第四章 數(shù)字微波傳輸設(shè)備

1、微波中繼通信轉(zhuǎn)發(fā)方式：微波中繼通信轉(zhuǎn)發(fā)方式：(a)(a)射頻轉(zhuǎn)接射頻轉(zhuǎn)接(c)(c)中頻轉(zhuǎn)接中頻轉(zhuǎn)接。(b)(b)基帶轉(zhuǎn)接基帶轉(zhuǎn)接微波站的多波道工作系統(tǒng)：微波站的多波道工作系統(tǒng)： （一個(gè)方向上）（一個(gè)方向上） 數(shù)字微波系統(tǒng)實(shí)例 饋線 電源機(jī)柜與蓄電池全室內(nèi)型微波全室內(nèi)型微波IDU/ODUIDU/ODU型微波型微波數(shù)字微波室內(nèi)單元的數(shù)據(jù)接口重復(fù)調(diào)制解調(diào)器重復(fù)調(diào)制解調(diào)器（可選擇）（可選擇）USB 接口接口(不常用不常用)電源輸入電源輸入室外單元連接接口室外單元連接接口14 x E1/T1接口接口2 x E1/T1聲音通訊線聲音通訊線以太網(wǎng)數(shù)據(jù)線接口以太網(wǎng)數(shù)據(jù)線接口以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理接口以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理接

2、口報(bào)警系統(tǒng)界面接口報(bào)警系統(tǒng)界面接口備用電源備用電源(可選擇可選擇)數(shù)據(jù)通訊線數(shù)據(jù)通訊線呼叫按鈕呼叫按鈕無源中繼站（實(shí)物照片）無源中繼站（實(shí)物照片）反射板式無源中繼站反射板式無源中繼站Plane reflectors雙拋物面無源中繼站雙拋物面無源中繼站Parabolic reflectors0.6m0.6m 天線天線室外單元室外單元( (ODUODU) )天線抱桿天線抱桿室內(nèi)單元室內(nèi)單元( (IDUIDU) )中頻電纜中頻電纜( (同軸型同軸型) )拉線塔拉線塔PASOLINK ODU and IDU 室外部分室外部分 (ODU)室內(nèi)部分室內(nèi)部分 (IDU)0.6mAntennaPASOLINK

3、 IDU 2MB 數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口 (75 ) IF 信號(hào)進(jìn)出口信號(hào)進(jìn)出口 2MB 數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口 (120) 告警口告警口PASOLINK IDU公務(wù)接口公務(wù)接口 電源開關(guān)電源開關(guān) 接地端接地端 電源口電源口保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲21367/81518233826E1E3/16E1STM-12x E14 x E18 x E1HNM & Starview/SNMP Proxy Network Management11 GHz7/8 GHz5/6 GHzMegaStar 155N x STM-11:NAurora 2400STM-0ConstellationGHz11Aurora 5800GalaxyMicro

4、Star EMicroStar LMicroStar MMicroStar H室內(nèi)單元室內(nèi)單元（IDU）四個(gè)部分四個(gè)部分天線天線 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)互連電纜互連電纜小巧的室外單元小巧的室外單元（ODU）標(biāo)準(zhǔn)天線標(biāo)準(zhǔn)天線集成天線集成天線15/18/23/26/38GHz天線全室外信道機(jī)單根電纜接口用于電源和信號(hào)的接入無線遙控天線調(diào)整裝置 4.1 4.1 微波發(fā)信機(jī)的組成及主要技術(shù)指標(biāo)微波發(fā)信機(jī)的組成及主要技術(shù)指標(biāo) 一、組成一、組成 微波發(fā)信機(jī)方框圖：微波發(fā)信機(jī)方框圖： 代振：代振：信號(hào)中斷時(shí)，信號(hào)中斷時(shí)，70MHz70MHz代振器啟動(dòng)，便于明確故障位置，抑代振器啟動(dòng)，便于明確故障位置，抑 制噪聲，

5、不影響相鄰波道的工作；制噪聲，不影響相鄰波道的工作； 中頻放大器：中頻放大器：在中頻在中頻(70MHz)(70MHz)上放大信號(hào)；上放大信號(hào)；上變頻器：上變頻器：將中頻已調(diào)信號(hào)變?yōu)槲⒉ㄒ颜{(diào)信號(hào)；將中頻已調(diào)信號(hào)變?yōu)槲⒉ㄒ颜{(diào)信號(hào)； 發(fā)信本振：發(fā)信本振：本地振蕩器本地振蕩器 自動(dòng)電平控制：自動(dòng)電平控制：根據(jù)定向耦和器送來信號(hào)，控制放大器輸出，以根據(jù)定向耦和器送來信號(hào)，控制放大器輸出，以 克服溫度變化、器件老化引起的功率不穩(wěn)定。克服溫度變化、器件老化引起的功率不穩(wěn)定。 微波功放：微波功放：在微波頻率上進(jìn)行信號(hào)放大；在微波頻率上進(jìn)行信號(hào)放大；二、發(fā)信機(jī)的主要性能指標(biāo)二、發(fā)信機(jī)的主要性能指標(biāo) 1 1工作頻

6、段工作頻段（1GHz1GHz40GHz40GHz） 目前我國基本使用目前我國基本使用2 2、4 4、6 6、7 7、8 8、1111、1313、1515、18GHz18GHz頻段。頻段。其中其中2 2、4 4、6GHz6GHz頻段因電波傳播比較穩(wěn)定，被用于干線微波通信，頻段因電波傳播比較穩(wěn)定，被用于干線微波通信，而支線或?qū)Ｓ镁W(wǎng)微波通信常用而支線或?qū)Ｓ镁W(wǎng)微波通信常用2 2、7 7、8 8、1111、13GHz13GHz。 2. 2. 輸出功率輸出功率 輸出功率是指發(fā)信機(jī)輸出端口處功率的大小。一般在幾十輸出功率是指發(fā)信機(jī)輸出端口處功率的大小。一般在幾十毫瓦到幾瓦之間。毫瓦到幾瓦之間。 3. 3.

7、頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度 射頻中心頻率射頻中心頻率f0，實(shí)際工作頻率與中，實(shí)際工作頻率與中心頻率偏差心頻率偏差f，則頻率穩(wěn)定度，則頻率穩(wěn)定度K為：為：0ffK一般頻率穩(wěn)定度為一般頻率穩(wěn)定度為1 11010-5-55 51010-6-6左右。左右。4.4.高功放的非線性指標(biāo)高功放的非線性指標(biāo) 功放的非線性功放的非線性 功放的功放的1dB1dB壓縮點(diǎn)壓縮點(diǎn) 1dB1dB增益壓縮點(diǎn)增益壓縮點(diǎn) : : 增益由線性增益下降了增益由線性增益下降了1dB1dB的點(diǎn)。此時(shí)的增益稱的點(diǎn)。此時(shí)的增益稱為為1dB1dB增益壓縮點(diǎn)增益增益壓縮點(diǎn)增益G1dB；對(duì)應(yīng)的輸出功率稱為；對(duì)應(yīng)的輸出功率稱為1dB1dB增益壓縮點(diǎn)增益

8、壓縮點(diǎn)輸出功率輸出功率P1dB。通常用。通常用P1dB近似表示最大線性輸出功率。近似表示最大線性輸出功率。 對(duì)三階交調(diào)系數(shù)對(duì)三階交調(diào)系數(shù)IMIM3 3的討論的討論 00nnintUatU何為交調(diào)產(chǎn)物？何為交調(diào)產(chǎn)物？如果放大器輸入端存在兩個(gè)正弦信號(hào)，其角頻率分別為如果放大器輸入端存在兩個(gè)正弦信號(hào)，其角頻率分別為1 1和和2 2，則由于放大器的非線性作用將產(chǎn)生許多交叉調(diào)制分量：，則由于放大器的非線性作用將產(chǎn)生許多交叉調(diào)制分量：m1n2 ，n=0，1，2，。按照諧波次數(shù)按照諧波次數(shù)( (m+n) )的大小，各的大小，各分量分別稱為分量分別稱為(m+n)階交調(diào)分量。在各階交調(diào)分量中階交調(diào)分量。在各階交

9、調(diào)分量中21- 2和和221處在處在1和和2附近，大多數(shù)情況下則處在通頻帶之內(nèi)，附近，大多數(shù)情況下則處在通頻帶之內(nèi)，從而成為干擾信號(hào)。從而成為干擾信號(hào)。 隔直后輸出隔直后輸出, ,并考慮輕微的非線性并考慮輕微的非線性, ,則則: : 332210iiiUaUaUatU如果如果 tAtUi cos,則有則有: : tAatAatAaAatU 3cos4 2cos2 cos4333223310理想線性條件下的功率增益理想線性條件下的功率增益: : 10maxlg20lg10aPPGi非線性的基波功率增益非線性的基波功率增益: : 23143lg20AaaG 實(shí)際上信道可看成是窄帶系統(tǒng)，兩個(gè)激勵(lì)信號(hào)

10、的各次諧波實(shí)際上信道可看成是窄帶系統(tǒng)，兩個(gè)激勵(lì)信號(hào)的各次諧波和大多數(shù)交調(diào)產(chǎn)物不能到達(dá)負(fù)載，因此在輕微非線性信道中只和大多數(shù)交調(diào)產(chǎn)物不能到達(dá)負(fù)載，因此在輕微非線性信道中只考慮基波項(xiàng)和三階交調(diào)項(xiàng)?？紤]基波項(xiàng)和三階交調(diào)項(xiàng)。 ttAattAaaAtU1221332123102cos2cos283coscos892三階交調(diào)系數(shù)的定義：三階交調(diào)系數(shù)的定義： 雙頻輸入信號(hào)總功率等于單頻輸入信號(hào)的功率時(shí)，雙頻輸入信號(hào)總功率等于單頻輸入信號(hào)的功率時(shí)，(21- -2 2)或或(2 2-1)頻率頻率信號(hào)的幅度與基波的信號(hào)幅度之比值。信號(hào)的幅度與基波的信號(hào)幅度之比值。23123231233938983AaaAaAaa

11、AaIM例如，例如，PKSPKS調(diào)制的三階交調(diào)系數(shù)約為調(diào)制的三階交調(diào)系數(shù)約為-20-20-25dB-25dB；而對(duì)于多；而對(duì)于多電平正交調(diào)幅系統(tǒng)，如電平正交調(diào)幅系統(tǒng)，如16QAM16QAM系統(tǒng)，則要求在系統(tǒng)，則要求在-25-25-30dB-30dB以上。以上。 tAtAtUi21cos2cos22312213212133(2)(2)(dB)10log10log20log()()9a APffPffIMP fP faa A可以用可以用三階截?cái)帱c(diǎn)三階截?cái)帱c(diǎn)( (三階交調(diào)截距三階交調(diào)截距) )表示三階交調(diào)產(chǎn)物的影響。表示三階交調(diào)產(chǎn)物的影響。 諧波抑制度諧波抑制度 考慮諧波抑止主要是考慮其對(duì)于模擬通信

12、系統(tǒng)和考慮諧波抑止主要是考慮其對(duì)于模擬通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾。 通頻帶寬度通頻帶寬度 上變頻器和微波小信號(hào)功率放大器易于實(shí)現(xiàn)寬帶上變頻器和微波小信號(hào)功率放大器易于實(shí)現(xiàn)寬帶設(shè)計(jì)，而大功率微波放大器難以實(shí)現(xiàn)較大的帶寬。設(shè)計(jì)，而大功率微波放大器難以實(shí)現(xiàn)較大的帶寬。 非線性指標(biāo)非線性指標(biāo) 2PSK2PSK系統(tǒng)，要求不高；含調(diào)幅信息的調(diào)制方式，系統(tǒng)，要求不高；含調(diào)幅信息的調(diào)制方式，如如16QAM16QAM則要求較好的線性度。則要求較好的線性度。2. 2. 發(fā)信系統(tǒng)主要部件發(fā)信系統(tǒng)主要部件 1 1） 振蕩源振蕩源 性能要求：性能要求： (1)(1)頻率穩(wěn)定度高；頻率穩(wěn)定度高； (

13、2)(2)功率穩(wěn)定性好；功率穩(wěn)定性好； (3)(3)噪聲低無干擾；噪聲低無干擾； (4)(4)調(diào)制線性好。調(diào)制線性好。 常用振蕩源：常用振蕩源： (1)(1)倍頻鏈?zhǔn)焦虘B(tài)源倍頻鏈?zhǔn)焦虘B(tài)源 一般工作在較低的頻率一般工作在較低的頻率 如如 800MHz 1.5G 2G800MHz 1.5G 2G 構(gòu)成：恒溫晶體振蕩器或溫度補(bǔ)償調(diào)頻晶體構(gòu)成：恒溫晶體振蕩器或溫度補(bǔ)償調(diào)頻晶體振蕩器來作為頻率標(biāo)準(zhǔn)振蕩器來作為頻率標(biāo)準(zhǔn) 一系列晶體三極管倍頻器構(gòu)成一系列晶體三極管倍頻器構(gòu)成N N倍的倍頻鏈。倍的倍頻鏈。 此種固態(tài)源可用于勤務(wù)信道傳輸：此種固態(tài)源可用于勤務(wù)信道傳輸： 特點(diǎn)：諧波干擾大，穩(wěn)定性差特點(diǎn)：諧波干擾大

14、，穩(wěn)定性差 (2)(2)鎖相式固態(tài)源鎖相式固態(tài)源 鎖相式固態(tài)源是一種應(yīng)用極其廣泛的頻率源，不鎖相式固態(tài)源是一種應(yīng)用極其廣泛的頻率源，不僅微波通信，對(duì)其他通信系統(tǒng)也都適用。僅微波通信，對(duì)其他通信系統(tǒng)也都適用。 特點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高、頻譜純凈、相位抖動(dòng)小。特點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高、頻譜純凈、相位抖動(dòng)小。 鎖相式固態(tài)源具有多種形式例如目前常用的有鎖相式固態(tài)源具有多種形式例如目前常用的有取樣鎖相固態(tài)源、分頻鎖相固態(tài)源和取樣混頻取樣鎖相固態(tài)源、分頻鎖相固態(tài)源和取樣混頻/ /分分頻鎖相固態(tài)源等。頻鎖相固態(tài)源等。 (3)(3)介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器 利用介質(zhì)諧振器作為高利用介質(zhì)諧振器作為高Q Q腔，對(duì)場效應(yīng)管

15、進(jìn)行穩(wěn)頻腔，對(duì)場效應(yīng)管進(jìn)行穩(wěn)頻的振蕩器。的振蕩器。 它具有體積小、電路不復(fù)雜、功耗低、可靠性高和沒有低于主振頻率的分諧波干擾等優(yōu)點(diǎn)。(3)介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器 當(dāng)把高當(dāng)把高Q Q介質(zhì)諧振器放介質(zhì)諧振器放置在輸出微帶線與輸置在輸出微帶線與輸入微帶線之間，通過入微帶線之間，通過磁耦合把輸出功率的磁耦合把輸出功率的一部分反饋到柵極，一部分反饋到柵極，當(dāng)反饋相位和反饋功當(dāng)反饋相位和反饋功率合適時(shí)將產(chǎn)生振蕩。率合適時(shí)將產(chǎn)生振蕩。 介質(zhì)諧振器相當(dāng)于窄介質(zhì)諧振器相當(dāng)于窄帶帶通濾波器，在介帶帶通濾波器，在介質(zhì)諧振器的中心頻率質(zhì)諧振器的中心頻率處，反饋?zhàn)顝?qiáng)，相位處，反饋?zhàn)顝?qiáng)，相位合適。合適。(3)介質(zhì)穩(wěn)

16、頻振蕩器介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器2) 2) 上下變頻器上下變頻器 上變頻器是把中頻信號(hào)上變換到微波發(fā)射頻率上變頻器是把中頻信號(hào)上變換到微波發(fā)射頻率的器件。的器件。 采用非線性器件：采用非線性器件：變?nèi)荻O管、階躍恢復(fù)二極變?nèi)荻O管、階躍恢復(fù)二極管、肖特基勢壘二極管等管、肖特基勢壘二極管等 當(dāng)中頻信號(hào)當(dāng)中頻信號(hào)fsfs與本振信號(hào)與本振信號(hào)fLfL同時(shí)加于變頻器上時(shí)，由同時(shí)加于變頻器上時(shí)，由于器件的非線性作用，其輸出端特產(chǎn)生多次諧波分量于器件的非線性作用，其輸出端特產(chǎn)生多次諧波分量及組合頻率分量，用濾波器將其中的和頻及組合頻率分量，用濾波器將其中的和頻fSfSfLfL或差或差頻頻fSfSfLfL分量取出，就

17、實(shí)現(xiàn)變頻作用。分量取出，就實(shí)現(xiàn)變頻作用。 功率上變頻器處于大信號(hào)工作狀態(tài)，它的主要技術(shù)指標(biāo)是功率增益、變換效率和輸出功率等。 功率增益： out：上邊帶輸出功率 s：中頻 L本振功率 變換效率0outsPGPoutLPP4.2 4.2 微波收信機(jī)的組成與主要技術(shù)指標(biāo)微波收信機(jī)的組成與主要技術(shù)指標(biāo) 一、組成一、組成 微波低放：微波低放：在微波頻段上低噪聲放大，改善噪聲性能；在微波頻段上低噪聲放大，改善噪聲性能； 混頻與本振：混頻與本振：與發(fā)信機(jī)類似。與發(fā)信機(jī)類似。 前置中放：前置中放：中頻上的低噪聲放大；中頻上的低噪聲放大； 中頻濾波：中頻濾波：進(jìn)行時(shí)延均衡，并決定信道的通頻帶和選擇性；進(jìn)行時(shí)延

18、均衡，并決定信道的通頻帶和選擇性； 主中放：主中放：放大信號(hào)并進(jìn)行自動(dòng)增益控制（放大信號(hào)并進(jìn)行自動(dòng)增益控制（AGCAGC）；）； 圖圖2 24 4 數(shù)字微波收信機(jī)方框圖數(shù)字微波收信機(jī)方框圖 二、收信機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)二、收信機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 補(bǔ)充知識(shí)：電平的概念補(bǔ)充知識(shí)：電平的概念 在微波線路中，常用電平表示某點(diǎn)信號(hào)的大小。電平又有在微波線路中，常用電平表示某點(diǎn)信號(hào)的大小。電平又有絕對(duì)電平與相對(duì)電平之分。絕對(duì)電平與相對(duì)電平之分。 絕對(duì)電平：電路某點(diǎn)絕對(duì)電平：電路某點(diǎn)a的信號(hào)功率的信號(hào)功率Pa與與1mw1mw的比值取對(duì)數(shù)后乘的比值取對(duì)數(shù)后乘1010， 即為即為a點(diǎn)信號(hào)的絕對(duì)電平，單位為點(diǎn)信號(hào)的絕對(duì)

19、電平，單位為dBmdBm。 例：信號(hào)在例：信號(hào)在a點(diǎn)的功率分別為點(diǎn)的功率分別為1W1W、1mw1mw、 , , 分別計(jì)算出信號(hào)在分別計(jì)算出信號(hào)在a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的絕對(duì)電平。點(diǎn)對(duì)應(yīng)的絕對(duì)電平。 解：解： WPa1dBmmWmWdBmPa3011000lg10時(shí)， WPam1dBmmWmWdBmPa011lg10時(shí)， WPa1dBmmWmWdBmPa301001. 0lg10時(shí)， 1 Wm相對(duì)電平：相對(duì)電平：電路某點(diǎn)電路某點(diǎn)a的信號(hào)功率的信號(hào)功率Pa與某一參考點(diǎn)與某一參考點(diǎn)b的信號(hào)功率的信號(hào)功率 的比值取對(duì)數(shù)后乘的比值取對(duì)數(shù)后乘10，即為，即為a點(diǎn)信號(hào)相對(duì)于點(diǎn)信號(hào)相對(duì)于b點(diǎn)的相點(diǎn)的相 對(duì)電平，用對(duì)電平，用

20、“Pr”表示，單位為表示，單位為dBr。 1.1.工作頻段工作頻段: :與發(fā)信頻段相同。與發(fā)信頻段相同。 2 2收信本振頻率穩(wěn)定度收信本振頻率穩(wěn)定度: :收信本振頻率穩(wěn)定度與發(fā)信設(shè)備基本一收信本振頻率穩(wěn)定度與發(fā)信設(shè)備基本一 致，通常為致，通常為(12)10-5, ,要求較高者為要求較高者為(15)10-6。 3 3噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)NF環(huán)境溫度為標(biāo)準(zhǔn)室溫（環(huán)境溫度為標(biāo)準(zhǔn)室溫（17oc）、網(wǎng)絡(luò)輸入、輸出端匹配）、網(wǎng)絡(luò)輸入、輸出端匹配 nosonisiFPPPPN網(wǎng)絡(luò)的增益為網(wǎng)絡(luò)的增益為G=PSO/PSi，輸出端噪聲功率為，輸出端噪聲功率為 網(wǎng)PGPPnino性能指標(biāo)性能指標(biāo)GPPGPPGPGPPN

21、nininininoF網(wǎng)網(wǎng)1 NF =1=1，網(wǎng)絡(luò)本身不產(chǎn)生熱噪聲，即，網(wǎng)絡(luò)本身不產(chǎn)生熱噪聲，即 ，輸出端噪聲功，輸出端噪聲功率僅由輸入噪聲決定。率僅由輸入噪聲決定。 0P 網(wǎng)可以證明：無源損耗網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)等于其正向傳輸損耗，即可以證明：無源損耗網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)等于其正向傳輸損耗，即 NF =L 數(shù)字微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)為數(shù)字微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)為3.53.57dB7dB。 4 4通頻帶通頻帶 一般數(shù)字微波收信設(shè)備的通頻帶可取傳輸碼元速率的一般數(shù)字微波收信設(shè)備的通頻帶可取傳輸碼元速率的1 12 2倍。倍。對(duì)于對(duì)于fs=8.448Mb/s的二相調(diào)相數(shù)字微波通信設(shè)備，可取通頻帶為的二相調(diào)相數(shù)字微波

22、通信設(shè)備，可取通頻帶為13MHz13MHz，這個(gè)帶寬等于碼元速率（二相調(diào)相中與比特速率相等）的，這個(gè)帶寬等于碼元速率（二相調(diào)相中與比特速率相等）的1.51.5倍。通頻帶的寬度是由中頻放大器的集中濾波器予以保證的。倍。通頻帶的寬度是由中頻放大器的集中濾波器予以保證的。 5. 5. 選擇性選擇性 接收本波道信號(hào)，并抑制鄰近波道干擾、鏡象頻率干擾以及接收本波道信號(hào)，并抑制鄰近波道干擾、鏡象頻率干擾以及本波道發(fā)信干擾的能力，這就是收信機(jī)的選擇性。本波道發(fā)信干擾的能力，這就是收信機(jī)的選擇性。 收信機(jī)的選擇性是靠收信混頻之前的微波濾波器和混頻后中收信機(jī)的選擇性是靠收信混頻之前的微波濾波器和混頻后中頻放大器

23、中的濾波器來保證的。頻放大器中的濾波器來保證的。 6 6收信機(jī)的最大增益收信機(jī)的最大增益 低噪聲放大器、前置中放和主中放的增益之和。低噪聲放大器、前置中放和主中放的增益之和。 一般收信機(jī)最低輸入電平為一般收信機(jī)最低輸入電平為-80dBm-80dBm，要求主中放在，要求主中放在7575負(fù)負(fù)載上輸出載上輸出250mv(250mv(相當(dāng)于相當(dāng)于-0.8dBm)-0.8dBm)，收信機(jī)最大增益為，收信機(jī)最大增益為79.2dB79.2dB。 7 7自動(dòng)增益控制范圍自動(dòng)增益控制范圍 基準(zhǔn)電平：自由空間傳播條件下的收信電平；基準(zhǔn)電平：自由空間傳播條件下的收信電平；上衰落電平：高于基準(zhǔn)電平的收信電平；上衰落電

24、平：高于基準(zhǔn)電平的收信電平；下衰落電平：低于基準(zhǔn)電平的收信電平。下衰落電平：低于基準(zhǔn)電平的收信電平。 假定數(shù)字微波通信的上衰落為假定數(shù)字微波通信的上衰落為+5dB+5dB，下衰落為，下衰落為-40dB-40dB，其動(dòng)，其動(dòng)態(tài)范圍（即收信機(jī)輸入電平變化范圍）為態(tài)范圍（即收信機(jī)輸入電平變化范圍）為45dB45dB。要求收信機(jī)的。要求收信機(jī)的AGCAGC范圍為范圍為45dB45dB。 4.34.3熱噪聲與噪聲系數(shù)熱噪聲與噪聲系數(shù) 收信機(jī)前幾級(jí)電路熱噪聲的影響顯得尤為重要。收信機(jī)前幾級(jí)電路熱噪聲的影響顯得尤為重要。 一、熱噪聲的產(chǎn)生及其性質(zhì)一、熱噪聲的產(chǎn)生及其性質(zhì) 電阻熱噪聲：電阻熱噪聲：電子之間發(fā)生

25、碰撞產(chǎn)生電流脈沖，電阻兩端就表現(xiàn)電子之間發(fā)生碰撞產(chǎn)生電流脈沖，電阻兩端就表現(xiàn) 出一個(gè)波形及復(fù)雜的交流電壓出一個(gè)波形及復(fù)雜的交流電壓電阻熱噪聲。電阻熱噪聲。 散彈噪聲：散彈噪聲：晶體管內(nèi)部載流子（電子或空穴）電流的大小隨機(jī)起晶體管內(nèi)部載流子（電子或空穴）電流的大小隨機(jī)起 伏變化。伏變化。 二、網(wǎng)絡(luò)輸入端熱噪聲的分析二、網(wǎng)絡(luò)輸入端熱噪聲的分析 (a) 噪聲源噪聲源 (b) (b) 噪聲源與負(fù)載的連接噪聲源與負(fù)載的連接 理論上證明：通頻帶為理論上證明：通頻帶為B的網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)置于溫度絡(luò)置于溫度T的環(huán)境，只要網(wǎng)的環(huán)境，只要網(wǎng)絡(luò)與電阻噪聲源（或前級(jí)網(wǎng)絡(luò)）絡(luò)與電阻噪聲源（或前級(jí)網(wǎng)絡(luò)）阻抗匹配，則網(wǎng)絡(luò)輸入端產(chǎn)生

26、阻抗匹配，則網(wǎng)絡(luò)輸入端產(chǎn)生KTB的可用噪聲功率的可用噪聲功率Pa，與噪，與噪聲源及負(fù)載電阻的大小無關(guān)。聲源及負(fù)載電阻的大小無關(guān)。 ()aPKTB W式中式中K為玻爾茲曼常數(shù)，等于為玻爾茲曼常數(shù)，等于1.3810-23(W/HzK)。T為絕對(duì)溫為絕對(duì)溫度，度，0oC相當(dāng)于相當(dāng)于273K，T0為標(biāo)準(zhǔn)室溫時(shí)的絕對(duì)溫度，為標(biāo)準(zhǔn)室溫時(shí)的絕對(duì)溫度，T0290K，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)室溫相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)室溫17oC。 當(dāng)當(dāng)T=T0時(shí)，時(shí)， KT0410-21(W/Hz)可用噪聲功率可用噪聲功率Pa的電平值為的電平值為: )(lg1017410lg103dBmBKTBPa收信機(jī)熱噪聲由噪聲源熱噪聲和其本身熱噪聲組成，有收信機(jī)

27、熱噪聲由噪聲源熱噪聲和其本身熱噪聲組成，有 sininonoFsosononinisiPPPPNPPPP GPP0nFniFPN GPN GKTB則折算在收信機(jī)輸入端的熱噪聲功率為則折算在收信機(jī)輸入端的熱噪聲功率為: : KTBNPFn，三、網(wǎng)絡(luò)組合對(duì)收信機(jī)噪聲系數(shù)的影響三、網(wǎng)絡(luò)組合對(duì)收信機(jī)噪聲系數(shù)的影響 121213121111nFnFFFFGGGNGGNGNNN 當(dāng)實(shí)際的收信機(jī)或多級(jí)網(wǎng)絡(luò)的各級(jí)噪聲系數(shù)相差不很大，當(dāng)實(shí)際的收信機(jī)或多級(jí)網(wǎng)絡(luò)的各級(jí)噪聲系數(shù)相差不很大，且第一級(jí)的增益比較大時(shí)（例如且第一級(jí)的增益比較大時(shí)（例如15dB15dB以上），則系統(tǒng)的總噪聲以上），則系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)僅取決于前

28、兩項(xiàng)。系數(shù)僅取決于前兩項(xiàng)。 若數(shù)字微波收信機(jī)加裝了若數(shù)字微波收信機(jī)加裝了FETFET低噪聲放大器，將會(huì)降低其整低噪聲放大器，將會(huì)降低其整機(jī)的噪聲系數(shù)。另外，機(jī)的噪聲系數(shù)。另外，F(xiàn)ETFET低噪聲放大器的位置也將會(huì)影響到整低噪聲放大器的位置也將會(huì)影響到整機(jī)的噪聲系數(shù)，下面我們分三種情況來進(jìn)行討論。機(jī)的噪聲系數(shù)，下面我們分三種情況來進(jìn)行討論。 4.44.4天饋部件天饋部件 發(fā)信機(jī)發(fā)信機(jī)饋線饋線天線天線 微波站內(nèi)一般采用收發(fā)共用天線、多波道共用天微波站內(nèi)一般采用收發(fā)共用天線、多波道共用天線，線，-則要求必須有極化分離器、波道的分并則要求必須有極化分離器、波道的分并路系統(tǒng)路系統(tǒng)天饋線系統(tǒng)：將天線連接到

29、微波收發(fā)信機(jī)的饋線和各種元件天饋線系統(tǒng)：將天線連接到微波收發(fā)信機(jī)的饋線和各種元件 分路系統(tǒng)：將各波道發(fā)信機(jī)發(fā)出信號(hào)組合起來送到饋線上，并分路系統(tǒng)：將各波道發(fā)信機(jī)發(fā)出信號(hào)組合起來送到饋線上，并把饋線送來的微波信號(hào)按頻率分開，送入各個(gè)波道的收信機(jī)。把饋線送來的微波信號(hào)按頻率分開，送入各個(gè)波道的收信機(jī)。 饋線系統(tǒng)饋線系統(tǒng) 一、饋線的形式一、饋線的形式 各種微波饋線的橫截面圖（a a）同軸線，常用在）同軸線，常用在2GHz2GHz左右的頻段，損耗較大，且左右的頻段，損耗較大，且隨頻率的增高，介質(zhì)損耗也隨頻率的增高，介質(zhì)損耗也隨之上升。隨之上升。 （b b）矩形波導(dǎo)，應(yīng)用在微波高頻段。不易損壞，但重量大

30、。）矩形波導(dǎo)，應(yīng)用在微波高頻段。不易損壞，但重量大。 （c c）圓波導(dǎo)，應(yīng)用在微波高頻段，制作天線的調(diào)向節(jié)以及極化）圓波導(dǎo)，應(yīng)用在微波高頻段，制作天線的調(diào)向節(jié)以及極化分離器等器件。分離器等器件。（d d）橢圓軟波導(dǎo)，應(yīng)用于）橢圓軟波導(dǎo)，應(yīng)用于4 4、6 6、7 7、8GHz8GHz頻段，易彎曲，接頭少，頻段，易彎曲，接頭少，易加工，安裝方便，因此在微波通信中占據(jù)主導(dǎo)地位。易加工，安裝方便，因此在微波通信中占據(jù)主導(dǎo)地位。 二、饋線元件二、饋線元件 （a）波導(dǎo)彎頭）波導(dǎo)彎頭 （b）矩圓過渡器）矩圓過渡器 （c）扭波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)極化面）扭波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)極化面9090（d）螺釘調(diào)配器）螺釘調(diào)配器 （e）極化分

31、離器）極化分離器 （f）是氣密窗）是氣密窗 三、饋線與天線的連接三、饋線與天線的連接 1.1.圓密封節(jié)圓密封節(jié) 4.6.4.6.終端法蘭盤終端法蘭盤2.2.圓矩變換圓矩變換 5.5.橢圓軟饋線橢圓軟饋線3.7.3.7.橢矩變換橢矩變換 8.8.矩形密封節(jié)矩形密封節(jié)(a)雙極化天饋系統(tǒng)雙極化天饋系統(tǒng)(b)單極化天饋系統(tǒng)單極化天饋系統(tǒng)(a)雙極化天饋系統(tǒng)雙極化天饋系統(tǒng)(b)單極化天饋系統(tǒng)單極化天饋系統(tǒng)1.1.圓密封節(jié)圓密封節(jié) 4.6.4.6.終端法蘭盤終端法蘭盤2.2.極化分離器極化分離器 5.5.橢圓軟饋線橢圓軟饋線3.7.3.7.橢矩變換橢矩變換 8.8.矩形密封節(jié)矩形密封節(jié) VSWRVSWR

32、小，阻抗匹配好，傳輸損耗小、小，阻抗匹配好，傳輸損耗小、 無額外輻射無額外輻射 密封節(jié)：密封節(jié)： 防止潮濕空氣進(jìn)入波導(dǎo)。防止潮濕空氣進(jìn)入波導(dǎo)。 雜波濾除器：雜波濾除器： 圓波導(dǎo)中的主模為圓波導(dǎo)中的主模為H11(TE11)H11(TE11)，抑制其它雜模，主要是抑制其它雜模，主要是E01(TH01)E01(TH01) 極化補(bǔ)償器：極化補(bǔ)償器： 上一個(gè)內(nèi)圓壁可以微調(diào)的波導(dǎo)上一個(gè)內(nèi)圓壁可以微調(diào)的波導(dǎo)段。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)圓饋線不是理想圓時(shí)，段。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)圓饋線不是理想圓時(shí)，會(huì)使極化去耦特性變壞，采用極化補(bǔ)償器進(jìn)會(huì)使極化去耦特性變壞，采用極化補(bǔ)償器進(jìn)行校正，使其合成結(jié)果成為一個(gè)正圓形的波行校正，使

33、其合成結(jié)果成為一個(gè)正圓形的波導(dǎo)。導(dǎo)。饋線饋線 極化旋轉(zhuǎn)器：極化旋轉(zhuǎn)器： 針對(duì)主模針對(duì)主模H11(TE11)H11(TE11)模，在圓波導(dǎo)模，在圓波導(dǎo)中插入一塊介質(zhì)板中插入一塊介質(zhì)板-入射波分成一個(gè)平行于介質(zhì)入射波分成一個(gè)平行于介質(zhì)板（介質(zhì)中）板（介質(zhì)中）+ +垂直于介質(zhì)板的波（空氣中）。垂直于介質(zhì)板的波（空氣中）。-波導(dǎo)波長不同，相速不同，合成輸出波比輸入波波導(dǎo)波長不同，相速不同，合成輸出波比輸入波旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度-極化旋轉(zhuǎn)。極化旋轉(zhuǎn)。 阻抗變換器：阻抗變換器： 極化分離器：極化分離器： 其作用是將收信和發(fā)信兩個(gè)相互正其作用是將收信和發(fā)信兩個(gè)相互正交的極化波分開，或分離兩個(gè)波道的交

34、叉極化的交的極化波分開，或分離兩個(gè)波道的交叉極化的波。波。采用環(huán)行器的收發(fā)共用器采用環(huán)行器的收發(fā)共用器收信機(jī)分波道濾波器發(fā)信機(jī)分波道濾波器132四四 微波分路系統(tǒng)微波分路系統(tǒng) 收信機(jī)分波道濾波器發(fā)信機(jī)分波道濾波器水平或垂直極化波極 化分離器垂直或水平極化波采用極化器的收發(fā)共作器采用極化器的收發(fā)共作器多波道共用器：多波道共用器： 一條微波線路通常允許多個(gè)波道同時(shí)工作，一條微波線路通常允許多個(gè)波道同時(shí)工作，- -共用一副天線共用一副天線-需采用多波道共用器。需采用多波道共用器。 多波道共用器大多采用分、并波道濾波器，分多波道共用器大多采用分、并波道濾波器，分波道濾波器用于收信，其作用是將天線接收到

35、波道濾波器用于收信，其作用是將天線接收到的多波道信號(hào)分離，送往各波道相應(yīng)的接收設(shè)的多波道信號(hào)分離，送往各波道相應(yīng)的接收設(shè)備；并波道濾波器用于將各波道發(fā)信設(shè)備輸出備；并波道濾波器用于將各波道發(fā)信設(shè)備輸出的信號(hào)進(jìn)行合并送往天線。的信號(hào)進(jìn)行合并送往天線。F1F3F2F1F2F3收信設(shè)備1收信設(shè)備3收信設(shè)備2極化分離器發(fā)信設(shè)備2發(fā)信設(shè)備3發(fā)信設(shè)備1吸收負(fù)載吸收負(fù)載 二、波道濾波器的安排順序二、波道濾波器的安排順序 分路濾波器引起的群時(shí)延分路濾波器引起的群時(shí)延 各波道信號(hào)需經(jīng)過若干次反射后各波道信號(hào)需經(jīng)過若干次反射后才能進(jìn)入收信機(jī)或送到天饋線系統(tǒng)。才能進(jìn)入收信機(jī)或送到天饋線系統(tǒng)。波道信號(hào)所經(jīng)過反射的次數(shù)

36、與該波道波道信號(hào)所經(jīng)過反射的次數(shù)與該波道相對(duì)于其它波道的位置有關(guān)。相對(duì)于其它波道的位置有關(guān)。 群時(shí)延與波道排列有關(guān)，安排波群時(shí)延與波道排列有關(guān)，安排波道時(shí)，需考慮引入的相位失真即群時(shí)道時(shí)，需考慮引入的相位失真即群時(shí)延。延。 可以看出，按可以看出，按2 2、6 6、4 4進(jìn)行波道排列是合理的。進(jìn)行波道排列是合理的。 若按若按2 2、6 6、4 4排列，微波信號(hào)被排列，微波信號(hào)被2 2、6 6波道反射后才進(jìn)入波道反射后才進(jìn)入4 4波道，顯然波道，顯然2 2、6 6波波道對(duì)道對(duì)4 4波道信號(hào)的時(shí)延可以補(bǔ)償。波道信號(hào)的時(shí)延可以補(bǔ)償。 三、隔離環(huán)行器與終端負(fù)載的作用三、隔離環(huán)行器與終端負(fù)載的作用 隔離環(huán)

37、行器就是靠近天線的環(huán)行器，通過匹配負(fù)載來消除隔離環(huán)行器就是靠近天線的環(huán)行器，通過匹配負(fù)載來消除反射波。反射波。 分路系統(tǒng)終端負(fù)載也是用來消除反射波的。分路系統(tǒng)終端負(fù)載也是用來消除反射波的。 4 4接頭接頭天線與發(fā)射機(jī)連接利用同軸饋線或波導(dǎo)，天線、發(fā)射機(jī)與饋線的連接形式多種多樣，較常采用的有N型，L16，SMA，SMB與BNC型。SMB 微波數(shù)字通信常用.連接器一般分為兩種類型：插針為J（陽）,插孔為K（陰）。主要指標(biāo)：.工作頻率：N型11G SMA 18G SMB4G BNC4G.阻抗： 50 75.駐波或者插入損耗天線和饋線（波導(dǎo)）天線和饋線（波導(dǎo)）主電源主電源: 發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)或太陽能太陽

38、能蓄電池蓄電池動(dòng)力房動(dòng)力房微波設(shè)備微波設(shè)備拋物面天線拋物面天線波導(dǎo)波導(dǎo)鐵塔鐵塔D 100 m無源反射板無源反射板禁航燈禁航燈防雷器防雷器機(jī)房機(jī)房AUXEPXTxRxTxRx充氣機(jī)充氣機(jī)橢圓波導(dǎo)橢圓波導(dǎo)使用范圍使用范圍: 室外安裝室外安裝 (波導(dǎo)密封波導(dǎo)密封)A.dB/米米r F Ghz100長度長度:120 m波導(dǎo)密封單元波導(dǎo)密封單元馬達(dá)馬達(dá)告警告警 (T.S)閥閥壓縮壓縮輸入輸入過濾過濾0-250mbar壓力表壓力表密封切換密封切換壓力啟動(dòng)壓力啟動(dòng)最大密封壓力最大密封壓力告警壓力告警壓力干燥濟(jì)干燥濟(jì): 50 mbars: 75 mbars: 40 mbars到波導(dǎo)到波導(dǎo)分體式微波設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

39、分體式微波設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)避雷器避雷器接地裝置接地裝置地氣地氣ODUIDU同軸電纜同軸電纜接地電阻小接地電阻小于于10歐姆歐姆ODU的接地線應(yīng)接到鐵塔的角鋼上，的接地線應(yīng)接到鐵塔的角鋼上，其接地電阻小于其接地電阻小于10歐姆歐姆地線的接地電阻應(yīng)小于地線的接地電阻應(yīng)小于10歐姆歐姆鐵塔的接地電阻應(yīng)小于鐵塔的接地電阻應(yīng)小于10歐姆歐姆IDU的接地的接地4.4 4.4 微波天線的技術(shù)要求微波天線的技術(shù)要求B B l la a h h b la hb la hblah天線基本原理天線基本原理天線主要參數(shù)天線主要參數(shù)電性能參數(shù)（電性能參數(shù)（Electrical properties） 工作頻段工作頻段 輸入

40、阻抗輸入阻抗 駐波比駐波比 極化方式極化方式 增益增益 方向圖方向圖 水平、垂直波瓣水平、垂直波瓣3dB寬度寬度 下傾角下傾角 前后比前后比 旁瓣抑制與零點(diǎn)填充旁瓣抑制與零點(diǎn)填充 功率容量功率容量 三階互調(diào)三階互調(diào) 天線口隔離天線口隔離機(jī)械參數(shù)（機(jī)械參數(shù)（Mechanical properties） 尺寸尺寸 重量重量 天線罩材料天線罩材料 外觀顏色外觀顏色 工作溫度工作溫度 存儲(chǔ)溫度存儲(chǔ)溫度 風(fēng)載風(fēng)載 迎風(fēng)面積迎風(fēng)面積 接頭型式接頭型式 包裝尺寸包裝尺寸 天線抱桿天線抱桿 防雷防雷天線基本原理天線輻射方向圖全向天線定向天線天線基本原理垂直極化垂直極化水平極化水平極化+ 45度極化度極化- 4

41、5度極化度極化天線的極化 天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向天線基本原理V/H (垂直垂直/水平水平)傾斜傾斜 (+/- 45)極化方式極化方式-雙極化雙極化 2個(gè)天線按照固定角度疊加在一起，傳播個(gè)天線按照固定角度疊加在一起，傳播2個(gè)獨(dú)立的波個(gè)獨(dú)立的波天線基本原理常見的天線極化方式常見的天線極化方式 垂直線極化 45雙線極化天線基本原理半波振子半波振子理想點(diǎn)源（無耗均勻輻射器）理想點(diǎn)源（無耗均勻輻射器）eg: 0dBd = 2.15dBidBd and dBi2.15dB增益天線基本原理例：例：1個(gè)個(gè) dipole 接收功率：1mW多個(gè)多個(gè)

42、 dipole組陣組陣接收功率：4 mWGAIN= 10log(4mW/1mW) = 6dBd增益天線基本原理10log(8mW/1mW) = 9dBd扇區(qū)天線扇區(qū)天線“Sector antenna”接收功率：8mW全向陣列全向陣列“Omnidirectional array”接收功率：4mW(頂視)Antenna增益天線基本原理60 (eg)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB3dB Beamwidth波束寬度天線基本原理前向功率前向功率后向功率后向功率以以dB表示的前后比表示的前后比 = 10 log 典型值為典型值為 25dB 左右左右目的是有一個(gè)盡可能小的反向功率目的是有一

43、個(gè)盡可能小的反向功率(前向功率前向功率)(反向功率反向功率)水平波瓣3dB寬度 定向天線：30/65/90/105/120 全向天線：360天線基本原理定向天線： 全向天線：垂直波瓣3dB寬度天線基本原理波束寬度和增益的關(guān)系 波束寬度越大，增益越小。天線基本原理下副瓣抑制 (dB)上副瓣抑制 (dB)抑制垂直旁瓣抑制垂直旁瓣天線基本原理下旁瓣零值填充下旁瓣零值填充天線基本原理低上部旁瓣波形低上部旁瓣波形 來自鄰近單元的干擾信號(hào)來自鄰近單元的干擾信號(hào)單元內(nèi)的手提電話信號(hào)單元內(nèi)的手提電話信號(hào) 低低上旁瓣能減少干擾上旁瓣能減少干擾 下旁瓣零值填充減小塔下黑下旁瓣零值填充減小塔下黑 無下傾機(jī)械下傾固定

44、電子下傾可調(diào)電子下傾遙控可調(diào)電子下傾機(jī)械電調(diào)可組合使用下傾角天線基本原理下傾角天線基本原理電調(diào)下傾原理示意天線基本原理不下傾不下傾電調(diào)下傾電調(diào)下傾機(jī)械下傾機(jī)械下傾電調(diào)下傾原理示意天線基本原理電調(diào)下傾與機(jī)械下傾天線基本原理天線波束下傾的演示天線波束下傾的演示天線3dB角、掛高、俯仰角以及天線覆蓋距離之間的關(guān)系天線下傾天線基本原理傳統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)示意圖天線基本原理4.54.5微波通信天線微波通信天線 在微波波段，常用在微波波段，常用面天線面天線，例如各種，例如各種喇叭天線與拋喇叭天線與拋物面天線物面天線。面天線的尺寸一般比波長大。其優(yōu)點(diǎn)是。面天線的尺寸一般比波長大。其優(yōu)點(diǎn)是方向性好方向性好 面天線

45、的求解面天線的求解：“內(nèi)問題內(nèi)問題”由場源求解口面上的場由場源求解口面上的場分布分布；“外問題外問題”由口面上的場分布求妥面天線的由口面上的場分布求妥面天線的輻射場；在界面上場應(yīng)滿足邊界條件。輻射場；在界面上場應(yīng)滿足邊界條件。 喇叭天線喇叭天線 拋物面天線拋物面天線 卡塞格倫天線卡塞格倫天線 微波天線匯總微波天線匯總1. 1. 拋物面天線拋物面天線 形式：形式：旋轉(zhuǎn)拋物面天線（圓口徑面，截拋物面），旋轉(zhuǎn)拋物面天線（圓口徑面，截拋物面），拋物柱面天線可獲得較強(qiáng)的方向性。拋物柱面天線可獲得較強(qiáng)的方向性。 拋物面天線組成：拋物面天線組成：輻射源，反射面輻射源，反射面 分析方法：分析方法：口徑場分析法

46、：口徑場分析法：幾何光學(xué)，射線的入幾何光學(xué)，射線的入射角射角= =反射角（注意條件）反射角（注意條件） 鏡面電流法鏡面電流法2.2.幾何原理幾何原理fzx42拋物線方程：拋物線方程： sinxcos fz2seccos122ffcos44sin222ff04cos4sin222ff繞繞z z軸旋轉(zhuǎn)的拋物面方程：軸旋轉(zhuǎn)的拋物面方程： fzyx4222seccos122ff(1)(2) 式中式中f f為拋物線的焦距。拋物面的頂點(diǎn)在原點(diǎn)。為拋物線的焦距。拋物面的頂點(diǎn)在原點(diǎn)。 引入引入焦徑比焦徑比： 或或 即焦距與口面直徑相比，焦徑比大，拋物面張角小。即焦距與口面直徑相比，焦徑比大，拋物面張角小。21

47、 cosf225. 02ctgaf22af tan拋物面天線所具有的性質(zhì)：拋物面天線所具有的性質(zhì)： 由焦點(diǎn)發(fā)出的射線經(jīng)反射后平行于由焦點(diǎn)發(fā)出的射線經(jīng)反射后平行于z z軸向外輻軸向外輻射；反之，若射線由平行于射；反之，若射線由平行于z z軸的方向進(jìn)入，軸的方向進(jìn)入，將聚于焦點(diǎn)。將聚于焦點(diǎn)。( (注：拋物面注：拋物面2a2al l) ) 由焦點(diǎn)發(fā)出的射線，到達(dá)口徑面的距離相同，由焦點(diǎn)發(fā)出的射線，到達(dá)口徑面的距離相同，無因行程所引起的相位變化。無因行程所引起的相位變化。 如果照射器輻射的是如果照射器輻射的是理想球面波理想球面波，則經(jīng)拋物面，則經(jīng)拋物面天線反射后為天線反射后為一平面波一平面波。說明：說

48、明：只有位于焦點(diǎn)的點(diǎn)源輻射理想球面波，且拋物面尺只有位于焦點(diǎn)的點(diǎn)源輻射理想球面波，且拋物面尺寸無限大，拋物面才能把點(diǎn)源的球面波變?yōu)槔硐肫矫娌ù鐭o限大，拋物面才能把點(diǎn)源的球面波變?yōu)槔硐肫矫娌ㄏ蛳騴 z軸方向傳播，其它方向輻射為零。而實(shí)際拋物面口面軸方向傳播，其它方向輻射為零。而實(shí)際拋物面口面尺寸總是有限的，饋源也非理想點(diǎn)源，故拋物面天線輻尺寸總是有限的，饋源也非理想點(diǎn)源，故拋物面天線輻射的波束不是理想的平行波束，其波瓣寬度跟拋物面尺射的波束不是理想的平行波束，其波瓣寬度跟拋物面尺寸和饋源方向性圖等多種因素有關(guān)。寸和饋源方向性圖等多種因素有關(guān)。 3.3.拋物面天線的基本參數(shù)拋物面天線的基本參數(shù)（1

49、 1）天線增益）天線增益表示拋物面天線把能量集中輻射的程度，用字母表示拋物面天線把能量集中輻射的程度，用字母G表示。表示。 用功率定義用功率定義: :某天線與無方向性天線在某點(diǎn)產(chǎn)生相同電場強(qiáng)度的某天線與無方向性天線在某點(diǎn)產(chǎn)生相同電場強(qiáng)度的條件下（即電場強(qiáng)度平方相等），無方向性天線的輸入功率條件下（即電場強(qiáng)度平方相等），無方向性天線的輸入功率與某天線的輸入功率與某天線的輸入功率之比（兩個(gè)天線的效率相等）被稱為該之比（兩個(gè)天線的效率相等）被稱為該天線在該點(diǎn)的增益，記為：天線在該點(diǎn)的增益，記為： 202EEG 用場強(qiáng)定義用場強(qiáng)定義: :某天線在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度平方為某天線在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)

50、度平方為 ，一，一個(gè)無方向天線在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度平方為個(gè)無方向天線在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度平方為 ，就被稱，就被稱為該天線在該點(diǎn)的增益，記為：為該天線在該點(diǎn)的增益，記為： 20E20EE2E0iiGPP0iPiP天線增益計(jì)算公式天線增益計(jì)算公式 2222444DDAG表示工作波長；表示工作波長；D代表拋物面反射器的口面直徑。代表拋物面反射器的口面直徑。天線的實(shí)天線的實(shí)際制作與理論計(jì)算相比要存在誤差，因此公式修正為：際制作與理論計(jì)算相比要存在誤差，因此公式修正為： 2DG常用分貝的形式表示：常用分貝的形式表示： dB)(lg10lg102DGGdB說明：說明：天線增益天線增益G G實(shí)際上是一個(gè)

51、與方向有關(guān)的量，然而如果不加實(shí)際上是一個(gè)與方向有關(guān)的量，然而如果不加以特別說明，天線指標(biāo)中給出的增益值都是指最大輻射方向以特別說明，天線指標(biāo)中給出的增益值都是指最大輻射方向（稱為主瓣）上的增益。（稱為主瓣）上的增益。（2 2）主瓣寬度）主瓣寬度 主瓣寬度是最大輻射方向兩側(cè)功率密度等于最大值一半的主瓣寬度是最大輻射方向兩側(cè)功率密度等于最大值一半的兩個(gè)方向之間的夾角，也叫作兩個(gè)方向之間的夾角，也叫作3dB波瓣寬度，記為波瓣寬度，記為20. 5。 主瓣寬度近似計(jì)算公式：主瓣寬度近似計(jì)算公式：D70)65(5 0.（3 3）極化去耦）極化去耦為隔離各個(gè)信號(hào)，有時(shí)需要兩個(gè)微波信號(hào)采用不同極化方式，為隔離

52、各個(gè)信號(hào)，有時(shí)需要兩個(gè)微波信號(hào)采用不同極化方式，如水平極化和垂直極化。但由于天線結(jié)構(gòu)不均勻，會(huì)引起不同極化如水平極化和垂直極化。但由于天線結(jié)構(gòu)不均勻，會(huì)引起不同極化波之間的轉(zhuǎn)換。為此引入極化去耦表征轉(zhuǎn)換程度。正常極化波接收波之間的轉(zhuǎn)換。為此引入極化去耦表征轉(zhuǎn)換程度。正常極化波接收功率為功率為Po，異極化波接收功率為，異極化波接收功率為Px，則極化去耦表示為：，則極化去耦表示為： )dB(lg10 xoPPxdB（4 4）防衛(wèi)度）防衛(wèi)度 天線對(duì)某方向的接收能力相對(duì)于主瓣最大輻射方向的接收天線對(duì)某方向的接收能力相對(duì)于主瓣最大輻射方向的接收能力的衰減程度。對(duì)能力的衰減程度。對(duì)180180方向的防衛(wèi)度

53、也叫前后比。方向的防衛(wèi)度也叫前后比。 （5 5）電壓駐波比）電壓駐波比天線與饋線連接的匹配程度。如果駐波比大說明天線向饋天線與饋線連接的匹配程度。如果駐波比大說明天線向饋線反射大。線反射大。 前向功率前向功率后向功率后向功率Ga=20lgDa+20lgf+20.4+10lgAGa為天線增益(dB)；Da為天線口徑(m)；f為工作頻率(GHz)；A為天線效率，可取50%70%。增益：增益：實(shí)例:D0.6m F=13GHzG=35dBi (VHP2-130,35.5dBi)拋物面天線拋物面天線高性能天線高性能天線: 減小背面輻射減小背面輻射和和 副辨輻射副辨輻射 15 dB)風(fēng)力改善風(fēng)力改善: 0

54、.6M : 230 km (64m/s) 1.8M : 190 km (53m/s) 拋物面天線拋物面天線拋物面天線拋物面天線拋物面拋物面反射器反射器極化極化r. H極化極化. V天線屏蔽天線屏蔽器器(減小背面輻射減小背面輻射和副辨輻射和副辨輻射 15 dB) 3 dB 58 /R (均勻反射均勻反射)Gain = 10 log 0.55() 2R極化去耦極化去耦 H/V, XPD 30 dB2TRTR高性能天線高性能天線邊圍邊圍 + 屏蔽器屏蔽器+站點(diǎn)和通信站點(diǎn)和通信方位角方位角加固桿加固桿天線天線可調(diào)節(jié)桿可調(diào)節(jié)桿固定桿固定桿頂視圖頂視圖防護(hù)罩防護(hù)罩二、卡塞格倫天線二、卡塞格倫天線 N(b)

55、2b2adF1F21245123nfF1MMN拋物面喇叭雙曲面F2(a)1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上分為三結(jié)構(gòu)上分為三個(gè)部分：主反射面?zhèn)€部分：主反射面（旋轉(zhuǎn)拋物面）、（旋轉(zhuǎn)拋物面）、副反射面（旋轉(zhuǎn)雙副反射面（旋轉(zhuǎn)雙曲面）和饋源。曲面）和饋源。雙曲面有虛、實(shí)兩個(gè)焦點(diǎn)，即雙曲面有虛、實(shí)兩個(gè)焦點(diǎn)，即F1和和F2兩點(diǎn)，兩點(diǎn)，F(xiàn)1至至F2的距離的距離是雙曲面的焦距。主、副反射面的焦軸相重合，雙曲面的虛焦是雙曲面的焦距。主、副反射面的焦軸相重合，雙曲面的虛焦點(diǎn)點(diǎn)F1與拋物反射面的焦點(diǎn)與拋物反射面的焦點(diǎn)F 重合。饋源的輻射中心置于雙曲面重合。饋源的輻射中心置于雙曲面的實(shí)焦點(diǎn)的實(shí)焦點(diǎn)F2處。處。 2.2.工作原理工

56、作原理 F2處饋源發(fā)出任意射線，經(jīng)雙曲面和拋物面兩次反射，不僅相處饋源發(fā)出任意射線，經(jīng)雙曲面和拋物面兩次反射，不僅相互平行，且以相等路程到達(dá)拋物面口面。由饋源發(fā)射的球面波就互平行，且以相等路程到達(dá)拋物面口面。由饋源發(fā)射的球面波就轉(zhuǎn)換為沿軸向傳播的平面波，形成了方向性極強(qiáng)的輻射。轉(zhuǎn)換為沿軸向傳播的平面波，形成了方向性極強(qiáng)的輻射。3.3.卡塞格倫天線的優(yōu)缺點(diǎn)卡塞格倫天線的優(yōu)缺點(diǎn) 兩個(gè)反射面兩次反射，改善主反射面的場分布，提高口面利用兩個(gè)反射面兩次反射，改善主反射面的場分布，提高口面利用系數(shù)，改進(jìn)了工作性能；系數(shù)，改進(jìn)了工作性能；饋源靠近主反射面頂點(diǎn)，架設(shè)和維修饋源靠近主反射面頂點(diǎn)，架設(shè)和維修方便，

57、縮短了饋線長度，降低饋線損耗；方便，縮短了饋線長度，降低饋線損耗；拋物面和雙曲面組合，拋物面和雙曲面組合，縮短了天線縱向尺寸；縮短了天線縱向尺寸；饋源對(duì)雙曲面照射，經(jīng)雙曲面反射后的饋源對(duì)雙曲面照射，經(jīng)雙曲面反射后的射線散開，返回饋源能量極少，改善了匹配。射線散開，返回饋源能量極少，改善了匹配。 副反射面邊緣繞射較嚴(yán)重，使口面場振幅起伏和相位分布畸變；副反射面邊緣繞射較嚴(yán)重，使口面場振幅起伏和相位分布畸變；副反射面對(duì)主反射面有遮擋作用，使增益下降、副瓣電平增高副反射面對(duì)主反射面有遮擋作用，使增益下降、副瓣電平增高。 4.4.卡塞格倫天線的技術(shù)參數(shù)卡塞格倫天線的技術(shù)參數(shù) 卡塞格倫天線具有與拋物面天

58、線相同的技術(shù)參數(shù)，其定義和卡塞格倫天線具有與拋物面天線相同的技術(shù)參數(shù)，其定義和物理意義也都一樣。但是卡式天線的指標(biāo)大多高于拋物面天線。物理意義也都一樣。但是卡式天線的指標(biāo)大多高于拋物面天線。 表表4 41 1 幾種國產(chǎn)卡式天線的技術(shù)參數(shù)幾種國產(chǎn)卡式天線的技術(shù)參數(shù)頻段天線型號(hào)口面直徑 (m)增益(dB)0. 5 (度)前后比 (dB)駐波比 (dB)極化去耦(dB)2GHzWT3.202 3.2 33.9 3.2 47 1.2 304GHzWT3.204 3.2 39.5 1.6 52 1.1 304GHzWT404 4 41.5 1.3 54 1.1 302GHzWT402 4 35.9 2.

59、5 49 1.2 30三、格柵天線三、格柵天線 拋物面天線和卡式天線重量重和風(fēng)阻較大，為此引入格柵天線。拋物面天線和卡式天線重量重和風(fēng)阻較大，為此引入格柵天線。 格柵天線實(shí)現(xiàn)技術(shù)：格柵天線實(shí)現(xiàn)技術(shù)： （1 1）在拋物面上打小圓孔，小孔的直徑應(yīng)加以限制，即）在拋物面上打小圓孔，小孔的直徑應(yīng)加以限制，即0.59d一般格柵天線的工作頻率不會(huì)太高，一般在一般格柵天線的工作頻率不會(huì)太高，一般在4GHz4GHz以下。以下。 （2 2）拋物面的網(wǎng)孔為正方形，網(wǎng)孔的邊長小于）拋物面的網(wǎng)孔為正方形，網(wǎng)孔的邊長小于/2/2。（3 3）由若干個(gè)金屬柵條等間距地平行排列，構(gòu)成拋物面。柵條）由若干個(gè)金屬柵條等間距地平行

60、排列，構(gòu)成拋物面。柵條與電場矢量平行，可阻止電磁波通過柵條之間空隙。柵條之間的與電場矢量平行，可阻止電磁波通過柵條之間空隙。柵條之間的距離小于工作波長之半。距離小于工作波長之半。 2221222cc作業(yè)：作業(yè)： 中控臺(tái)饋線系統(tǒng)輸入功率中控臺(tái)饋線系統(tǒng)輸入功率=30dBm=30dBm，饋線，饋線長長20m20m，饋線損耗，饋線損耗0.05dB/m0.05dB/m；因天線與饋線的；因天線與饋線的匹配問題使天饋線系統(tǒng)駐波系數(shù)匹配問題使天饋線系統(tǒng)駐波系數(shù)S=1.2S=1.2，天線，天線效率為效率為0.950.95，計(jì)算天線輻射功率。，計(jì)算天線輻射功率。 4.6 4.6 陣列天線與智能天線簡介陣列天線與智