毫米波系统应用技术.ppt

Hughes
5Mbt/s
150mW
10.6cm/5o 19.5kg
手持MIS R 60GHz 全双工，话音，
Norden
简化TV, 5Mbt/s
25mW
o
10cm/3.5
2.3kg
可调(固定或车载) 全双工，话音， 60～70GHz AIL TV, 2.5Mbt/s
100mW
o
15cm/2.5
18kg
毫米波信号受降雨衰减较大——缺点
8mm和3mm窗口频段的大气和传播效应对比
参
数
晴朗大气衰减 雨衰减 (mm/h)
0.25(细雨) 1.0(小雨) 4.0(中雨) 16.0(大雨)
单程损耗(dB/km)
35GHz
0.12 0.07 0.24 1.0 4.0
94GHz
0.4
0.17 0.95 3.0 7.4
卫星通信系统 下联 上联 横联
地对空 搜索/火控雷达 遥感/遥控
战术搜索雷达
高分辨力航空雷达
射电天文
毫米波通信
Millimeter-wave Communication
以毫米波作为载波的无线电视距通信
毫米波模拟通信 毫米波数字通信
毫米波通 信的分类
按设备所处位置分
毫米波地面通信 毫米波卫星通信
军用通信 民用通信
接收机
至信号终端
调制/解调器
发射、本振采用毫米波锁相源技术： 一个微波PLL驱动两个毫米波PLL
数字调制信号
环路滤波器
PLL1
微波放大器
谐波 混频器
毫米波 发射
谐波VCO
3mm复合谐波振荡器
晶振
PLL0
微波 VCO
功分器
环路滤波器
PLL2
微波放大器
3mm复合谐波振荡器
谐波 混频器
毫米波 本振
谐波VCO
微波技术新进展
毫米波系统应用技术
毫米波的特点
毫米波有三个基本特点： • 波长极短(频率极高) • 带宽很宽 • 在空间传播与大气环境关系密切
大气和降雨对毫米波传播的影响显著
“大气窗口”：35、94、140和220GHz四个频段上衰减较小 大气吸收频带：60，120，183GHz频段上衰减最大
海平面高度 13000ft海拔高度
目标成像 射电天文观测 被动末制导导引头
毫米波医学应用——毫米波辐射治疗仪 毫米波电磁能武器
近代毫米波系统优先选用的频谱分布
应用
10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 GHz
空对空导弹 拦截/搜索雷达
空对地 短程雷达/火控 引信 测高雷达
地面C3 点对点 PLI C3 /战场C 3
云衰减
雨云 干云
5.14
35.04
0.50
3.78
雾衰减 (g/m3)
0.01(薄雾) 0.10(厚雾) 1.00(浓雾)
0.006 0.06 0.6
0.035 0.35 3.5
雪衰减 (0o C)
0.007
0.0028
与红外、激光相比：毫米波最突出的优点是 对雾、云和尘埃等有较强的穿透能力，较少 受复杂气象条件和人为干扰的影响大气和降 雨对毫米波传播的影响显著
环路滤波器
对毫米波源的锁相和调制实际上是矛盾的！
双频(固定或车载) 全双工，话音， 100mW
60～70GHz
TV, 25Mbt/s
7.6m/4.2o
我国毫米波通信技术发展现状
➢ 从1984年起，成都、北京、南京、西安等地的数 家大学相继开展了八毫米波段军用和民用接力机 （通信机）
➢ 1989年，电子科技大学完成三毫米波段通信系统 的实验样机研究
射频电路方案：毫米波通信系统与微波通信系统的主要差
异在于射频电路的设计和实现方式
3mm卡塞格林天线
~ 雪崩注锁放大器
3mm复合 谐波振荡器
发射机
Pt＝17dBm 1.5dB
1dB
1.5dB
3mm混频器 L=7.5dB
3mm复合 谐波振荡器
60dB 3mm收发双工器
锁相电路
低噪声 G=27dB 中放 Nf=1dB
国外毫米波通信系统的性能
厂家
功能
发射功率 天线直径/波束 重量
支 架38GHz Norden
全双工,话音,TV, 100mW 20Mbt/s
30cm/2o
6.8kg
手 持38GHz Norden
全双工，话音，
简化TV, 5Mbt/s
50mW
10cm/5o
2.3kg
固定或车载 38GHz 全双工,话音,TV, 典型值
毫米波通信特性
➢ 用于近距离的点对点保密通信 ➢ 解决现有微波通信频段拥挤的有效手段，实
现高速数据、电话和视频信号的传输 ➢ 用于卫星通信 ➢ 在激烈的电子对抗中使用 ➢ 在多雾、云和尘埃的环境使用
由于毫米波通信与传统的短波、超短波相比具有通 信容量大、电波隐蔽和设备轻等优点，各国军界都 对它极感兴趣
毫米波具有穿透等离子体的能力，故在等离 子体环境中仍能保持高速飞行器再入大气层 时的通信、测量和制导能力
毫 米 波 技 术
应 用 领 域
毫米波通信 毫米波雷达
军事集团局域联网 城市内部局域联网 特殊环境应急通信及现场转播 星间通信
战场侦察雷达 汽车防撞雷达 直升机防撞雷达 主动末制导导引头
毫米波辐射计
➢ 1999年，电子科技大学完成三毫米波接力机研制 ➢ 2001年以来，南京理工大学承担了八毫米波接力
机生产任务
国内毫米波通信系统实例
——八毫米波便携式视频转播系统
适合于1～2公里距离 的应急转播 •单向传输 •一Leabharlann Baidu视频+ 伴音 •电池供电三小时连 续工作
国内毫米波通信系统实例
——三毫米波模拟通信系统
频带极宽 通常选用大气吸收以外的“窗口”
波长(mm)： 8.6 3.2 2.1 1.4 频率(GHz)： 35 94 140 220 带宽(GHz)： 16 23 26 70 可见，毫米波频谱资源十分丰富，可用于“信息 高速公路”。丰富的频带资源提供了抗干扰、抗 截获的另一有效途径——宽带扩频技术
适合于4～6 公里距离的 机动通信 •双向传输 •一路视频+ 一路伴音+ 一路勤务话
国内毫米波通信系统实例
——三毫米波数字通信系统
适合于6～8公里距离的机动联网 •双向传输 •最高传输码率8Mbit/s •附加一路勤务话通道
信号处理终端
高频前端
三毫米波数字通信系统
射频前端设计方案实例
• 收发异频全双工 • 3mm波发射源和本振源采用锁相频率源 • 采用毫米波注锁放大雪崩源 • 采用低噪声3mm波混频器 • 收发双工采用滤波器＋环行器结构 • 射频单元和基带单元通过视频信号互连 • 采用PCM/ΔM-FSK调制体制，最高码率8Mb/s