微波与卫星通信技术
微波技术在通信领域中的应用研究
微波技术在通信领域中的应用研究微波技术是一种在通信领域中广泛应用的高频电磁波技术。
它与低频电磁波相比，具有更高的频率和更短的波长，因此适用于高速数据传输、高清视频传输等高频通信场景。
本文将探讨微波技术在通信领域中的应用研究。
一、微波技术在通信领域中的基础应用微波技术最早应用于雷达系统中，用于测量距离和速度等物理量。
随着时代的发展，微波技术在通信领域中的应用也日趋广泛。
目前，微波技术主要在以下几个方面得到了广泛的应用：1. 无线通信系统无线通信系统是微波技术最为广泛的应用领域之一。
微波信号可以通过无线电波传输，因此可以实现无线通信。
无线通信系统主要包括移动通信、卫星通信和无线局域网等。
在移动通信方面，微波技术主要应用于3G、4G和5G等无线通信标准中。
无线通信系统通过微波信号将语音、数据和视频等信息传输到用户手机中，实现无线通信功能。
在卫星通信方面，微波技术用于卫星信号的传输。
卫星通信可以实现全球覆盖，因此在军事、民用和科研等领域得到了广泛的应用。
在无线局域网方面，微波技术主要应用于WiFi技术中。
WiFi技术可以实现在有线网络不便的地方进行无线网络接入，因此在家庭、办公室和公共场所等领域得到了广泛的应用。
2. 高速数据传输随着信息时代的到来，高速数据传输成为了一个重要的应用领域。
微波技术的高频特性可以实现高速数据传输，因此在高速数据传输领域得到了广泛的应用。
高速数据传输主要包括光纤通信和微波通信两种方式。
在光纤通信方面，微波技术主要用于光纤通信的放大器和光纤通信系统的测试等方面。
在微波通信方面，微波技术主要用于无线局域网和蓝牙等短距离高速数据传输领域。
3. 高清视频传输随着高清视频技术的发展，高清视频传输成为了一个重要的应用领域。
微波技术的高频特性可以实现高清视频传输，因此在高清视频传输领域得到了广泛的应用。
高清视频传输主要包括数字电视、高清视频监控和高清视频会议等方面。
微波技术可以实现数字电视的高清信号传输、高清视频监控的远程监控和高清视频会议的高速传输等功能。
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。
微波通信和卫星通信的异同点及发展比较
Ｉ
Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ３ ． １ ５ ． ０ ５ ３
微波通信和 卫星通 信的异同点及发展 比较
高亚哲
北 京信 息科 技 大 学 １ ０ ０ ０ ８ ５
摘
要
微 波通 信和 卫 星通 信是 无 线 电通 信 系统 的重
一 一
示，美国的比例为７ ０ ％，日本为５ ５ ％，法国
为５ ２ ％ 。因此 ，随 着通 信技 术 的不 断发 展 ， 微波 通信 将会 成 为最有 发展 前景 的 通信 手段
之一 。
Байду номын сангаас
２卫星通信的定义和特点
２ ． １卫 星通 信 的定 义
较为 灵活 同时 还 可以进 行 自由组 合 。第 七 ， 在顽 存性 方 面 ，卫星通 信 的顽存 性较 差 ，定 轨 性 容 易 受 到 攻 击 ，而 地 面 站 的 顽 存 性 很 好 ；第八 ，在抗 截获性 方 面 ，卫 星通 信 因为 星上 转发 器 电波开 放 ，抗截 获性 差 ，而 微波 通信 辅 以较 强的抗 干扰 措施 同时还 可借 助天 线 的方 向性 ，抗 截获 能力 强 ；第九 ，卫 星通 信 的物理 目标 大 ，而微 波通 信 的物理 目标较 小 ；第十 ，卫星 通信 的发 射功 率大 ，而 微波 通信 的 发射 功率 较小 。 此外 ，在 实 际使 用 方面 ，卫 星 通 信 需 要 星上 资源 ，而 地面 微波 通信 则要 求视 距 无 阻挡 ；在抗 干扰 难点 方面 ，卫星通 信 主要是 星上抗 干扰 ，而 微波 通信 是 高传输 速率 上 的 高 抗干扰 增 益 ；在费 用方 面 ，卫星 通信 一般 比较 昂贵 ，而微 波通 信则 较低 。 ３ ． ２ 发展 趋势 比较 １ ）微 波 通信 的发 展趋 势 随 着 通 信 技 术 的 不 断 发 展 ，微 波 通 信 的应 用范 围也 会进一 步扩 大 ，现 简单 介绍 如 下 ：第一 ，微波 通信 可 以作 为干 线光 纤传输 的备 份 和 补 充 ，采 用Ｐ ＤＨ微 波 以 及 点 对 点 的Ｓ Ｄ １ Ｈ微 波 等 。第 二 ，可 用 于 海 岛 、农 村 等边 远地 区以 及专 用通 信 网中为 用 户提供 基 本 业 务 的 场 合 ，这 时候 可 以 使 用 微 波 点 对 点 、点对 多点 系统 。第 三 ，用于 城市 的短 距 离支 线连 接 ，比如 移动 通信 基站 之 间 、基站 与基 站控 制器 之 间的连 接 、局域 网之 间 的无 线联 网等 方面 。 ２ ）卫 星通信 的 发展趋 势 在 未 来 的 发 展 过 程 中 ，卫 星 通 信 将 在 ３微波通信和卫星通信异 同点及发展比 以下 几个 方面 获得 较大 的发 展 ：第一 ，地 球 同步 轨道 通信 卫 星 向大容 量 、多波 束 、智能 较 化 等方面 发 展 ；第二 ，低轨 卫 星群 将会 与蜂 窝通 信技 术进 行结 合 ，从而 实现 全球 个 人通 ３ ． １微波 通信 与卫 星通 信 的异 同点 相 同 点 ： 卫 星 通 信 也 是 一 种 微 波 通 信 ；第 三 ，小型 卫星 通信 地面 站的 应用 范 围 信 ，二者 都具 有微 波通 信的 特 点。二 者的 不 将 会进 一步扩 大 等 。 同点主 要表 现 在以 下几 个方 面 ：第一 ，卫 星 通 信是 一 种较 为理 想的 自由空 间微波 传输 方 总 结 式 ，但 地 面微 波通 信受 很 多因素 的干 扰 ，最 为 常 见的 有地 形 、地貌 等 ；第二 ，如 果将 微 综 上所 述 ，随着 无 线通 信 技术 的进 一 波 中继 站放 置 到 卫 星 上 ，就 形 成 了 卫 星 通 步 发 展 ，微 波通 信和 卫星 通信 的 应用 范 围也 信 ，传输 距离 不受 地球 表面 的遮 挡 限制 ，尤 会 越 来越 广 ，将会在 人们 的生 产 和生 活 中扮 其是 同步轨 道 卫 星可 以 将 １ ／ ３ 的地 球 表面 完 演 着越 来越 重 要的 角色 。微 波通 信具 有受 外 全 覆 盖 ，而地 面微 波站 是万 万做 不 到的 ；第 界 干扰 小 、传播 比较 稳 定等优 点 ，而 卫星 通 三 ，卫星 通信 的通 信距 离 与建 设成 本无 关 ， 信 具 有通 信距 离远 、容 量大 、便 于实 现 多址 只要 在卫 星 的覆 盖范 围之 内 ，任意 站点 之 间 联接 等优 点 ，在实 际应 用过 程 中要深 入 了解 都可 以通 过卫 星进 行连 接 。而 地面微 波 通信 微 波 通信 和卫 星通 信 的特 点和不 同之 处 ，充 离 不 开 中 继 传 输 ，而 且 对 微 波 中继 站 的 距 分发 挥二 者在 经济 社会 中 的作 用。 离还 有 限制 ，一般 都在 ５ ０ 公里 以 内 ；第 四 ， 在时 延 方 面 ，同步 轨道 距 地 面 约为 ３ ６ ０ ０ ０ 公 里 ，单 跳 （ 甲站 一卫星 一乙站 ） 电波 时延 约
微波技术在无线通讯中的应用
微波技术在无线通讯中的应用在当今数字化时代，无线通讯已经成为人们日常生活中必不可少的一部分。
而微波技术在其中扮演着非常重要的角色。
微波技术是指用微波频率传送信号的科学领域，微波信号以无线的方式穿过空气，并不受电缆和光缆的限制，因此被广泛应用于无线通讯、雷达、卫星通信等领域。
本文将着重探讨微波技术在无线通讯中的应用。
一、微波技术在移动通信中的应用无线通讯是微波技术的最典型应用之一。
在如今的移动通信中，微波技术被广泛采用于手机通讯、Wi-Fi、蓝牙等无线传输技术。
移动通信的主要原理是通过移动终端和基站之间的无线信号传输，实现人与人之间的通讯。
其中微波技术作为无线信号的物理载体，发挥着重要的作用。
同时，通过不断推进微波技术的发展，移动通信领域的带宽也得到了极大的提升，用户使用的手机通讯和互联网速度得到了更好的保证。
二、微波技术在卫星通讯中的应用卫星通讯是基于卫星控制的通信方式，其信号经由卫星与地面站之间的微波频率传输。
卫星通讯的设立，将人类跨越了时间和空间的限制，使得地球上任何地方的人们都能进行通讯。
而微波技术在卫星通讯中的主要应用是，通过与地上站的搭配，实现卫星数据的传输，给各个地方的人们提供方便快捷的通讯方式。
这种方式最大的优势在于全球范围内的覆盖，特别适合于那些对于无线通讯需要全球覆盖的机构和组织，例如商业航空公司和科学探险队等。
三、微波技术在雷达中的应用雷达是一种广泛应用于军事和民用领域的电子设备，其核心就是微波技术。
雷达设备通过向周围的空气发送大量的微波信号，并接收回来的信号，从而探测周围物体的位置和速度等信息。
在军事领域，雷达也被广泛运用于作战探测、导航定位、防空警戒等方面。
而在民用领域中，雷达被用作气象预测、机场导航、船舶警告等应用中。
四、微波技术在无线传感器网络中的应用随着物联网技术的不断升级和完善，无线传感器网络已经成为数字化时代不可或缺的一部分。
这种网络基本上是由无线传感器和基站组成，通过微波信号相互连接，实现传感器科技的实时传输和信息处理。
微波通信和卫星通信
现代通信技术辅导7第七章微波通信和卫星通信一、知识点∙微波通信。
∙卫星通信。
二、重点难点内容微波通信是在20 世纪40 年代至50 年代开始使用的无线电通信技术，经过多年的发展己经获得广泛的应用。
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所取代，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。
卫星通信可看作微波通信的一个具体应用，所以把微波通信和卫星通信放在同一章中。
学习中注意比较卫星通信和地面微波通信的异同点。
（一）微波通信本节主要讲述微波通信的概念和特点，微波通信系统的基本组成，微波站的设备组成及微波的传输特性和抗衰落技术。
1. 微波通信的概念和特点（1）微波的频段划分无线电波波段的划分如表1 所示。
表（一）无线电波波段的划分整个电磁频谱，包含从电波到宇宙射线的各种波、光和射线的集合。
不同频率段落分别γ射线和宇宙命名为无线电波（3kHz～3000GHz）、红外线、可见光、紫外线、x 射线、射线。
微波是超高频率的无线电波。
由于这种电磁波的频率非常高，故微波又称为超高频电磁波。
电磁波的传播速度υ与其频率f 、波长又有下列固定关系：若微波是在真空中传播，则速度为微波频段的波长范围为lm～lmm，频率范围为300MHz～300GHz，可细分为特高频(UHF) 频段／分米波频段、超高频（SHF）频段／厘米波频段、极高频（EHF）频段／毫米波频段和至高频频段／亚毫米波频段。
实际工程中常用拉丁字母代表微波小段的名称，例如S , C , X 分别代表10厘米波段、5 厘米波段和3厘米波段；Ka，U，F分别代表8毫米波段和3毫米波段等等，详见表2。
表（二）微波频段的划分（2）微波中继通信的概念微波中继通信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。
A ,B 两地间的远距离地面微波中继通信系统的中继示意如图1 所示。
第05章数字微波中继通信与卫星通信解析
第一种方法：每个地球站对其他地球 站的通信分别使用不同频率的载波，即与 几个站通信就发几个载波。 第二种方法：每个地球站把发送到其 他地球站的电话信号分别复用到基带的某 一指定频段上，而后调制到一个载频上， 每个地球站只发射一个载波，这个载波包 含了其余地球站的全部信息，因而接收端 要接收整个频带的信息，再从中取出与本 站有关的信息。
（2
经分析可得如下结论：在信噪比相同
的情况下，多相调制的相数越多，误码率
越高。对不同的调制方式，当已调波相量
点数相同时， M-QAM、M-PSK、M-ASK
误码率依次增高。
5.2 卫 星 通 信
5.2.1 卫星通信概述
卫星通信是利用地球卫星作为中继站 转发微波信号，在两个或多个地球站之间 进行通信。
（3
发射系统由大功率放大器、激励器、发射 波合成器、上变频器及自动功率控制电路 等组成。 （4 由于卫星转发器的发射功率只有几瓦 至几十瓦，卫星天线的增益小，卫星转发 的信号经下行线路约4万公里的传输，衰减 达 200dB，因此信号到达地球站时已极微 弱，只有10～17瓦或10～18瓦左右。
5.2.3
1
国际电联对卫星通信应用的各个频段 有详尽建议。 6/4GHz 频段：上行 5.925~6.425GHz, 下行 3.7~4.2GHz。
2
卫星通信的技术体制涉及以下几方面 的问题：基带信号和多路信号的复用方式、 调制方式、多址连接方式及信道分配技术。
3．频分多址（FDMA）
FDMA方式是网内各地球站共用一个 转发器，将卫星转发器的可用带宽分割成 若干互不重叠的部分，分配给各个地球站 使用。 （1）频分多路/调频/频分多址 （FDM/FM/FDMA 这种方式有两种不同的构成方法：
微波通信技术在卫星通信中的应用
微波通信技术在卫星通信中的应用卫星通信是一种通过人造卫星传送信息的通信方式，它在现代通信领域起着至关重要的作用。
而微波通信技术则是卫星通信中最常用的通信技术之一。
本文将探讨微波通信技术在卫星通信中的应用。
首先，我们需要了解什么是微波通信技术。
微波通信是一种以微波频段（1-300 GHz）进行通信的技术，其具有宽带、高速、可靠等优点。
在卫星通信中，微波通信技术通过卫星接收地面发射的信号，再利用卫星将信号传送给目标地点，从而实现远距离的通信。
在卫星通信中，微波通信技术的应用非常广泛。
首先，微波通信技术可以用于广播电视的传送。
通过利用卫星的广覆盖范围和高传送速率，广播电视节目可以通过卫星传送到全球各地，实现全球广播电视的覆盖，提供更加多样化和高质量的节目内容。
其次，微波通信技术在军事通信中扮演着重要的角色。
军事通信需要高速、安全、可靠的传输，而微波通信技术正好满足这些需求。
通过卫星的传输，军事机关和部队可以及时地传递战略指令、情报信息等敏感数据，以支持作战决策和行动。
此外，微波通信技术还广泛应用于远程监控和遥感领域。
通过卫星传输的微波信号，可以实现对远程地区的视频监控、环境监测和资源调查等任务。
这种应用不仅可以提高监控的范围和效率，还可以节省人力和物力资源。
除了以上应用，微波通信技术在卫星通信中还有许多其他的应用。
例如，微波通信技术可以用于移动通信，通过卫星传送信号，实现全球范围内的移动电话通信。
另外，微波通信技术还可以用于天文学的观测和研究，通过卫星接收微波信号，我们可以了解更多有关宇宙的信息。
尽管微波通信技术在卫星通信中有许多应用，但也存在一些挑战和限制。
首先，微波信号在大气层中容易受到干扰和衰减，这可能导致信号质量下降。
其次，微波通信技术的设备和维护成本相对较高，这对于一些资源有限的地区来说可能是一个问题。
为了应对这些挑战，研究人员一直在不断地改进微波通信技术。
他们致力于开发更加高效和可靠的微波设备，以提高信号的传输效率和质量。
卫星通信中的微波技术及其应用
卫星通信中的微波技术及其应用卫星通信是一种利用人造卫星作为中继器，将信息传输到地球任意位置的通信方式。
微波技术是实现卫星通信的关键技术之一，它通过利用微波波段的高频特性，使得信号传输更加高效、稳定。
本文将介绍卫星通信中微波技术的基本原理和常见应用。
一、微波技术在卫星通信中的基本原理微波技术是指在1GHz至300GHz频段内的无线电波技术，常见的频段包括X波段、Ku波段和Ka波段。
卫星通信中，微波技术主要应用于信号的传输和接收。
其基本原理如下：1. 高频特性：微波波段具有高频率和高速度的特性，能够传输更大量的数据。
相比于射频和电磁波，微波波段有更高的信号频率，可以提供更大的带宽，从而支持更快的数据传输速度。
2. 绕射传输：微波波段的电磁波能够绕过地球大气层的干扰，直接从卫星发射到地面接收站，具有较低的传输损耗。
这种绕射传输方式可减少信号在大气中的衰减，确保信号传输的质量和稳定性。
3. 高功率发射：微波技术可以通过发射高功率信号来增加传输距离，提高信号覆盖范围。
卫星通信中，卫星搭载的发射器能够以高功率发送微波信号，确保信号能够覆盖到地球上的各个接收站。
二、微波技术在卫星通信中的应用微波技术在卫星通信中具有广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用场景：1. 电视广播和卫星广播：微波技术广泛应用于电视广播和卫星广播系统中。
电视信号通过卫星传输到地面接收站，再经由有线电视网络或电视塔向用户传递。
微波技术能够提供高质量的信号传输，使得用户能够收到清晰、稳定的电视和广播信号。
2. 移动通信：卫星通信通过微波技术实现了全球范围内的移动电话系统，包括卫星手机和船舶、飞机等特殊场景下的移动通信。
微波技术能够传输大量的语音和数据信息，满足用户在各种环境下的通信需求。
3. 军事通信：卫星通信在军事领域具有重要的应用。
通过卫星通信可以实现军事指挥系统、军事通信网络和军事卫星导航系统等。
微波技术使得军事通信具有高度机密性和防护性，能够确保通信内容不被窃听和干扰。
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。
微波光子学技术在卫星通信中的应用研究
微波光子学技术在卫星通信中的应用研究在现代通信中，微波光子学技术是一项备受关注的研究领域。
其研究内容主要是运用光电子学、光纤通信等领域的知识，探讨光与微波的相互作用，使得光脉冲控制微波信号，从而实现高速通信的目的。
在卫星通信中，微波光子学技术可以为卫星通信提供高速率、高可靠性、容量大等优势。
通过微波光子学技术，可以将卫星通信系统的信号处理部分转到地面处理，从而使卫星的发射机和接收机能够达到更高的性能。
在微波光子学技术中，最主要的实现手段是光学延迟线。
光学延迟线是指把光信号延迟一定的时间，使其与微波信号出现相位变化，实现微波信号的处理和控制。
利用光学延迟线，可以实现调制、复用等多种功能，从而提高卫星通信的效率和可靠性。
除了光学延迟线，微波光子学技术还可以利用光纤传输系统与微波信号发生相互作用，实现光振荡和微波信号的调制。
这种方法具有成本低、重量轻、抗干扰能力强等优点，可以有效地提高卫星通信的性能。
对于卫星通信来说，微波光子学技术的应用还涉及到调制器、微波光子滤波器、微波光子时钟等领域。
其中调制器是将光电信号转换成微波信号的重要部件。
微波光子滤波器可以根据需要对信号进行滤波。
微波光子时钟则是通过光学脉冲的同步进行微波时钟的控制。
在卫星通信中，微波光子学技术可以帮助卫星通信系统实现更高速度、更大带宽、更低干扰等特性，从而提高卫星通信的性能。
同时，微波光子学技术可以与其他技术相结合，形成更具优势的解决方案，为卫星通信领域的进一步发展提供了广阔的空间。
总之，随着卫星通信的不断发展，微波光子学技术在卫星通信中的应用也将会得到越来越多的探索和应用。
相信在今后的研究中，微波光子学技术将会为卫星通信技术的发展提供更加广泛的应用和更加优异的性能。
微波与卫星通信技术 PPT课件
(五) 数字微波信道的干扰和噪声
微波线路的干扰主要来自反馈系统和空间传播引入，一 般有回波干扰、交叉极化干扰、收发干扰、邻近波道干扰、 天线系统同频干扰等。 噪声主要来自设备，如收、发信机热噪声以及本振源 的热噪声等。
5.1.3 数字微波的使用与发展简况
20世纪50年代，数字微波通信起步； 20世纪70年代初，小容量、低频段的数字微波通信系统； 20世纪70年代末，迅速发展，形成了完整的技术系统。 20世纪90年代后，建成基于SDH的数字微波通信系统。 从实用化的70年代算起至今，调制方式由(2PSK)的相移 键控，发展到(1024QAM)的正交调幅方式，其频谱利用率大 大提高。目前由于新的调制方式及频带压缩技术的使用，已 使数字微波的频谱利用率大大提高。传输一路码流为64kb/s 的数字电话，已能被压缩到与一路模拟电话(带宽4KHz)所占 用的信道频谱利用率相当。数字微波具有建站快、成本低、 不须铺设线路的特点，尤其适合于紧急通信、临时通信、无 线接入等用途。
（一）无线电波和频段划分
无线电频段的划分如表5.1所示。
频段名称
长波 中波 短波 超短波（特高频） 微 波 分米波 厘米波 毫米波
频率范围
30～300kHz 300～3000kHz 3～30MHz 30～300MHz 300MHz～3GHz 3～30GHz 30～300GHz
波长范围
10000～ 1000m 1000～100m 100～10m 10～1m 100～10cm 10～1cm 1cm～1mm
（三）大气对微波传播的影响
电磁波传播主要在对流层中完成，对流层对微波传播 的影响主要表现在3个方面： （1）氧气分子和水蒸汽分子对电磁波的吸收； （2）雨、雾、雪等气象微粒对电磁波的吸收和散射； （3）对流层结构的不均匀对电磁波的折射。 当微波中继通信系统的工作频段在10GHz以下时，前 两个方面的影响不显著，只需考虑对流层折射的影响；当 工作频段在10GHz以上时，3个方面的影响都需考虑。
微波与卫星通信
卫星通信的工作频段与微波通信相同。
图1-4所示的是卫星通信的示意图。
图 卫 星 通 信 示 意 图
1-4
静止卫星是指卫星的运行轨道在赤道
平面内。轨道离地面高度约为35800km
（为简单起见，经常称36000km）。 图1-5所示为静止卫星配置的几何关系
示意图。
图1-5 静止卫星的配置
③ 存在星蚀和日凌中断现象。
④ 有较大的信号传输时延和回波干扰。
1.2 微波通信系统的组成
1.2.1系统组成
一条微波中继信道是由终端站、中间站和 再生中继站、终点站及电波空间组成，如
图1-1（a）所示。
终端站的任务是将复用设备送来的基带信号 或由电视台送来的视频及伴音信号，调制到微波 频率上并发射出去；或者反之，将收到的微波信 号解调出基带信号送往复用设备，或将解调出的
2.微波通信的特点
用于传输频分多路-调频制（FDM-FM） 基带信号的系统叫作模拟制微波通信系统； 用于传输数字基带信号的系统叫作数字微
波通信系统。
“微波、多路、接力”。
“微波”是指微波工作频段宽，它包 括了分米波、厘米波和毫米波三个频段。
“多路”是指微波通信的通信容量大， 即微波通信设备的通频带可以做得很宽。 “接力”是目前广泛使用于视距微波 的通信方式。
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。
卫星通信又是宇宙无线电通信形式之 一，而宇宙通信是指以宇宙飞行体为对象 的无线电通信，它有三种形式：
（1）宇宙站与地球站之间的通信； （2）宇宙站之间的通信； （3）通过宇宙站转发或反射而进行 的地球站间的通信。
目前国际卫星通信组织负责建立的国
微波与卫星通信
第1章微波与卫星通信概述微波与卫星通信的工作频率都属于微波频率，所以它们既有共同的特点，又各自具有本身的特点，且组成单独的通信系统。
1.1 微波与卫星通信的基本概念与特点1.2 微波通信系统的组成1.3 卫星通信系统的组成1.4 微波与卫星通信的天线馈线系统1.1 微波与卫星通信的基本概念与特点1.微波与卫星通信微波是指频率为300MHz至300GHz的电磁波。
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。
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。
卫星通信又是宇宙无线电通信形式之一，而宇宙通信是指以宇宙飞行体为对象的无线电通信，它有三种形式：（1）宇宙站与地球站之间的通信；（2）宇宙站之间的通信；（3）通过宇宙站转发或反射而进行的地球站间的通信。
2.微波通信的特点用于传输频分多路-调频制（FDM-FM）基带信号的系统叫作模拟制微波通信系统；用于传输数字基带信号的系统叫作数字微波通信系统。
“微波、多路、接力”。
“微波”是指微波工作频段宽，它包括了分米波、厘米波和毫米波三个频段。
“多路”是指微波通信的通信容量大，即微波通信设备的通频带可以做得很宽。
“接力”是目前广泛使用于视距微波的通信方式。
数字微波除了具有上面所说的微波通信的普遍特点外，还具有数字通信的特点： （1）抗干扰性强、整个线路噪声不累积；（2）保密性强，便于加密；（3）器件便于固态化和集成化，设备体积小、耗电少；（4）便于组成综合业务数字网（ISDN）。
3.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。
无线通信主要包括微波通信和卫星通信
无线通信(Wireless Communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。
在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。
从最初的电报开始经过150多年的现代电信的发展是来自各界的成千上万科学家、工程师和研究人员的辛勤劳动的结果。
他们当中只有少数独立负责发明的人成了名，而大多数达到顶点的发明是许多个人的成果。
这里汇集了部分对于无线电通信发展中起到重要作用的历史人物。
无线通信主要包括微波通信和卫星通信。
微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。
但微波的频带很宽，通信容量很大。
微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。
卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
无线技术给人们带来的影响是无可争议的。
如今每一天大约有15万人成为新的无线用户，全球范围内的无线用户数量目前已经超过2亿。
这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。
他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。
从七十年代，人们就开始了无线网的研究。
在整个八十年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补"有线"所短，也赢得了特定市场的认可，但也正是因为当时的无线网是作为有线以太网的一种补充，遵循了IEEE802.3标准，使直接架构于802.3上的无线网产品存在着易受其他微波噪声干扰,性能不稳定,传输速率低且不易升级等弱点，不同厂商的产品相互也不兼容,这一切都限制了无线网的进一步应用。
这样，制定一个有利于无线网自身发展的标准就提上了议事日程。
到1997年6月，IEEE终于通过了802.11标准。
802.11标准是IEEE制定的无线局域网标准，主要是对网络的物理层(PH)和媒质访问控制层(MAC)进行了规定，其中对MAC层的规定是重点。
微波通信技术在卫星通信中的应用分析
微波通信技术在卫星通信中的应用分析随着科技的不断发展，微波通信技术已经成为了卫星通信领域中不可或缺的一部分。
其应用广泛，可以应用于卫星对地通信、卫星对卫星通信、卫星导航以及卫星的控制与监测等领域。
本文将对微波通信技术在卫星通信中的应用进行深入分析。
一、微波通信技术的基础概念微波通信技术是指在微波频段进行通信的技术。
由于微波频段的频率较高，能够提供更高的传输速度和更好的信号品质，因此在卫星通信中得到了广泛的应用。
微波通信技术主要涉及以下几个方面：1、微波信号的传输微波信号的传输是微波通信技术的基础。
在微波通信中，通过天线将发射的微波信号传输到相应的接收器，从而实现通信。
2、微波信号的调制与解调在微波通信中，为了能够在信号传输的过程中保证信息的完整性与正确性，需要对微波信号进行调制与解调。
调制是将信号的信息转换成微波信号的过程，解调则是将微波信号转换回信号的过程。
3、微波信号的放大与滤波由于微波频段的频率较高，微波信号在传输过程中会受到很多干扰。
因此在微波通信中，需要对信号进行放大与滤波，以保证信号能够在传输过程中保持良好的品质。
二、微波通信技术在卫星对地通信中的应用1、卫星通信的时延控制在卫星对地通信中，时延控制是一个非常重要的问题。
由于信号在传输过程中需要经过卫星、空气、地球等环境，因此会受到不同程度的时延影响。
如果时延过大，将会使得通信质量急剧下降甚至无法进行通信。
因此，在卫星通信中需要对时延进行有效控制。
微波通信技术在时延控制方面具有明显的优势，并且能够精准控制通信质量。
2、卫星对地通信中的通信协议卫星对地通信中的通信协议是指卫星与地面站之间的通信协议。
通信协议需要满足高速、高精度、高可靠性等要求。
由于微波频段具有高速传输、高质量信号和高度可靠等特性，因此被广泛应用于通信协议中。
3、卫星对地通信中的数据传输微波通信技术在卫星对地通信中还被广泛应用于数据传输。
由于微波频段的高频率、高速传输和低信噪比，可以实现更高效的数据传输。
微波通信技术在卫星通信中的应用
微波通信技术在卫星通信中的应用随着现代社会的发展和全球化的进程，各个国家的经济、文化、科技等方面都得到了前所未有的发展。
为了顺应这种趋势，人们对于通信技术的要求也越来越高。
而在卫星通信中，微波通信技术已经成为不可或缺的一部分，对于卫星通信的发展起到了重要的推动作用。
首先，我们需要了解什么是微波通信技术。
微波通信技术就是指利用微波进行通信的技术。
微波通信技术的传输距离远，传输速度快，传输品质高，广泛应用于国防、交通、通讯、信息、医学、电子商务、网络娱乐等方面。
微波通信技术有着非常广泛的应用场景，其中卫星通信就是微波通信技术的一种重要应用。
在卫星通信中，微波通信技术有着不可替代的作用。
首先，微波可以在空气中传播，而卫星通信主要是利用卫星来传输信息的。
而卫星通信需要利用微波的特性进行传输，因此微波通信技术在卫星通信中是基础中的基础。
其次，微波传输距离远，传输速度快，可以满足卫星通信的需求。
卫星通信需要传输较远距离的信号，并且传输速度也需要较快，微波可以满足这些需求。
同时，微波的传输品质较高，可以避免信息的误差和丢失，保证了卫星通信的可靠性和稳定性。
因此，在卫星通信中，微波通信技术具有非常重要的应用价值。
微波通信技术在卫星通信中的应用，具体来说有以下几个方面。
第一是卫星地面站之间的通信。
卫星地面站之间需要进行信息的传输和交换，而这些信息传输的主要手段就是微波通信技术。
卫星地面站之间的通信需要满足较远距离和高速传输的需求，微波通信技术恰好可以满足这些需求。
利用微波通信技术，卫星地面站之间可以进行高速、可靠、稳定的通信，保证了卫星任务的顺利完成。
第二是卫星与地面终端之间的通信。
在卫星通信中，地面终端和卫星之间需要进行信息的传输和交换，微波通信技术也是实现这一目标的关键。
卫星与地面终端之间的通信需要满足较远距离和高速传输的需求，微波通信技术可以很好地满足这些需求。
利用微波通信技术，卫星与地面终端之间可以进行高速、可靠、稳定的通信，保证了地面终端接收到卫星传来的信息。
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。
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但是，电波在自由空间传播时，其能量会因向空间扩散而衰耗。这是因为电波
由天线辐射后，向周围空间传播，到达接收地点的能量仅是一小部分。距离越远， 接收点的能量越小，如同一只灯泡所发出的光一样，均匀地向四面八方扩散出去。
这种电波扩散衰耗称为自由空间传播损耗。传播损耗为：
（5-1）
式中：d为收发天线的直线距离，m；f为发信频率，Hz；c为光速度，
；
Ls
20 lg 4df
c
dB
3108 m / s
当距离以km为单位，频率以GHz为单位时
L （5-2）s 92.4 20 lg d 20 lg f
若频率以MHz为单位，则
dB
L （5-3） s
32.4 20 lg d
20 lg
f
dB
3. 自由空间传播条件下收信电平的计算
实际使用的天线均为有方向性天线。设收发天线增益分别为 、 ；收发两
dB
Pt 5W
f 3800MHz
d 45km
Gt Gr 39dB, L ft L fr 2dB, Lbt Lbr 1dB
,
，
求在自由空间传播条件下，接收机的输入电平和输入功率。
解 由式（5-2）式得
Ls 92.4 20 lg 45 20 lg 3.8 137 dB
再由式（5-4）可得（ Pt 5W 37dBm ）
微波通信是无线通信的一种方式。进行无线通信，发信端需把待传信息 转换成无线电信号，依靠无线电波在空间传播。收信端需把无线电信号还 原出发信端所传信息。因此，在介绍微波中继通信前，应首先了解无线电 波及其特性。
（一）无线电波和频段划分
无线电频段的划分如表5.1所示。 表5.1 无线电波频段划分
频段名称
第5章 微波与卫星通信技术
5.1数字微波通信的概述 5.2数字微波通信系统 5.3 SDH微波通信系统
5.4一点多址微波通信系统 5.5卫星通信技术 5.6卫星通信系统的构成
5.1数字微波通信的概述
5.1.1数字微波通信的概念
微波是指频率在300MHz～300GHz范围内的电磁波。常用的范围是1～ 40GHz。数字微波通信是指利用微波(射频)作载波携带数字信息，通过无线 电波空间进行中继（接力）的通信方式。目前使用较多的频段是2、4、6、 7、8和11 GHz。
长波 中波 短波 超短波（特高频）
微
分米波
波
厘米波
毫米波
频率范围
30～300kHz 300～3000kHz 3～30MHz 30～300MHz
300MHz～3GHz 3～30GHz 30～300GHz
波长范围
10000～1000m 1000～100m 100～10m 10～1m
100～10cm 10～1cm 1cm～1mm
传播的地物。与自由空间传播相比，地表障碍物对微波视距传播的影响表现 为引入了阻挡损耗。
（三）大气对微波传播的影响
由于微波中继通信的大气空间电磁波传播主要在对流层中完成，因此讨论大气
对微波传播的影响，实际就是讨论对流层对微波传播的影响。对流层对微波传播 的影响主要表现在3个方面：氧气分子和水蒸汽分子对电磁波的吸收；雨、雾、 雪等气象微粒对电磁波的吸收和散射；对流层结构的不均匀对电磁波的折射。当 微波中继通信系统的工作频段在10GHz以下时，前两个方面的影响不显著，只需 考虑对流层折射的影响；当工作频段在10GHz以上时，3个方面的影响都需考虑。 （四）微波信号传输线路中的余隙概念
Pr Pt Gt Gr L ft L fr Lbt Lbr Ls
37 39 39 2 2 11 137 28dB
即
Pr
28
10 10
mW
ห้องสมุดไป่ตู้
1.58
103
mW
1.58uW
（二）地形地物对微波传播的影响 微波中继通信的电磁波主要在靠近地表的大气空间传播，因而地形地物
在无线电技术中，通常用频率（或波长）作为无线电波最有表征意义的 参量。这是因为频率(或波长)相差很远的无线电波，往往具有很不相同的性 质，如传播方式，中长波沿地面传播，绕射能力较强，而微波却只能在大气 对流层中直线传播，绕射能力很弱。
一般说来，各个频段的无线电波都可以用作无线通信。所谓微波，一般是 指频率为300MHz～300GHz(或波长为1m～lmm)范围内的无线电波。“微”， 就是该无线电波的波长相对于周围物体的几何尺寸很短的意思。
视距:以地球为圆心，地球半径R，在地球上的两点，高度分别为h和h1, 把（R+h）和（R+h1）两点连线，和地球弧面相切得切线叫做视距！
(3) 微波射束在视距范围内直线、定向传播，天线的两站间的通信，距离不会太 远，一般为50km。
5.1.2 微波传播特性
（一）自由空间的电波传播 1. 自由空间的概念 自由空间又称为理想介质空间，即相当于真空状态的理想空间。在此空间充满 着均匀、理想的介质。 2. 自由空间传播损耗 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，即总能量在 传播过程没有被损耗掉。
（二）微波通信的特点
微波通信具有下列特点：
(1) 微波频段，受工业、天电和宇宙等外部干扰的影响很小，使微波通信的传输 可靠性提高。12GHz以下，受风雨冰雪等恶劣气象条件的影响较小，可使微波通 信的稳定度大大提高。
(2) 微波频段占有频带很宽，可以容纳更多的无线电设备工作。由表5.1可知，全 部长、中、短波频段的总频带占有不到30MHz，而微波仅厘米波的频带就占有 27×103MHz ，几乎是前者的103倍。占有频带越宽，可容纳同时工作的无线电 设备越多。信息容量大。
端馈线系统损耗分别为 、 ；收发两端分路系统损耗分别为 、 。则在
自由G空r dB间 传G播t dB条 件下，接收机的输入电平为
L fr dB L ft dB
Lbr dB Lbt dB
（5-4）
例 已Pr知发P信t 功dB率为 Gt ，G工r 作频L率ft L fr , 两 站L间bt 距离Lbr Ls
对微波电磁波会产生反射、折射、绕射和吸收现象。 1. 平坦地表对微波的反射 水面或平坦地面等地表对微波的反射，造成接收点的场强是直射波和反
射波的矢量和。当收发天线足够高时，可以认为直射波是自由空间波。 2. 地表障碍物对微波视距传播的影响 地表障碍物是诸如丘陵、山头、树林和高大建筑物等会阻挡电磁波视距