微波通信原理

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,微波通信原理,目 录,1,微波通信系统简介,2,微波通信系统方框图,3,微波通信系统数字传输系列,4,爱立信微波的实际应用,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300MHZ300GHZ，微波通信使用频率范围3GHZ30GHZ,根据微波传播的特点，可使其为平面波,微波通信的开展历程,微波传输中，,10M,以下为小容量，,10M100M,为中容量，大于,100M,为大容量,数字微波通信系统,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；,微波通信的理论根底是电磁场理论；,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。,微波使用频率：300,M Hz to 300G Hz,波长：,1,m1mm,频段：,LS：1.7-2.6 G K:18-26G,C：3.95-5.85G U:40-60G,波长,10,Km,1,Km,100,m,10,m,1,m,10,cm,1,cm,1,mm,频率,30,KHz,300,KHz,3,MHz,30,MHz,300,MHz,3,GHz,30,GHz,300,GHz,LF,低频,MF,中频,HF,高频,VHF,甚高频,UHF,SHF,EHF,微波频段,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,1.微波在其传播过程中，假设所遇物体的几何尺寸大于或可与波长相,比较时，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，而微波那么,能够穿过电离层至外层空间。电视播送、卫星通信、宇宙航行，,射电天文学，以及受控热核反响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；,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开展。,微波的特点和应用,不同的传输方法,MUX,卫星,光缆,微波,同轴电缆,MUX,微波设备,电话,/,数据图像等信息,微波设备,电话,/,数据,/,图像等信息,A,站,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,微波,设备,微波,设备,微波,设备,电话,/,数据,图像等信息,B,站（中继）,C,站（端）,中继传输,A站端,微波站分类,终端站,中继站,枢纽站,背靠背天线,反射板,有源,无源,再生中继,中频中继,射频中继,分路站,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，利用折射进展无源接力。,T,d,1,d,2,R,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,光 纤,微 波,传输媒介,光纤,自由空间,抗自然灾害能力,弱,强,灵活性,较低,高,建设费用,高,低,建设周期,长,短,传输速率,频带宽、速率高,频带窄、速率低,设备连接,天线,室外单元(,ODU,),室内单元(,IDU,),中频电缆(同轴型),分体式微波设备系统构造,避雷器,接地装置,地气,ODU,IDU,同轴电缆,接地电阻小于10欧姆,ODU,的接地线应接到铁塔的角钢上，其接地电阻小于0欧姆,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,拉线塔,高性能天线:,减小反面辐射,和 副辨辐射 15 dB),风力改善:,0.6M:230 km(64m/s),1.8M :190 km(53m/s),抛物面天线,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,传输媒质,大气,链路,时间,高度,气候等。,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上下起伏变化。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。,衰落,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。,地面,大气不均匀,水面,光滑地面,是主要原因,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预而,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，使波束发生会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。,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。,越高频段雨衰越厉害！,高频段可以做用户级传输,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,频率,用途,7,长距离干线,长距离干线,13,G,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,工作频段用途,对抗衰落措施,A.不带分集,减小地面反射波电平,增大地面反射倾角,多种均衡措施,时域均衡和频域均衡,B.分集技术,FD(频分),SD空分,H,F,1/2,H 37/F,1/2,波导型 SD,FD,K 型 天线增益,天线高度,衰减型阻挡，雨衰降低频率,缩短站距,对抗衰落措施,2.,微波通信系统方框图,微波通信系统方框图,信源,编码,TX BB,MOD,上变频,功放,分路系统,同步,RX,解码,RX BB,DEM,下变频,低噪放,分路系统,(,调制),(,解调),TX,Rx,天线,IF,BB:,基带信号,BB,IF:,中频,UHF:,特高频(300-3000,MHz),SHF:,超高频(3000 30,000,MHz),本振,微波电路方框图,I,D,U,环形器,终端站,终端站,中继站,I,D,U,3.,微波通信系统数字传输系列,准同步数字体系(PDH)(Plesiochronous Digital Hierarchy),数字传输技术的应用是从市话中继传输开场的，为适应点对点的传输，PDH技术出现了。随着高速光纤通信系统在电信网中的应用，更多的电路被集中到少数的传输系统上，暴露出 PDH技术的缺乏：逐级复用造成上下电路复杂而不灵活；预留开销很小，不利于网络运行、管理和维护；北美制式和欧洲制式两大系列难以兼容互通；点对点传输根底上的复用构造缺乏灵活性，使传输设备利用率低，也不利于向同步网过渡等。,同步数字体系(SDH)(Synchronous Digital Hierarchy),SDH采用同步时分交换技术，具有强大的网络运行、管理和维护功能，是高速大容量传输系统。与传统的PDH相比，其优点有：,(1)充分利用了光纤带宽宽的特性，将传输速率大大提高，目前已有10Gb/s速率的产品，可使传输容量明显提高。,(2)统一了北美制式和欧洲制式。,(3)使用标准的光接口，使得不同厂家的产品可以在光接口上实现互联，实现横向兼容。,(4)采用同步复用特性，只需利用软件即可使高速信号一次直接分插出低速支路信号。,(5)SDH的构造可使网络管理功能大大加强。,SDH,标准系列,PDH,SDH,日本,T,北美,T,欧洲,(,E,),M,32.064,6.312,1.544,tel,fax,data,139.264,34.368,M,STM-1 155.52 Mbps,ATM,PDH,网络,多媒体,3000,s,交换,两种方式的比较,谢谢！,