微波通信原理讲课讲稿

微波的特点和应用
1. 微波在其传播过程中，若所遇物体的几何尺寸大于或可与波长相 比拟时，就会产生反射，波长越短，传播特性越与几何光学相似 (如近于直线传播的持性)。
2. 普通无线电波会被高空的电离层所吸收或被反射回来，而微波则 能够穿过电离层至外层空间。电视广播、卫星通信、宇宙航行， 射电天文学，以及受控热核反应中的等离子体的参数测量等，都 是利用了微波的这一特性才得以实现的；
微波通信原理
1 微波通信系统简介
微波站
微波的定义
微波是一种电磁波，从广义上讲，频率 从300MHZ~300GHZ，微波通信使用频 率范围3GHZ~30GHZ
根据微波传播的特点，可使其为平面波
微波通信的发展历程
微波传输中，10M以下为小容量，10M~100M为中容 量，大于100M为大容量
用途 长距离干线 长距离干线 中，短距离 中，短距离 中，短距离 中，短距离 短距离，城区 短距离，城区 短距离，城区
微波使用频率：300M Hz to 300G Hz
波长 ：1m~1mm
频段：UHF: 0.3-1.12G X：8.2-12.4G
L: 1.12-1.7G
KU：12.4-18G
LS：1.7-2.6 G
K: 18-26G
S：2.6-3.95 G
Ka:26.5-40G
C：3.95-5.85G
U: 40-60G
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 7Ｇ ８Ｇ 13G １５Ｇ １８Ｇ ２３Ｇ ２６Ｇ ２８Ｇ ３８Ｇ
XC：5.85-8.2G
LF 低频
MF 中频
HF 高频
VHF 甚高频
UHF
SHF
微波频段
EHF
波长 10Km
1Km 100m 10m
1m 10cm
1cm
1mm
频率 30KHz 300KHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz
每个频段中定义的各种子频率范围，多种收发间 隔个波道间隔
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
IDU的接地
IDU
拉线塔
抛物面天线
高性能天线: 减小背面辐射 和 副辨辐射 > 15 dB) 风力改善: 0.6M : 230 km (64m/s) 1.8M : 190 km (53m/s)
天线的极化
线极化：水平极化和垂直极化 （以电场方向为参考）
无源中继
无源中继站（实物照片）
反射板式无源中继站 Plane reflectors
双抛物面无源中继站 Parabolic reflectors
应用范围
宏蜂窝、微蜂窝网络传输 专用网 接入网 临时话音或数据链路 传输线的备份
微波传输通道系统组网图
光纤、微波传输方式比较
传输媒介 抗自然灾害能力
灵活性 建设费用 建设周期 传输速率
地面
K型衰落
由于折射系数（K）的变化，使直射波和地面反射波相干涉而 产生的衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻挡 而发生的绕射性衰落。这种衰落的周期较长，约几分钟。
还是 气候 原因
€ 波导型衰落
€在无风的气候，在平原和水网地区，容易形成接近地面的 波导层，使波束发生汇聚或发散而导致衰减性衰落。这种 衰落的时间较长，有时可达几十分钟。
光纤 光纤 弱 较低 高 长
频带宽、速率高
微波 自由空间
强 高 低 短 频带窄、速率低
设备连接
室外单元 (ODU)
0.6m 天线 中频电缆(同轴型)
室内单元(IDU)
Leabharlann Baidu体式微波设备系统结构
避雷器
接地装置 接地电阻小 于10欧姆
地气
ODU
ODU的接地线应接到铁塔的角钢上， 其接地电阻小于0欧姆
同轴电缆
所以设计时就要考虑当地地 形与气候
€雨衰
€在10GHZ频段以下，雨雾损耗并不显得特别严重，对一个中继段可能 会引入几个分贝。 €在10GHZ以上频段，中继间隔主要受降雨损耗的限制，如对13GHZ以 €上频段，100mm/小时的降雨会引起5dB/km的损耗，所以在13GHZ， €15GHZ频段，一般最大中继距离在10km左右。 €在20GHZ以上频段，由于降雨损耗影响，中继间距只能有几公里。
B站（中继）
中继传输
微波 设备
电话 / 数据 图像等信息
C站（端）
终端站 分路站 中继站 枢纽站
无源 有源
€背靠背天线
•反射板
ž再生中继
•中频中继 •射频中继
微波站分类
一些链路中间被阻挡，且这条链路不是很长，我们通常
在靠近其中一个站点的地方找一个无源中转站，利用折射进 行无源接力。
d1 T
d2 R
衰落
微波传播必须采用直射波，接收点的场强是直射空间波与地面反 射波的叠加。传播媒介质是地面上的低空大气层和路由上的地面 、地物。当时间(季节、昼夜等)和气象(雨、雾、雪等)条件发生 变化时，大气的温度、湿度、压力和地面反射点的位置、反射系 数等也将发生变化。这必然引起接收点场强的高低起伏变化。这 种现象，叫做电波传播的衰落现象。显然衰落现象具有很大的随 机性。
传输媒质,大气,链路,时间, 高度,气候等。
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。
•大气不均匀 •水面 •光滑地面 是主要原因
数字微波通信系统
数字微波通信系统是指利用微波（射频）携带， 通过大气传输的一种方式。
利用微波作为载体的通信称为微波通信； 基带传输信号为数字信号的微波通信是数字微波通信； 一般基带信号处理在中频完成，再通过频率变换到微
波频段； 也可以在微波频段直接调制，但调制限于PSK； 微波通信的理论基础是电磁场理论；
3. 微波的频率很高，因此可利用的频带较宽、信息容量大，从而使 微波通信得到了广泛的应用和发展。
不同的传输方法
同轴电缆
微波
MUX
MUX
卫星 光缆
微波设备 电话/数据图像等信息
A站
微波设备 电话/数据/图像等信息
B站
数字微波点对点传输模型
微波 设备
电话 / 数据 图像等信息
A站（端）
微波 设备
微波 设备