微波通信概述.ppt

分体式微波由天线、室外单元（ODU）和室内单元（IDU）组成，天线和ODU之间一般用波导管连接，IDU和ODU之间通过中频电缆连接。中频电缆用于IDU和ODU之间的中频业务信号和IDU/ODU通讯控制信号的传输，并向ODU供电。容量相对较小，安装维护方便，便于快速建网，是目前应用最广泛的微波设备。在后续章节，如无特殊说明，都是指分体式微波的。 K因子概念 对流层对电波的影响最明显的就是大气折射对电波传播的影响。 在大气中，由于随高度的不同大气将受到不同的压力、温度、湿度的影响，而使大气随高度的变化而不同；这种变化用dn/dh 来表达。 当dn/dh ＜0时，n与h为反比变化，使电波传播射线向下弯曲； 为了方便研究分析对于电波传输受到的影响，我们引入等效地球半径的概念。这个概念引入后，始终是将电波视为直线，而将地球的实际半径a等效成 ae ；等效的规则是等效前后射线与地面间的余隙不变。 定义K为等效地球半径系数：K= ae/a 式中a=6370km K与折射率的关系为： K=1/（1+a dn/dh） 按k 值的不同可将折射分为三类 无折射：dn/dh=0；此时：k=1或 a=a e 负折射： dn/dh ＞0； 此时：k ＜1或 a ＞a e、电波射线弯曲反向与地球的弯曲相反故称为负折射。 正折射：dn/dh ＜ 0； 此时：k ＞ 1或 a ＜a e、电波射线弯曲反向与地球的弯曲同相故称为正折射。 根据大量的测试结果得到折射率梯度为 ：dn/dh=-1/4a 代入K 表达式得：k=1/(1+a(-1/4a))=4/3 在温带地区称K=4/3时折射为标准折射，此时的大气称为标准大气压。 a e=4a/3称为标准等效地球半径。 在赤道，标准等效地球半径a e=（4/3～3/2）a； 折射的分类示意图 在工程计算时，我国选用K标准=4/3、K负折射=2/3、考虑越站干扰时按K= ∞计算，即不计地球凸起的高度对电波干扰传播的影响。 K值在工程设计中的意义 在工程中为了使余隙经济、合理我们应按下面的要求去控制天线高度： Φ≤0.5，即地面反射系数较小的电路，如山区、城市、丘陵地区这种地形主要防止过大的绕射，应按满足如下标准控制天线高度： K=2/3时，hc ≥ 0.3F1 (对一般障碍物) hc ≥ 0 (对刃形障碍物) 这种情形产生的绕射衰落不大于8dB 。 Φ＞ 0.7，,即地面反射系数较大的电路，如平坦、水网地区，这种地形主要防止过大的反射衰落，应按满足下标准控制天线高度： K=2/3时，hc ≥ 0.3F1 (对一般障碍物) hc ≥ 0 (对刃形障碍物) K=4/3时，hc ≈ F1 　　 K=∞时， hc ≤1.35 F1 (因为余隙为21/2 F1时会出现深衰落) 如上述情况不能被满足时,那就改变天线高度或更改路由。 自由空间传播损耗 P = 发射功率(TX Power) PTX PowerLevel Distance GTX GRX PRX G = 天线增益(Antenna Gain) A0 A0 = 自由空间损耗(Free Space Loss) M 接收门限(Receiver Threshold) M = 衰落储备(Fading Margin) Free Space Loss A = 92.4 + 20 log d + 20 log f d = distance in km f = frequency in GHz (refer to isotropic antennas) 0 d f D 或 f 增加一倍，损耗将增加6 dB 自由空间传播损耗 自由空间传播条件下的收信电平 Prx(dBm)=Ptx+Gtx+Grx-A0-Ltx-Lrx-Lb Ptx：发射功率 Gtx、Grx为收发天线增益， A0为自由空间传输损耗，Ltx、Lrx为收发馈线损耗、Lb为分路系统损耗 大气吸收衰落 　任何物质的分子都是由带电粒子组成的，这些粒子都有其固有的电磁谐振频率，当通过这些物质的微波频率接近它们的谐振频率时，这些物质对微波产生共振吸收。 　统计表明大气吸收对微波频率在12GHz以下时，吸收小于0.1dB/Km，和自由空间衰耗相比，可以忽略。 大气对微波吸收曲线图(dB/Km) 1GHz 7.5GHz 12GHz 23GHz 60GHz 0.01dB 10dB