现代通信系统 第2章 微波中继通信系统
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现代通信系统
第2章 微波中继通信系统
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第2章 微波中继通信系统
在长途线路中间，除了可以在本站上、 下某收、发信波道的部分支路外，还可以 沟通干线上两个方向之间通信的站称为分 路站。在此类站，亦有部分波道的信号需 再生后继续传输。 当两条以上的微波中继通信线路在某一 微波站（配有交叉连接设备）交汇时，可 以沟通干线上数个方向之间通信，该微波 站称为枢纽站（能上、下话路），它具有 通信枢纽功能。 微波分路站和枢纽站统称微波主站。
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第2章 微波中继通信系统
4、微波中继通信的特点
（1）通信频段的频带宽，传输信息容量较大 微波频段占用的频带约300GHz，而全 部长波、中波和短波频段占有的频带总和不 足30MHz，前者是后者的10000多倍。占用 的频带越宽，可容纳同时工作的无线电设备 就越多，通信容量也就越大。
数字微波发信设备可以有如下两种组成 方案： ①射频调制发射机
来自数字终端机的数字信号经过码 型变换后，直接对微波（射频）载波进 行调制，然后经过功放和微波滤波器送 到天馈系统，由天线发射出去。
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第2章 微波中继通信系统
②中频调制发射机
来自数字终端的信号经过码型变换 后，在中频调制器中对中频载波 （70MHz或140MHz）进行调制（数字 相位调制），获得中频调制信号。然后 通过功率中放，把中频信号放大到规定 要求的功率电平，经上变频器变换为微 波调制信号，再经微波功放、微波滤波 器馈送到天线，由发射天线发射出去。
（4）天线增益高、方向性强 中继通信可以减小对发射功率的要求 而获得满意的通信效果。另外，由于微波 具有直线传播特性，因此，可利用微波天 线把电磁波聚集成很窄的波束，使微波天 线具有很强的方向性，以减少通信中的相 互干扰。
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第2章 微波中继通信系统
（5）投资少、建设快 在通信容量和质量基本相同的条件下， 按话路公里计算，微波中继通信线路的建 设费用不到同轴电缆通信线路的一半，而 且还可以节省大量的有色金属，另外，建 设时间也比后者短。
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第2章 微波中继通信系统
（3）通信灵活性较大 微波中继通信采用中继方式，可以 实现地面上的远距离通信，并且可以跨越 沼泽、江河、湖泊和高山等特殊地理环境。 在遭遇地震、洪水、战争等灾祸时，通信 的建立、撤收及转移都比较容易，这些方 面比电缆通信具有更大的灵活性。
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第2章 微波中继通信系统
通信线路由终端 站、中间站和再 生中继站及电波 空间组成。
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第2章 微波中继通信系统
一条微波中继信道主干线可以长达 几百公里甚至几千公里，支线可以有多 条。除了在线路未端设臵微波终端站外， 还在线路中间每隔一定距离设臵若干微 波中继站和微波分路站。
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第2章 微波中继通信系统
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第2章 微波中继通信系统
（3）终端复用设备 终端复用设备的基本功能是将交换机送来的 多路信号或群路信号进行适当变换，然后送到微 波终端站或微波分路站的发信机；将微波终端站 或微波分路站的收信机送来的多路信号或群路信 号适当变换后送到交换机。模拟微波中继通信系 统的终端复用设备是频分多路载波机；数字微波 中继通信系统的终端复用设备是时分多路数字终 端机。终端复用设备配臵在微波终端站或微波分 路站。
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第2章 微波中继通信系统
3、微波中继通信的作用
目前，世界上许多国家都把微波中继 通信作为其通信网的主要传输手段之一。 模拟微波中继通信逐渐被数字微波中继通 信取代。 数字微波通信是指利用微波携带数字信息， 通过电波空间，同时传送若干相互无关信 息，并进行再生中继的通信方式。
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第2章 微波中继通信系统
地球表面是个曲面，且天线所架高度 有限，发信端发出的电磁波会受到地面的 阻挡。在一定天线高度的情况下，为了克 服地球的凸起而实现远距离通信，必须采 用中继接力的方式，两个通信点(信号转节 点)间设立中继站，即所谓的视距通信。否 则A站发射出的微波射线将远离地面而根 本不能被D站接收。
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第2章 微波中继通信系统
第2章 微波中继通信系统
现代通信系统
第2章 微波中继通信系统
本章内容： 2.1 微波中继系统的概念 2.2 微波中继通信系统的组成 2.3 微波中间站的转接方式 2.4 数字微波中继通信系统设计中的若干问 题 2.5 微波传播特性与微波线路设计
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第2章 微波中继通信系统
现代通信系统
第2章 微波中继通信系统
微波中继通信主要用来传送长途电话信 号、宽频带信号（如电视信号）、数据
信号、移动通信系统基地站与移动业务
交换中心之间的信号等，还可用于通向
孤岛等特殊地形的通信线路以及内河船
舶电话系统等移动通信的入网线路。
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第2章 微波中继通信系统
微波通信自第二次世界大战后期开始 应用，历经由模拟到数字，使用频段由低 频段向高频段的发展，其频谱利用率也不 断由于技术的进步而得到不断的提高，应 用领域也由长途电信、彩色电视传输，拓 展到一点多址、无线接入、无线局域网等 领域，微波通信的发展应用历程，是它特 点的充分体现。
当今三大通信传输技术—— • 数字微波中继通信
• 卫星通信
• 光纤通信
微波中继通信作为通信网的一种传输 方式，可以同其他传输方式一起构成微波、 光纤、卫星一体的整个通信传输网。
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第2章 微波中继通信系统
微波 微波 中继 中继
终端 终端
端局 端局
交换 交换 中心 中心
交换 交换 中心 中心
微波终端站 微波中继站 微波分路站 主干线 支 线 微 波 中 间 站
通信线路的组成
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第2章 微波中继通信系统
1. 微波中继通信系统的主要设备 （1）用户终端 用户终端是逻辑上最靠近用户的输 入／输出设备，是用户使用的终端设备 ，如自动电话机、电传机、计算机、调 度电话机等。用户终端主要通过交换机 集中在微波终端站或微波分路站。
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第2章 微波中继通信系统
电磁波频率不同，波长不同（频率越 低，波长越长），其空间传播的特性也不 一样，且用途也有不同。 • 中频：用于广播、通信、导航（机场着陆 系统）。采用多元天线可实现较好的方向 性，但是天线结构庞大。 • 高频：用于远距离通信广播，超视距天波 及地波雷达，超视距地-空通信。
数 字 终端站
交换机
用 户 终 端
微波中继通信线路组成
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（2）交换机
交换机既可实现本地用户终端之间 的业务互通（如实现本地话音用户之间 的通话），又可通过微波中继通信线路 实现本地用户终端与远地（对端交换机 所辖范围）用户终端之间的业务互通。 交换机配臵在微波终端站或微波分路站。
频段名称 长波（低频） 中波（中频） 短波（高频） 超短波(甚高频) 微 分米波(特高频) 厘米波(超高频) 波 毫米波(极高频) 红外线(光波)
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• 分米波（特高频）：用于电视广播，飞机 导航、着陆，警戒雷达，卫星导航，卫星 跟踪、数传及指令网，蜂窝无线电通信。 • 厘米波（超高频） ：用于多路语音与电 视信道，雷达，卫星遥感，固定及移动卫 星信道。 • 毫米波（极高频） ：用于短路径通信， 雷达，卫星遥感。
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第2章 微波中继通信系统
（6）中继传输 在微波波段，电磁波按直线传播， 要进行远距离长途通信时，就必须采用 中继(接力)传输方式，将信号多次转发， 才能到达接收点。如一条2500 km的微波 线路，中间大约有中继站50个。
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第2章 微波中继通信系统
2.2 微波中继通信系统的组成
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• 米波：用于语音广播，移动（包括卫星移 动）通信，接力（ ~50km 跳距）通信，航 空导航信标，以及容易实现具有较高增益 系数的天线系统。
微波频段是在较高频段，通常人们所 说的微波是指频率在0.3～300GHz范围的 电磁波，微波通信利用此频段的电磁波来 传递信息。
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
调出的视频信号及伴音信号送往电视台。
在此站可上、下全部支路信号。
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wk.baidu.com
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在线路中间，不上、下话路的中间站 称为中继站。可分为再生中继站、中频 转接站、射频有源转接站和无源转接站。 此站无用户终端、交换机、终端复用设 备，只对信号进行解调、判决、再生至 下一方向发信机。 微波中继站和分路站统称微波中间 站。任务是完成微波信号的转发和分路。
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第2章 微波中继通信系统
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第2章 微波中继通信系统
电磁波频段分类
频率范围 30—300(kHz) 300—3000(kHz) 3—30(MHz) 30—300(MHz) 300MHz—3(GHz) 3—30(GHz) 30—300(GHz) ＞300(GHz) 波长范围 10000—1000(m) 1000—100(m) 100—10(m) 10—1(m) 100—10cm 10—1cm 1cm—1mm ＜1mm
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第2章 微波中继通信系统
（4）微波站
微波站的基本功能是传输来自终端
复用设备的群路信号。按其与终端复用
设备的连接关系，微波站分为终端站、
分路站和中继站。
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现代通信系统
第2章 微波中继通信系统
（中继站）
微波站的类型
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第2章 微波中继通信系统
处于线路两端或分支线路终点的站 称为终端站。终端站的任务是将复用设
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第2章 微波中继通信系统
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第2章 微波中继通信系统
微波站的主要设备包括发信设备、收 信设备、天馈系统、电源设备以及保障 通信线路正常运行和无人维护所需要的 监测控制设备等。
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第2章 微波中继通信系统
发信设备的组成
交换 交换 中心 中心
端局 端局
终端 终端
交换 交换 中心 中心 光纤通信 光纤通信
交换 交换 中心 中心
卫星通信 卫星通信
微波中继通信系统在整个通信网中的位置
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第2章 微波中继通信系统
2.1 微波中继通信的概念
微波通信的发展与无线通信的发展是 分不开的。 微波中继通信是利用微波频率 （300MHz~300GHz)作载波携带信息， 通过无线电波空间，采用中继（接力） 通信方式在地面上进行的无线电通信。
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微 波 终端站
第2章 微波中继通信系统
微 波 中继站
微 波 分路站
微 波 分路站
微 波 中继站
微 波 终端站
数 字 终端站
数字分路 终端站
数字分路 终端站
数 字 终端站
交换机
数 字 终端站
交换机
交换机
交换机
用户 终端
微 波 终端站
用户 终端
用户 终端
用 户 终 端
微 波 中继站
微 波 终端站
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第2章 微波中继通信系统
一套短波通信设备一般只能容纳几
条话路同时工作，而一套微波中继通信
设备可以容纳几千甚至上万条话路同时 工作，并可传输电视图像等宽频带信号。
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第2章 微波中继通信系统
（2）受外界干扰的影响小 工业干扰、天电干扰及太阳黑子的活 动对微波频段通信的影响小（当通信频率 高于100MHz时，这些干扰对通信的影响 极小），但这些干扰源严重影响短波以下 频段的通信。因此，微波中继通信信号比 较稳定和可靠。
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第2章 微波中继通信系统
B 中继站 中继站
C 中继站 中继站
A
终端站 终端站
终端站
D
微波中继接力的方式
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第2章 微波中继通信系统
2、采用中继方式的原因
（1）微波传播具有视距传播特性。
微波波长短，接近于光波，具有与光一 样的传输特性，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。 （2）微波传播有损耗，在远距离通信时有必 要采用中继方式对信号逐段接收、放大和发 送。
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第2章 微波中继通信系统
1、微波通信的频段 微波通信是依靠空间电磁波来传递信息 的一种通信方式，它是属于无线通信的范畴。 无线电磁波是以频率或波长来分类的， 波长与频率的关系如下：
C = f
其中：λ—电磁波波长(m) C—电磁波传播速度3×105(km/s) f —电磁波频率(Hz)
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第2章 微波中继通信系统
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第2章 微波中继通信系统
在长途线路中间，除了可以在本站上、 下某收、发信波道的部分支路外，还可以 沟通干线上两个方向之间通信的站称为分 路站。在此类站，亦有部分波道的信号需 再生后继续传输。 当两条以上的微波中继通信线路在某一 微波站（配有交叉连接设备）交汇时，可 以沟通干线上数个方向之间通信，该微波 站称为枢纽站（能上、下话路），它具有 通信枢纽功能。 微波分路站和枢纽站统称微波主站。
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第2章 微波中继通信系统
4、微波中继通信的特点
（1）通信频段的频带宽，传输信息容量较大 微波频段占用的频带约300GHz，而全 部长波、中波和短波频段占有的频带总和不 足30MHz，前者是后者的10000多倍。占用 的频带越宽，可容纳同时工作的无线电设备 就越多，通信容量也就越大。
数字微波发信设备可以有如下两种组成 方案： ①射频调制发射机
来自数字终端机的数字信号经过码 型变换后，直接对微波（射频）载波进 行调制，然后经过功放和微波滤波器送 到天馈系统，由天线发射出去。
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第2章 微波中继通信系统
②中频调制发射机
来自数字终端的信号经过码型变换 后，在中频调制器中对中频载波 （70MHz或140MHz）进行调制（数字 相位调制），获得中频调制信号。然后 通过功率中放，把中频信号放大到规定 要求的功率电平，经上变频器变换为微 波调制信号，再经微波功放、微波滤波 器馈送到天线，由发射天线发射出去。
（4）天线增益高、方向性强 中继通信可以减小对发射功率的要求 而获得满意的通信效果。另外，由于微波 具有直线传播特性，因此，可利用微波天 线把电磁波聚集成很窄的波束，使微波天 线具有很强的方向性，以减少通信中的相 互干扰。
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（5）投资少、建设快 在通信容量和质量基本相同的条件下， 按话路公里计算，微波中继通信线路的建 设费用不到同轴电缆通信线路的一半，而 且还可以节省大量的有色金属，另外，建 设时间也比后者短。
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第2章 微波中继通信系统
（3）通信灵活性较大 微波中继通信采用中继方式，可以 实现地面上的远距离通信，并且可以跨越 沼泽、江河、湖泊和高山等特殊地理环境。 在遭遇地震、洪水、战争等灾祸时，通信 的建立、撤收及转移都比较容易，这些方 面比电缆通信具有更大的灵活性。
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第2章 微波中继通信系统
通信线路由终端 站、中间站和再 生中继站及电波 空间组成。
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一条微波中继信道主干线可以长达 几百公里甚至几千公里，支线可以有多 条。除了在线路未端设臵微波终端站外， 还在线路中间每隔一定距离设臵若干微 波中继站和微波分路站。
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（3）终端复用设备 终端复用设备的基本功能是将交换机送来的 多路信号或群路信号进行适当变换，然后送到微 波终端站或微波分路站的发信机；将微波终端站 或微波分路站的收信机送来的多路信号或群路信 号适当变换后送到交换机。模拟微波中继通信系 统的终端复用设备是频分多路载波机；数字微波 中继通信系统的终端复用设备是时分多路数字终 端机。终端复用设备配臵在微波终端站或微波分 路站。
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3、微波中继通信的作用
目前，世界上许多国家都把微波中继 通信作为其通信网的主要传输手段之一。 模拟微波中继通信逐渐被数字微波中继通 信取代。 数字微波通信是指利用微波携带数字信息， 通过电波空间，同时传送若干相互无关信 息，并进行再生中继的通信方式。
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第2章 微波中继通信系统
地球表面是个曲面，且天线所架高度 有限，发信端发出的电磁波会受到地面的 阻挡。在一定天线高度的情况下，为了克 服地球的凸起而实现远距离通信，必须采 用中继接力的方式，两个通信点(信号转节 点)间设立中继站，即所谓的视距通信。否 则A站发射出的微波射线将远离地面而根 本不能被D站接收。
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本章内容： 2.1 微波中继系统的概念 2.2 微波中继通信系统的组成 2.3 微波中间站的转接方式 2.4 数字微波中继通信系统设计中的若干问 题 2.5 微波传播特性与微波线路设计
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第2章 微波中继通信系统
微波中继通信主要用来传送长途电话信 号、宽频带信号（如电视信号）、数据
信号、移动通信系统基地站与移动业务
交换中心之间的信号等，还可用于通向
孤岛等特殊地形的通信线路以及内河船
舶电话系统等移动通信的入网线路。
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第2章 微波中继通信系统
微波通信自第二次世界大战后期开始 应用，历经由模拟到数字，使用频段由低 频段向高频段的发展，其频谱利用率也不 断由于技术的进步而得到不断的提高，应 用领域也由长途电信、彩色电视传输，拓 展到一点多址、无线接入、无线局域网等 领域，微波通信的发展应用历程，是它特 点的充分体现。
当今三大通信传输技术—— • 数字微波中继通信
• 卫星通信
• 光纤通信
微波中继通信作为通信网的一种传输 方式，可以同其他传输方式一起构成微波、 光纤、卫星一体的整个通信传输网。
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微波 微波 中继 中继
终端 终端
端局 端局
交换 交换 中心 中心
交换 交换 中心 中心
微波终端站 微波中继站 微波分路站 主干线 支 线 微 波 中 间 站
通信线路的组成
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1. 微波中继通信系统的主要设备 （1）用户终端 用户终端是逻辑上最靠近用户的输 入／输出设备，是用户使用的终端设备 ，如自动电话机、电传机、计算机、调 度电话机等。用户终端主要通过交换机 集中在微波终端站或微波分路站。
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第2章 微波中继通信系统
电磁波频率不同，波长不同（频率越 低，波长越长），其空间传播的特性也不 一样，且用途也有不同。 • 中频：用于广播、通信、导航（机场着陆 系统）。采用多元天线可实现较好的方向 性，但是天线结构庞大。 • 高频：用于远距离通信广播，超视距天波 及地波雷达，超视距地-空通信。
数 字 终端站
交换机
用 户 终 端
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（2）交换机
交换机既可实现本地用户终端之间 的业务互通（如实现本地话音用户之间 的通话），又可通过微波中继通信线路 实现本地用户终端与远地（对端交换机 所辖范围）用户终端之间的业务互通。 交换机配臵在微波终端站或微波分路站。
频段名称 长波（低频） 中波（中频） 短波（高频） 超短波(甚高频) 微 分米波(特高频) 厘米波(超高频) 波 毫米波(极高频) 红外线(光波)
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第2章 微波中继通信系统
• 分米波（特高频）：用于电视广播，飞机 导航、着陆，警戒雷达，卫星导航，卫星 跟踪、数传及指令网，蜂窝无线电通信。 • 厘米波（超高频） ：用于多路语音与电 视信道，雷达，卫星遥感，固定及移动卫 星信道。 • 毫米波（极高频） ：用于短路径通信， 雷达，卫星遥感。
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（6）中继传输 在微波波段，电磁波按直线传播， 要进行远距离长途通信时，就必须采用 中继(接力)传输方式，将信号多次转发， 才能到达接收点。如一条2500 km的微波 线路，中间大约有中继站50个。
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• 米波：用于语音广播，移动（包括卫星移 动）通信，接力（ ~50km 跳距）通信，航 空导航信标，以及容易实现具有较高增益 系数的天线系统。
微波频段是在较高频段，通常人们所 说的微波是指频率在0.3～300GHz范围的 电磁波，微波通信利用此频段的电磁波来 传递信息。
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
调出的视频信号及伴音信号送往电视台。
在此站可上、下全部支路信号。
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在线路中间，不上、下话路的中间站 称为中继站。可分为再生中继站、中频 转接站、射频有源转接站和无源转接站。 此站无用户终端、交换机、终端复用设 备，只对信号进行解调、判决、再生至 下一方向发信机。 微波中继站和分路站统称微波中间 站。任务是完成微波信号的转发和分路。
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电磁波频段分类
频率范围 30—300(kHz) 300—3000(kHz) 3—30(MHz) 30—300(MHz) 300MHz—3(GHz) 3—30(GHz) 30—300(GHz) ＞300(GHz) 波长范围 10000—1000(m) 1000—100(m) 100—10(m) 10—1(m) 100—10cm 10—1cm 1cm—1mm ＜1mm
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（4）微波站
微波站的基本功能是传输来自终端
复用设备的群路信号。按其与终端复用
设备的连接关系，微波站分为终端站、
分路站和中继站。
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（中继站）
微波站的类型
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处于线路两端或分支线路终点的站 称为终端站。终端站的任务是将复用设
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第2章 微波中继通信系统
微波站的主要设备包括发信设备、收 信设备、天馈系统、电源设备以及保障 通信线路正常运行和无人维护所需要的 监测控制设备等。
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发信设备的组成
交换 交换 中心 中心
端局 端局
终端 终端
交换 交换 中心 中心 光纤通信 光纤通信
交换 交换 中心 中心
卫星通信 卫星通信
微波中继通信系统在整个通信网中的位置
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2.1 微波中继通信的概念
微波通信的发展与无线通信的发展是 分不开的。 微波中继通信是利用微波频率 （300MHz~300GHz)作载波携带信息， 通过无线电波空间，采用中继（接力） 通信方式在地面上进行的无线电通信。
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微 波 终端站
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微 波 中继站
微 波 分路站
微 波 分路站
微 波 中继站
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数 字 终端站
数字分路 终端站
数字分路 终端站
数 字 终端站
交换机
数 字 终端站
交换机
交换机
交换机
用户 终端
微 波 终端站
用户 终端
用户 终端
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微 波 中继站
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一套短波通信设备一般只能容纳几
条话路同时工作，而一套微波中继通信
设备可以容纳几千甚至上万条话路同时 工作，并可传输电视图像等宽频带信号。
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现代通信系统
第2章 微波中继通信系统
（2）受外界干扰的影响小 工业干扰、天电干扰及太阳黑子的活 动对微波频段通信的影响小（当通信频率 高于100MHz时，这些干扰对通信的影响 极小），但这些干扰源严重影响短波以下 频段的通信。因此，微波中继通信信号比 较稳定和可靠。
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第2章 微波中继通信系统
B 中继站 中继站
C 中继站 中继站
A
终端站 终端站
终端站
D
微波中继接力的方式
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第2章 微波中继通信系统
2、采用中继方式的原因
（1）微波传播具有视距传播特性。
微波波长短，接近于光波，具有与光一 样的传输特性，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。 （2）微波传播有损耗，在远距离通信时有必 要采用中继方式对信号逐段接收、放大和发 送。
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第2章 微波中继通信系统
1、微波通信的频段 微波通信是依靠空间电磁波来传递信息 的一种通信方式，它是属于无线通信的范畴。 无线电磁波是以频率或波长来分类的， 波长与频率的关系如下：
C = f
其中：λ—电磁波波长(m) C—电磁波传播速度3×105(km/s) f —电磁波频率(Hz)