现代通信系统新技术 (第三版) 课件 第3章 微波与卫星通信.pptx

第3章微波与卫星通信;

3.1微波通信技术;

3.1.1微波中继通信

微波传输是沿直线进行的，但地球是一个球体，地面自然是曲面，这样，微波在地面上的传播距离只能局限在视距以内，其视线传播距离取决于发射天线和接收天线的高度。设发射天线和接收天线的高度(单位为m)分别为h1和h2，考虑到地球表面大气层对微波折射的影响，则视距传播距离(单位为km)为;

视距传播距离一般可达到50km左右。当两点距离超过50km时，则必须在它们之间设立相互距离小于视线距离的多个中继站，这样就构成了微波中继通信，如图3-1所示。常用的微波中继转接方式有再生转接、中频转接和微波转接，如图3-2所示。;;;

3.1.2数字微波通信的特点

微波通信分为模拟微波通信和数字微波通信两种制式。模拟微波通信用于传输频分多路-调频制(FDM-FM)基带信号；数字微波通信用于传输数字基带信号。远距离的微波中继传输一般都采用数字通信的方式。

数字微波通信的优点：

①抗干扰能力强，整个线路噪声不积累；

②必威体育官网网址性强，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)。;

数字微波通信的不足：

①因为要求传输信道带宽较宽，因此会产生频率选择性衰落；

②抗衰落技术复杂。;

数字微波通信系统主要由发射端、微波信道和接收端三部分构成，如图3-3所示。不论信源提供的是数字信号，还是模拟信号，最终都将经编码器转变成符合传输要求的数字信号，再经微波信道传输，最后解码器将接收到的信号还原为原始信号传给信宿。;;

3.1.3微波信号的传播

在微波信号的传播过程中，由于大气对微波不可避免地存在吸收或散射效应，因此，传输损耗不能忽视。传输损耗(单位为dB)为;

信道的传输衰减是微波通信的主要特征，这种传输衰减统称为衰落现象。衰落分为两种，即吸收型衰落和干涉型衰落。吸收型衰落主要是由于传输媒质电参数的变化使得信号在媒质中的衰减特性发生相应的变化而引起的；干涉型衰落主要是由随机多径干涉现象引起的。衰落又有慢衰落和快衰落之分。由大气气象的随机性引起信号电平在较长时间内的起伏变化称为慢衰落；由天线传播或媒质的不均匀传播而引起信号幅度和相位在较短时间内的变化称为快衰落。快衰落和慢衰落是叠加在一起共同影响传输信号的，短时间内快衰落表现明显，而慢衰落不易被察觉。信号的衰落现象将严重地影响微波传输系统的稳定性和可靠性，但采取有效措施是可以加以控制的。;

3.1.4微波通信的频率配置

微波通信的频带虽然很宽，几乎是普通无线电波长、中、短波各波段带宽总和的1000倍。为避免各种应用之间的相互干扰，同时也为了提高无线电频率资源的利用效率，人们对频率的使用进行了划分。

微波通信频率配置的基本原则是使整个微波传输系统中的相互干扰最小、频带利用率最高。频率配置应包括微波通信线路中各个微波站上多波道收、发信频率的确定，并根据选中的中频频率确定收、发本振频率，因此应考虑的因素如下：;

(1)在一个中间站，单向波道的收信和发信必须使用不同的频率，而且要在频率间留有足够的间隔，以避免收、发信号之间相互干扰；

(2)多波道同时工作时，相邻波道频率之间必须有足够的间隔，以免发生邻波道之间的干扰；

(3)整个频谱安排必须紧凑合理，使给定的通信频段能得到有效的利用，并有较高的传输速率；

(4)多波道系统一般使用公用天线(减少微波天线塔的建设)，所以选用的频率配置方案应有利于天线公用，既能降低天线建设总投资，又能满足技术指标的要求；

(5)不应产生镜像干扰，即不允许某一波道的发信频率等于其他波道收信机的镜像频率。;

我国国家无线电管理委员会根据国际电联组织ITU-R关于波道频率配置的建议，公布了我国使用的三种频率配置方案。

1.集体排列配置方案

射频波道可以分为收信波道和发信波道。通常的做法是将某一频段的2n个波道分割成低端与高端两段，每段有n个波道，分别为f1，f2，…，fn?和f?1，f?2，…，f?n。对某台收发信机来说，如果发信波道取低端的f1，那么收信波道一定取高端相应的f?1，反之亦然，如图3-4所示。;

这样fi??和f?1就组成了一对波道，整个频段共有n对波道。还规定f?1-?fi?为同一对波道的收、发中心频率间隔，f0为中心频率，n为工作波道对的数目，ΔfB为占用带宽(单位为MHz)，并有

式中，XS为波道间隔；YS为中心频率附近相邻的收、发信波道间隔；ZS为相邻频段间的保护间隔。;;

2.交替波道配置方案

为了使更多的波道能够共用天线并减小系统内的干扰，现在微波天线大多采用双极化天线。对于双极化天线和圆馈线，通