气和气溶胶等成分对微波信号产生吸收和 散射，导致信号衰减。
02
不同的大气条件（如湿度、温度和气压）对微波衰减有显著影
响。
大气衰减随频率增加而增大，因此高频率微波在传播过程中损
03
耗较大。
反射、折射与散射
1
微波遇到障碍物时，会部分地被反射、折射和散 射。
2
障碍物的电导率和介电常数对反射、折射和散射 有重要影响。
数字微波通信系统
PASOLINK 数字微波通信系统
2004年3月
目录
1. 设备简介 2. 系统特性 3. 技术指标 4. 组网应用 5. 设备接口 6. 设备安装 7. 软件配置 8. 故障分析
1. 设备简介
PASOLINK设备简介
▪ PASOLINK是一种点对点微波通信系统，
是通用的 宽的输入电压从±20到±72V(DC)
PASOLINK系统特性
7、 维修简便
所有的电缆和用户接口均在IDU的前面板 预先设置误码率告警点：10-3，10-4，10-5
或10-6(扩展告警/AIS告警点) 近端基带环回/远端基带环回 在IDU上可远距离监视ODU的操作 IDU和ODU之间的呼叫便利 IDU具有本地和远端监控功能
C、多媒体业务
PASOLINK组网应用
2、产品应用
A、 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
PASOLINK组网应用
B、 特殊用途
移动基站间的固定链路 建筑物局域的点对点连接 公司内部事物联系 接入本地交换局 给隔离的建筑物提供卫星PBX 到计算机中心的数据传输 PBX用户线的扩展 被水面隔离的端点之间的传输 停车场/公共场所的远程监控 地方政府的应急备用线 施工时的临时线
5. 设备接口
PASOLINK ODU 和 IDU
Φ 0.6m天线 室外单元 (ODU)
室内单元 (IDU)
PASOLINK IDU
• 2MB 数据口 (75Ω ) • 2MB 数据口 (120Ω) • IF 信号进出口 • 告警口
数字微波通信原理
数字微波通信原理
数字微波通信是一种利用微波频段进行数据传输的通信技术。
它通过将数据进行数字化处理，然后利用微波信号进行传输，实现远距离高速数据传输。
数字微波通信的原理主要包括数据数字化、调制解调和微波传输三个方面。
首先，数据数字化是指将传输的数据进行数字化处理，将其转换为数字信号。
这样可以减小信号的失真和干扰，提高数据的准确性和可靠性。
数字化处理通常包括采样、量化和编码等步骤。
其次，调制解调是指将数字信号转换为适合微波传输的调制信号。
调制通常采用调幅、调频或调相等技术，通过改变信号的幅度、频率或相位来传输数据。
解调则是将接收到的微波信号转换为数字信号，还原出原始数据。
最后，微波传输是指利用微波信号进行数据传输。
微波信号具有高频率、短波长、传输距离远等特点，可以实现高速传输和长距离传输。
传输过程中需要考虑信号的传播损耗、多径效应和干扰等问题，以保证数据的可靠传输。
总的来说，数字微波通信利用数字化处理、调制解调和微波传输等技术，可以实现远距离高速数据传输。
在现代通信领域中得到了广泛的应用，例如无线通信、卫星通信和雷达等领域。
SDH数字微波通信系统
SDH数字微波通信系统摘要:SDH数字微波通信是新一代的数字微波传输体制。
它兼有SDH数字通信和微波通信两者的优点，本文简单介绍了SDH的速率和帧结构，阐明了SDH数字微波传输设备采用的关键技术以及SDH数字微波通信系统的组成。
关键字:SDH 微波通信数字ABSTRACT:SDH digital microwave communication is the new generation of digital microwave transmission system. It both SDH digital communications and microwave communication advantage of the two, this article simply introduces the rate and frame structure SDH, expounds SDH digital microwave transmission equipment the key technologies used and SDH digital microwave communication system composition.Keywords:SDH digital microwave communication1.SDH简介SDH是新一代的数字传输体制。
SDH有全世界统一的数字信号和帧结构标准，它把北美、日本和欧洲、中国流行的两大准同步数字体系(三个地区性标准)在STM—l等级上获得统一第一次实现了数字传输体制上的世界睦标准，因采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，避免对整个高速复用信号分解，达到一步复用特性，使上、下业务十分容易，也大大简化了数字交叉连接设备(DXC)；SDH帧结构中安排了丰富的开销比特，大大加强了网络的运行管理和维护能力；不同厂家的产品可以互通，降低了联网成本。
数字微波通信及大气激光通信
5.1.1数字微波通信发展简述
微波通信是一种先进的通信方式，它利用微波来携带信息，通过电波空 间同时传送若干相互无关的信息，并且还能进行再生中继。它具有传输 容量大、长途传输质量稳定、投资少、建设周期短和维护方便等特点， 得到了广泛的应用。而建立在微波通信和数字通信基础上的数字微波通 信，同时具有数字通信和微波通信的优点，更是受到各国的普通重视。 因此数字微波中继通信、光纤通信和卫星通信一起被称为现代通信传输 的三大主要手段。
④通频带。收信机接收的已调波是一个频带信号，即已调波频谱(的主要 成分)要占有一定的带宽。
⑤选择性。对某个波道的收信机而言，要求它只接收本波道的信号，对 邻近波道干扰、镜像频率干扰及本波道的收、发干扰等要有足够的抑制 能力，这就是收信机的选择性。
⑥收信机的最大增益。天线收到的微波信号经馈线和分路系统到达收信 机。由于受衰落的影响，收信机的输入电平在随时变动。
(1)地面波传播。无线电波沿着地球表面的传播，称为地面波传播。其特 点是信号比较稳定，电波频率愈高，地回波随距离的增加衰减愈快。因 此，这种传播方式主要适用于长波和中波波段。
(2)天波传播。天波传播是指电波由高空电离层反射回来而到达地面接收 点的这种传播方式。短波是利用天波进行远距离通信的。
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5. 2电波在自由空间的传播
对辐射场，电场强度E和磁场强度H的振幅随离开天线的距离:的增加而 按1/r的因子减小，辐射场的等相面(或称波阵面，波前)是以r为半径的球 面。
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5. 1数字微波通信概述
由于微波频率高，波长短，微波通信一般使用面式天线。当面式天线的 日面积给定后，增益与波长的平方成反比，故微波通信很容易制成高增 益天线。当波长比周围物体的尺寸小得多时，电磁波近似于光波特性， 可以利用微波天线把电磁波聚集成很窄的波束，得到方向性很强的天线。 例如，直径3m的抛物面天线，当工作波长为λ=7. 5 cm，天线效率η=0. 6时，其天线增益可达40 dB，相当于无方向性天线的发射功率提高了 10 000倍。
微波与卫星通信章 (1)
第1章 概 述 图1－6 数字微波中继通信线路的组成
第1章 概 述
2.微波中继站的中继方式 微波中继站的中继方式可以分成直接中继(射频转接)、外 差中继(中频转接)、基带中继(再生中继)三种。不同中继方式 的微波系统构成是不一样的。中继方式可以是直接中继和中频 转接，枢纽站为再生中继方式且可以上下话路。 (1)直接中继。直接中继最简单，只是将收到的射频信号 直接移到其他射频上，无需经过微波—中频—微波的上下变频 过程，因而信号传输失真小。这种方式的设备量小，电源功耗 低，适用于无需上下话路的无人值守中继站，其基本设备如图 1－7所示。
(2)数字微波通信。用于传输数字基带信号的系统称为数字 微波通信系统。数字微波通信系统可再细分为准同步数字系列 (PDH)微波通信系统和同步数字系统(SDH)微波通信系统。
“微波、多路、接力”是微波通信最基本的特点。
第1章 概 述
“微波”是指工作频段宽，它包括了分米波、厘米波和毫 米波三个频段，可容纳较其他频段多得多的话路。微波频率高， 波长短，易制成高增益微波天线。此外，微波通信的可靠性和 稳定性可以做得很高，因为基本不受天电干扰、工业干扰和太 阳黑子变化的影响。
第1章 概 述 图1－4 静止卫星与地球相对位置示意图
第1章 概 述 图1－5 全球通信网
第1章 概
述 1.2 微波与卫星通信的特点
1.微波通信的特点
根据所传基带信号的不同，微波通信分为如下两种制式：
(1)模拟微波通信。用于传输频分多路－调频制（FDM－FM） 基带信号的系统称为模拟微波通信系统。
第1章 概 述
微波的传播与光波的传播类似，具有似光性、频率高、极 化等传输特性，因此微波在自由空间中只能沿直线传播，其绕 射能力很弱，且在传播中遇到不均匀的介质时，将产生折射和 反射现象。正因为如此，在天线高度一定的情况下，为了克服 地球的凸起而实现远距离通信就必须采用中继接力的方式，如 图1－1所示。否则，A站发射出的微波射线将远离地面而根本 不能被C站接收。微波采用中继方式的另一个原因是，电磁波 在空间传播过程中因受到散射、反射、大气吸收等诸多因素的 影响，而使能量受到损耗，且频率越高、站距越长，微波能量 损耗就越大，因此微波传播一定距离后就要进行能量补充，这 样才能将信号传向远方。由此可见，一条上万米的微波通信线 路是由许多微波站连接而成的，信息是通过这些微波站逐站传 播的。
数字微波通信技术
数字微波通信技术摘要：微波是卫星、光缆、微波三大电视信号传输方式之一。
微波通信定义是指波长在0.1mm-1m 区间的电磁波所进行的通信方式。
数字微波是在微波的频段内通过地表视距来进行传播数字信息的无线通信。
关键词：微波通信；数字微波通信；直线距离内无障碍数字微波通信是在微波传输过程当中使用数字信号处理技术的一种通信方式，它同时具备了微波通信投资很小、建线迅速、应用灵活等特点，还拥有抗干扰强、传输可靠、传输线路很长等优势。
如今数字微波通信在中国国民经济建设中发挥着极大的作用。
一、我国数字微波通信发展经历了以下三个阶段1. 发展模拟微波的阶段我国模拟微波通信技术的发展始于1958 年，到20 世纪70 年代中，全数字化﹑全固态化﹑无人值守，三个技术问题始终没有得到解决，影响它的推广使用。
2. 发展中、小容量数字微波的阶段20 世纪80 年代初期我们已经掌握了中、小容量数字微波所有的技术，也逐步在通信专用网上实施应用。
3. 发展大容量数字微波的阶段20 世纪80 年代末期，国家“七五”科技攻关项目提出，大容量数字微波通信将逐步进入系统的研发过程。
20 世纪80 年代中、后期，我国的数字微波发展受阻，光纤通信技术的推广成为了主要原因，而数字微波干线传输也逐步被光纤通信取代。
因光纤通信具有超大的带宽、极低的损耗以及建设超低成本而成为了干线传输的主要方式，从而对数字微波产生强烈的冲击。
从20世纪90 年代开始，大容量光纤传输成为了我国信息道路建设的重要传输方式。
在这样的现实面前，数字微波该如何发展已经是该领域研发和使用的单位及人员非常关心的问题。
随着时代的发展、科技的进步，快节奏的生活使得人们对于随时随地学习、购物、娱乐、办公的需求越来越高，组建安全且高效的全光信息网络已然成为了国家当前重要发展战略的一步；IPTV产业的产生及发展让日渐萧条的固网运营重现活力；通过北京奥运圣会和上海世博会带来的众多契机，都使得FTTH的大规模应用具有从未有过的现实需求以及市场机遇。
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授课教师:曾英 Email:zengying20061981@
使用教材:数字微波通信系统
作
者： 唐贤远，邓兴成 编著
出 版 社： 高等教育出版社 授课对象:通信工程0912401-0912402,10125011012502 授课时数:总64课时;理论:48课时;试验:16课时; 授课时间:2012年至2013学年度第一学期 先修课程：通信原理
低频音频 SF
63.5MHz 高频载波 Fs FM调制器原理
已调射频 RFs
高频载波Fs信号频谱
FM已调波RFs信号频谱
• 1．3 信号的合成传播 • 将两路分别携带图像和语音信号的高频载 波合成同时发送，其原理见下图所示。
高频本振载 波Fp
70MHz
低频视 频VF 低频音 频SF
AM调制器
63.5MHz 副载波Fs
• 实验目的：验证、巩固和补充课堂讲授的理论知 识。培养学生初步掌握微波通信技术的能力。 • 实验要求：观察现象，验证理论。具备正确处理 实验数据的能力，培养运用所学理论解决实际问 题的能力、分析和综合实验结果以及撰写实验报 告的能力。在实验中要求严肃认真的态度和踏实 细致、实事求是的作风。 • 数字微波通信试验主要使用的仪器：频谱分析仪 (AT5011A)、扫频仪(DJ1252)、微波通信试验箱 （DT-WB-IV）。
• 1．1 图像调制 • 图像视频信号VF对70MHz载波Fp信号进行 幅度调制（AM）, 其原理见下图所示。
低频视频 VF AM调制器 70MHz 高频本振载波 Fp
AM调制器原理
已调射频 RFp
高频本振载波Fp信号频谱
AM已调波RFp信号频谱
• 1．2 语音调制 • 音频信号SF对63.5MHz载波Fs进行频率调 制（FM）, 其原理见下图所示。
• 各国自1965年投入了2,4,6,8,1115,20GHz 及毫米波段的数字微波通信系统的研究， 调制方式相继出现2PSK,4PSK,8PSK以及 16QAM,64QAM等新型的调制和解调方式， 传输速率可达几百Mb/s. • 我国始于20世纪60年代。 • 60年代至70年代初，研制了小中容量数字 微波通信系统，调制方式以4PSK为主。
• 80年代，单波道传输数率上升到140Mb/s, 调制方式一般为16QAM，自适应均衡，中 频合成和空间分集接收等高新技术出现。 • 80年代后期至今，同步数字序列（SDH） 被采用，单波道传输速率达300Mb/s，同波 道交叉极化传输，多重空间分集接收和无 损伤切换等技术使用。
三、数字微波通信的主要特点
• 如下图
• 数字微波中继通信的中继方式(即中继站的工作 方式)分为: 1.直接中继（射频转接） 接收天线--微波放大--移频--微波放大--发射天线 2.外差中继（中频转接） 接收天线--低噪声放大--混频--中放--上变频--功放-发射天线 3.基带中继（再生转接） 接收天线--低噪声放大--混频--中放--解调--基带信 号--调制--中放--上变频--功放--发射天线
第1章 数字微波通信概述
一、 数字微波通信的概念 1、微波 微波:是指波长为1m--1mm,即频率从300MHz— 300GHz范围内的电磁波. 2、微波通信:就是利用微波作为载波来携带信息并 通过空间电波进行传输的一种无线通信方式. 当携带的信息是模拟信号时称为模拟微波通 信. 当携带的信息是数字信息时称为数字微波通 信.
频段名称 极低频 甚低频 低频 中频 高频 甚高频 特高频 超高频 极高频 超级高频
二、数字微波通信发展概况
• 微波通信的发展 模拟微波→小容量数字微波→中容量数字微 波→大容量数字微波
二、数字微波通信发展概况
• 1931年，最初的调幅微波通信设备，1.667GHz。 • 1947-1951年，4GHz480路电话或一个电视波道的多路 微波中继通信系统。 • 1951年，“TDZ”设备，波长7.5cm,6个宽频带双向波道， 每个波道可通一路电视节目或600路电话，后发展为 “TD-3”系统，10波道。每个波道1200路电话。 • 1960年，6GHz宽频带系统，8个波道，每个波道2200 路电话或一个彩色电视节目加几百路电话。 • 20世纪70年代，调频微波通信每个波道扩大为2700路 电话。
波段名称 极长波 超长波 长波 中波 短波 超短波 微波分米波 微波厘米波 微波毫米波 亚毫米波
波长范围 105 m以上 105~104m 104~103m 103~102m 102~10m 10~1m 100~10cm 10~1cm 10~1mm 1~0.1mm
频率范围 3kHz以下 3~30kHz 30~300kHz 300~3000kHz 3~30MHz 30~300MHz 300~3000MHz 3~30GHz 30~300GHz 300~3000GHz
B 中继站
C 中继站
A
Байду номын сангаас
终端站
终端站
图1 微波中继通信示意图
电磁波的传播方式
• 主要分为地波、天波和视距传播三种。 • 1、频率较低（大约2MHz以下）的电磁波 趋于沿弯曲的地球表面传播，有一定的绕 射能力。这种传播方式称为地波传播。在 低频和甚低频段，地波能够传播超过数百 千米或数千千米。
• 2、频率较高（2MHz-30MHz）的电磁波称 为高频电磁波，它能够被电离层反射。电 离层位于地面上60km-400km之间，它是太 阳的紫外线和宇宙射线辐射使大气电离的 结果。利用电离层反射的传播方式称为天 波传播。
数字微波通信的分类
• • • • 1、地面微波中继通信 2、一点对多点微波通信 3、微波卫星通信 4、微波散射通信
数字微波通信系统的性能指标
• 1.传输容量 比特传输速率 码元传输速率 • 2.频带利用率 • 3.传输质量 比特误码率 码元误码率
第2章数字微波调制与解调技术
• 1.7.2数字微波通信系统方框图 • 见P3图0-2
• 3、频率高于30MHz的电磁波将穿透电离层， 不能被反射回来。此外，它沿地面绕射的 能力也很小。所以，它只能类似光波那样 做视距传播。
数字微波通信的缺点
• 缺点：1、要求传输信道带宽较宽 2、产生频谱选择性衰落
• 四、数字微波通信系统的组成与性能指标 1、数字微波通信系统线路的组成 终端站、中继站、分路站等
1.7.3微波通信系统试验箱方框图
天线
功率放 大器
带 通 滤 波 器 混 频 器
音频信 号
调 制 器
可变衰 减器
70MHz 滤波器
视频信 号
图1-1发信机系统方框图
锁 相 本 振 源
调制器的原理
• 实验室的试验箱
• 为了实现图像和语音信号的同步传播，往 往在发送端同时采取幅度和频率两种调制 方式。其中，图像采取幅度调制，语音则 采取频率调制。同时为了避免相互干扰， 采用双载波分别携带两种低频信号。
• 数字微波通信的数字通信特点 • 1、抗干扰能力强，线路噪声不积累（但误 码累积）； • 2、保密性强，便于加密； • 3、便于组成数字通信网 • 4、设备体积小、功耗低 • 5、占用频带宽
微波通信的特点
数字微波通信：准同步数字序列（PDH）微波通信 和同步数字序列（SDH）微波通信 基本特点：微波、多路、接力 • 频带宽，传输容量大，适于传送宽频带信号 • 天线增益高，方向性强 • 外界干扰小，通信线路稳定可靠 • 中继通信方式 • 投资少，建设快，通信灵活性达
合 成
RF双载 波
AM&FM双载波调制原理
RF双载波无调制（空载波）
AM&FM双载波调制信号频
锁相本振 源
天线
低噪声放大 器
带通滤波 器
混频器
70MHz 滤波器
音频信号
解调器
70MHz 滤波器
AGC放 大器
收信系统方框图
• 解调器原理 • 对于普通的单载波AM信号，由于载波信号 的包络反映了调制信号的变化规律，因此 常采用非相干解调，即普通的检波方式实 现解调。但对于合成双载波调制信号的解 调则不能简单地采用这种方式，往往采取 “同步检波”（相干解调）。
3、数字微波中继通信 微波中继通信:就是指利用微波作为载波并 采用中继（接力）方式在地面上进行无线 通信的过程或方式 目前数字微波中继通信已成为通信领 域中一种重要的传输手段，并与卫星通信、 光纤通信一起称为当今三大通信传输技术。 所以，若不加说明，本书介绍的内容都是 指数字微波中继通信。
• 无线电波的波段划分及微波通信的常用频段 • 在微波通信中所使用的频率范围一般为1— 40GHz,具体来讲,主要有以下几个波段: • L波段:1.0—2.0GHz C波段 4.0—8.0 GHz • S波段:2.0—4.0GHz X波段 8.0—12.4GHz • Ku波段:12.4—18GHz K波段 18—26.5GHz
• 课程习题的要求 • 本课程习题的基本要求是：巩固课堂讲授 的理论知识和基本概念。锻炼独立思考和 分析问题的能力。达到掌握微波通信理论 的能力。习题的分量占自学时间的三分之 一到四分之一，具体数量视习题难易程度 而定。
考试内容和要求
• 考核方式：闭卷。 • 考核范围：所讲授的全部内容 • 总评成绩：平时成绩占30%，期未考试占 70%。
完整的数字微波通信系统
• 组成：用户终端,交换机,数字终端机,微波站。
微波站 1、微波终端站 2、微波中继站 3、微波分路站
• 1.一条数字微波通信线路由: 终端站 中继站 电波空间 组成. • 2.根据对接受信号的处理方式的不同,中继 站又分为: 中间站 再生中继器 分路站 枢纽站
中继方式：即中继站的工作方式
主要参考文献:
1、姚冬萍编《数字微波通信》北京交通大学出版社 2004年 2、王贤远编《现代无线通信系统》东南大学出版社 2009年 3、董金明，林萍实编著《微波技术》 机械工业出 版社2005年