現(xiàn)代通信-ch3

1、2022年5月6日ECUST1第三章第三章 微波中繼通信系統(tǒng)微波中繼通信系統(tǒng) 2022年5月6日ECUST2（一）（一）微波通信的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢微波通信的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢 微波的發(fā)展是與無線通信的發(fā)展是分不開的。微波的發(fā)展是與無線通信的發(fā)展是分不開的。19011901年年馬克尼使用馬克尼使用800800KHzKHz中波信號進(jìn)行了從英國到北美紐芬蘭的中波信號進(jìn)行了從英國到北美紐芬蘭的世界上第一次橫跨大西洋的無線電波的通信試驗(yàn)，開創(chuàng)了世界上第一次橫跨大西洋的無線電波的通信試驗(yàn)，開創(chuàng)了人類無線通信的新紀(jì)元。無線通信初期，人們使用長波及人類無線通信的新紀(jì)元。無線通信初期，人們使用長波及中波來通信

2、。中波來通信。2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代初人們發(fā)現(xiàn)了短波通信，直到年代初人們發(fā)現(xiàn)了短波通信，直到2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代衛(wèi)星通信的興起，它一直是國際遠(yuǎn)距離通信年代衛(wèi)星通信的興起，它一直是國際遠(yuǎn)距離通信的主要手段，并且對目前的應(yīng)急和軍事通信仍然很重要。的主要手段，并且對目前的應(yīng)急和軍事通信仍然很重要。 2022年5月6日ECUST3 用于空間傳輸?shù)碾姴ㄊ且环N電磁波，其傳播的速度等用于空間傳輸?shù)碾姴ㄊ且环N電磁波，其傳播的速度等于光速。無線電波可以按照頻率或波長來分類和命名。我于光速。無線電波可以按照頻率或波長來分類和命名。我們把們把頻率高于頻率高于300300MHzMHz的電磁波稱為微波的電

3、磁波稱為微波。由于各波段的傳。由于各波段的傳播特性各異，因此，可以用于不同的通信系統(tǒng)。例如，中播特性各異，因此，可以用于不同的通信系統(tǒng)。例如，中波主要沿地面?zhèn)鞑?，繞射能力強(qiáng)，適用于廣播和海上通信。波主要沿地面?zhèn)鞑?，繞射能力強(qiáng)，適用于廣播和海上通信。而短波具有較強(qiáng)的電離層反射能力，適用于環(huán)球通信。超而短波具有較強(qiáng)的電離層反射能力，適用于環(huán)球通信。超短波和微波的繞射能力較差，可作為視距或超視距中繼通短波和微波的繞射能力較差，可作為視距或超視距中繼通信。信。2022年5月6日ECUST4 微波通信是二十世紀(jì)微波通信是二十世紀(jì)5050年代的產(chǎn)物。由于其通信的容量大而投資年代的產(chǎn)物。由于其通信的容量大而

4、投資費(fèi)用省（約占電纜投資的五分之一），建設(shè)速度快，抗災(zāi)能力強(qiáng)等優(yōu)費(fèi)用省（約占電纜投資的五分之一），建設(shè)速度快，抗災(zāi)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而取得迅速的發(fā)展。點(diǎn)而取得迅速的發(fā)展。2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代到年代到5050年代產(chǎn)生了傳輸頻帶較寬，年代產(chǎn)生了傳輸頻帶較寬，性能較穩(wěn)定的微波通信，成為長距離大容量地面干線無線傳輸?shù)闹饕阅茌^穩(wěn)定的微波通信，成為長距離大容量地面干線無線傳輸?shù)闹饕侄危M調(diào)頻傳輸容量高達(dá)手段，模擬調(diào)頻傳輸容量高達(dá)27002700路，也可同時(shí)傳輸高質(zhì)量的彩色電路，也可同時(shí)傳輸高質(zhì)量的彩色電視，而后逐步進(jìn)入中容量乃至大容量數(shù)字微波傳輸。視，而后逐步進(jìn)入中容量乃至大容量數(shù)字微波傳輸。80

5、80年代中期以來，年代中期以來，隨著頻率選擇性色散衰落對數(shù)字微波傳輸中斷影響的發(fā)現(xiàn)以及一系列隨著頻率選擇性色散衰落對數(shù)字微波傳輸中斷影響的發(fā)現(xiàn)以及一系列自適應(yīng)衰落對抗技術(shù)與高狀態(tài)調(diào)制與檢測技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)字微波傳自適應(yīng)衰落對抗技術(shù)與高狀態(tài)調(diào)制與檢測技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)字微波傳輸產(chǎn)生了一個(gè)革命性的變化。特別應(yīng)該指出的是輸產(chǎn)生了一個(gè)革命性的變化。特別應(yīng)該指出的是8080年代至年代至9090年代發(fā)展年代發(fā)展起來的一整套高速多狀態(tài)的自適應(yīng)編碼調(diào)制解調(diào)技術(shù)與信號處理及信起來的一整套高速多狀態(tài)的自適應(yīng)編碼調(diào)制解調(diào)技術(shù)與信號處理及信號檢測技術(shù)的迅速發(fā)展，對現(xiàn)今的衛(wèi)星通信，移動(dòng)通信，全數(shù)字號檢測技術(shù)的迅速發(fā)展，對

6、現(xiàn)今的衛(wèi)星通信，移動(dòng)通信，全數(shù)字HDTVHDTV傳輸，通用高速有線傳輸，通用高速有線/ /無線的接入，乃至高質(zhì)量的磁性記錄等諸多領(lǐng)無線的接入，乃至高質(zhì)量的磁性記錄等諸多領(lǐng)域的信號設(shè)計(jì)和信號的處理應(yīng)用，起到了重要的作用。域的信號設(shè)計(jì)和信號的處理應(yīng)用，起到了重要的作用。 2022年5月6日ECUST5 國外發(fā)達(dá)國家的微波中繼通信在長途通信網(wǎng)中所占的國外發(fā)達(dá)國家的微波中繼通信在長途通信網(wǎng)中所占的比例高達(dá)比例高達(dá)50%50%以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)美國為美國為66%66%，日本為日本為50%50%，法國法國為為54%54%。我國自。我國自19561956年從東德引進(jìn)第一套微波通信設(shè)備以年從東德引進(jìn)第一

7、套微波通信設(shè)備以來，經(jīng)過仿制和自發(fā)研制過程，已經(jīng)取得了很大的成就，來，經(jīng)過仿制和自發(fā)研制過程，已經(jīng)取得了很大的成就，在在19761976年的唐山大地震中，在京津之間的同軸電纜全部斷年的唐山大地震中，在京津之間的同軸電纜全部斷裂的情況下，六個(gè)微波通道全部安然無恙。九十年代的長裂的情況下，六個(gè)微波通道全部安然無恙。九十年代的長江中下游的特大洪災(zāi)中，微波通信又一次顯示了它的巨大江中下游的特大洪災(zāi)中，微波通信又一次顯示了它的巨大威力。在當(dāng)今世界的通信革命中，微波通信仍是最有發(fā)展威力。在當(dāng)今世界的通信革命中，微波通信仍是最有發(fā)展前景的通信手段之一。前景的通信手段之一。 2022年5月6日ECUST6（二

8、）（二）我國的微波發(fā)展趨勢我國的微波發(fā)展趨勢 最初的微波通信系統(tǒng)都是模擬制式，為通信網(wǎng)長途傳最初的微波通信系統(tǒng)都是模擬制式，為通信網(wǎng)長途傳輸干線的重要傳輸手段，我國城市間的電視節(jié)目傳輸主要輸干線的重要傳輸手段，我國城市間的電視節(jié)目傳輸主要依靠的就是微波傳輸。依靠的就是微波傳輸。7070年代起研制出了中小容量（如年代起研制出了中小容量（如8Mb/s8Mb/s、34Mb/s34Mb/s）的數(shù)字微波通信系統(tǒng)。）的數(shù)字微波通信系統(tǒng)。8080年代后期，隨年代后期，隨著同步數(shù)字系列（著同步數(shù)字系列（SDHSDH）在傳輸系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，出現(xiàn)）在傳輸系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，出現(xiàn)了了N N155Mb/s155Mb/

9、s的的SDHSDH大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)。現(xiàn)在，大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)?，F(xiàn)在，數(shù)數(shù)字微波通信字微波通信和和光纖光纖、衛(wèi)星衛(wèi)星一起被稱為現(xiàn)代通信傳輸?shù)娜笠黄鸨环Q為現(xiàn)代通信傳輸?shù)娜笾е?。支柱?除了在傳統(tǒng)的傳輸領(lǐng)域外，數(shù)字微波技術(shù)在固定寬帶除了在傳統(tǒng)的傳輸領(lǐng)域外，數(shù)字微波技術(shù)在固定寬帶接入領(lǐng)域也越來越引起人們的重視。工作在接入領(lǐng)域也越來越引起人們的重視。工作在28GHz28GHz頻段的頻段的LMDSLMDS（本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)）已在發(fā)達(dá)國家大量應(yīng)用，預(yù)示（本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)）已在發(fā)達(dá)國家大量應(yīng)用，預(yù)示數(shù)字微波技術(shù)仍將擁有良好的市場前景。數(shù)字微波技術(shù)仍將擁有良好的市場前景。2022年5月6日ECUS

10、T7（三）（三）數(shù)字微波通信技術(shù)的主要發(fā)展方向數(shù)字微波通信技術(shù)的主要發(fā)展方向 1. 1. 提高提高QAMQAM調(diào)制級數(shù)及嚴(yán)格限帶調(diào)制級數(shù)及嚴(yán)格限帶 為了提高頻譜利用率，一般多采用多電平為了提高頻譜利用率，一般多采用多電平QAMQAM（正交（正交調(diào)幅）調(diào)制技術(shù)，目前已達(dá)到調(diào)幅）調(diào)制技術(shù)，目前已達(dá)到256256 512QAM 512QAM，很快就可，很快就可實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)1024/2048QAM1024/2048QAM。與此同時(shí)，對信道濾波器的設(shè)計(jì)提。與此同時(shí)，對信道濾波器的設(shè)計(jì)提出了極為嚴(yán)格的要求：在某些情況下，其余弦滾降系數(shù)出了極為嚴(yán)格的要求：在某些情況下，其余弦滾降系數(shù)應(yīng)低至應(yīng)低至0.10.1?，F(xiàn)

11、已可做到?，F(xiàn)已可做到0.20.2左右。左右。2022年5月6日ECUST82. 2. 網(wǎng)格編碼調(diào)制及維特比檢測技術(shù)網(wǎng)格編碼調(diào)制及維特比檢測技術(shù) 為降低系統(tǒng)誤碼率，必須采用復(fù)雜的糾錯(cuò)編碼技術(shù)，為降低系統(tǒng)誤碼率，必須采用復(fù)雜的糾錯(cuò)編碼技術(shù)，但由此會導(dǎo)致頻帶利用率的下降。為了解決這個(gè)問題，但由此會導(dǎo)致頻帶利用率的下降。為了解決這個(gè)問題，可采用網(wǎng)格編碼調(diào)制（可采用網(wǎng)格編碼調(diào)制（TCMTCM）技術(shù)。采用）技術(shù)。采用TCMTCM技術(shù)需利用技術(shù)需利用維特比算法解碼。在高速數(shù)字信號傳輸中，應(yīng)用這種解維特比算法解碼。在高速數(shù)字信號傳輸中，應(yīng)用這種解碼算法難度較大。碼算法難度較大。3. 3. 自適應(yīng)時(shí)域均衡技術(shù)自

12、適應(yīng)時(shí)域均衡技術(shù) 使用高性能、全數(shù)字化二維時(shí)域均衡技術(shù)減少碼間使用高性能、全數(shù)字化二維時(shí)域均衡技術(shù)減少碼間干擾、正交干擾及多徑衰落的影響。干擾、正交干擾及多徑衰落的影響。 2022年5月6日ECUST94. 4. 多載波并聯(lián)傳輸多載波并聯(lián)傳輸 多載波并聯(lián)傳輸可顯著降低發(fā)信碼元的速率，減少多載波并聯(lián)傳輸可顯著降低發(fā)信碼元的速率，減少傳播色散的影響。運(yùn)用雙載波并聯(lián)傳輸可使瞬斷率降低傳播色散的影響。運(yùn)用雙載波并聯(lián)傳輸可使瞬斷率降低到原來的到原來的1/101/10。5. 5. 其它技術(shù)其它技術(shù) 如多重空間分集接收、發(fā)信功放非線性預(yù)校正、自如多重空間分集接收、發(fā)信功放非線性預(yù)校正、自適應(yīng)正交極化干擾消除

13、電路等。適應(yīng)正交極化干擾消除電路等。 2022年5月6日ECUST10（四）（四）微波中繼通信的概念微波中繼通信的概念 在無線電通信系統(tǒng)中，短波在無線電通信系統(tǒng)中，短波(2(230MHz)30MHz)和微波波段均和微波波段均可用作長距離通信。但是，短波波段的帶寬十分有限，且可用作長距離通信。但是，短波波段的帶寬十分有限，且電波傳播電波傳播特特性不穩(wěn)定。而微波波段可以利用的頻帶很寬，性不穩(wěn)定。而微波波段可以利用的頻帶很寬，傳輸特性也比較穩(wěn)定。因此，利用微波作傳輸載波的微波傳輸特性也比較穩(wěn)定。因此，利用微波作傳輸載波的微波通信系統(tǒng)是一種容量大、質(zhì)量高的通信系統(tǒng)，它是當(dāng)前世通信系統(tǒng)是一種容量大、質(zhì)量

14、高的通信系統(tǒng)，它是當(dāng)前世界各國采用的干線通信方式之一。界各國采用的干線通信方式之一。 由于微波在空間的直線傳播特性，考慮到地球表面的由于微波在空間的直線傳播特性，考慮到地球表面的曲率半徑，天線有適當(dāng)高度的兩個(gè)站之間的通信距離通常曲率半徑，天線有適當(dāng)高度的兩個(gè)站之間的通信距離通常只有只有50km50km左右。對于長距離的微波通信系統(tǒng)，傳輸線路中左右。對于長距離的微波通信系統(tǒng)，傳輸線路中必須有多個(gè)中繼站，如圖必須有多個(gè)中繼站，如圖3-13-1所示。比如所示。比如2500km2500km的通信線的通信線路大約需要路大約需要5050個(gè)中繼接力站。個(gè)中繼接力站。2022年5月6日ECUST11圖圖3-1

15、 3-1 微波中繼系統(tǒng)微波中繼系統(tǒng) 2022年5月6日ECUST12 與光纖或同軸電纜等地面通信線路相比，微波中繼線與光纖或同軸電纜等地面通信線路相比，微波中繼線路的建設(shè)具有投資省、建線快和路的建設(shè)具有投資省、建線快和靈活靈活( (受地理?xiàng)l件限制小受地理?xiàng)l件限制小) )等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)根據(jù)CCIR(CCIR(國際無線電咨詢委員會國際無線電咨詢委員會) )的建議，微波中繼的建議，微波中繼通信所采用的頻段主要有通信所采用的頻段主要有2 2，4 4，6 6，7 7，8 8，1111，1313和和18GHz(18GHz(干兆赫干兆赫) )。我國目前多采用。我國目前多采用2 2和和4GHz4GHz

16、。也有專門用于。也有專門用于傳送電視節(jié)目的傳送電視節(jié)目的8GHz8GHz微波線路。微波線路。 在微波中繼通信發(fā)展的初期，建立的系統(tǒng)主要是模擬在微波中繼通信發(fā)展的初期，建立的系統(tǒng)主要是模擬通信系統(tǒng)。由于數(shù)字通信的諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來數(shù)字微波中通信系統(tǒng)。由于數(shù)字通信的諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來數(shù)字微波中繼系統(tǒng)的發(fā)展很快。在日本，數(shù)字微波系統(tǒng)已占整個(gè)微波繼系統(tǒng)的發(fā)展很快。在日本，數(shù)字微波系統(tǒng)已占整個(gè)微波系統(tǒng)的大部分。系統(tǒng)的大部分。2022年5月6日ECUST13 微波中繼系統(tǒng)既適合于長距離的中、大容量的干線通微波中繼系統(tǒng)既適合于長距離的中、大容量的干線通信信( (模擬系統(tǒng)的模擬系統(tǒng)的600600、18001800

17、個(gè)話路，數(shù)字系統(tǒng)的個(gè)話路，數(shù)字系統(tǒng)的34Mb/s34Mb/s，140Mb/s140Mb/s三、四次群三、四次群) )，也可用于小容量的短距離通信。，也可用于小容量的短距離通信。 我國我國19941994年已建成三萬多公里的國家微波通信干線。年已建成三萬多公里的國家微波通信干線。多數(shù)省、自治區(qū)還建立了地區(qū)性的微波通信網(wǎng)和以傳送廣多數(shù)省、自治區(qū)還建立了地區(qū)性的微波通信網(wǎng)和以傳送廣播電視節(jié)目為主的微波線路。此外，電力、鐵道、石油和播電視節(jié)目為主的微波線路。此外，電力、鐵道、石油和煤炭等部門還建立了一些專用的微波通信線路。煤炭等部門還建立了一些專用的微波通信線路。 2022年5月6日ECUST14（一

18、）天線高度與傳播距離（一）天線高度與傳播距離 由于微波的直線傳播和地球表面的彎曲，因而在天由于微波的直線傳播和地球表面的彎曲，因而在天線高度線高度h h一定時(shí)，最大視距傳播距離一定時(shí)，最大視距傳播距離d d也就隨之確定了。也就隨之確定了。我們可利用圖我們可利用圖3-23-2來求來求h h與與d d之間的關(guān)系。顯然，之間的關(guān)系。顯然， 為為 1d11Rd （3-13-1） 其中，其中，R R為地球半徑，為地球半徑，6378km6378km； 為圓心角為圓心角( (單位弧度單位弧度) )，它可表示為它可表示為 1RRhRarctg2211)( （3-23-2） 2022年5月6日ECUST15 圖

19、圖3-2 3-2 視距與天線高度視距與天線高度 2022年5月6日ECUST16由于由于 ，所以，所以 。而。而 時(shí)，時(shí)， ，所以有，所以有 ，于是于是 （3-33-3） 同理可得同理可得 （3-43-4） 因此，最大傳播距離因此，最大傳播距離d d為為 1hR Rharctg/211 1 XXarctgX Rh /211 112Rhd 222Rhd )()()(57. 3)(2212121kmmhmhhhRddd （3-53-5） 比如，當(dāng)比如，當(dāng) 時(shí)，時(shí)，d d50km50km。 mhh5021 2022年5月6日ECUST17（二）自由空間傳播損耗（二）自由空間傳播損耗 自由空間傳播損耗

20、由式自由空間傳播損耗由式(2-6)(2-6)確定。式中的確定。式中的r r在微波在微波中繼視距傳播為通信距離中繼視距傳播為通信距離d d。 在實(shí)際通信系統(tǒng)中，天線是有方向性的，并用在實(shí)際通信系統(tǒng)中，天線是有方向性的，并用“天天線增益線增益”來表示。對于發(fā)射天線來說，它是天線在某一來表示。對于發(fā)射天線來說，它是天線在某一個(gè)方向上每單位立體角的發(fā)射功率，和無方向天線每單個(gè)方向上每單位立體角的發(fā)射功率，和無方向天線每單位立體角發(fā)射功率之比。也就是說，發(fā)射天線增益位立體角發(fā)射功率之比。也就是說，發(fā)射天線增益( (用用 表示表示) )是該天線在所考慮方向上輻射功率比無方向天線在是該天線在所考慮方向上輻射

21、功率比無方向天線在該方向上輻射功率所增加的倍數(shù)或分貝數(shù)。對于接收天該方向上輻射功率所增加的倍數(shù)或分貝數(shù)。對于接收天線來說，天線增益線來說，天線增益 是接收到的功率與天線為無方向是接收到的功率與天線為無方向天線時(shí)接收到的功率的倍數(shù)或分貝數(shù)。天線時(shí)接收到的功率的倍數(shù)或分貝數(shù)。 TGRG2022年5月6日ECUST18微波通信系統(tǒng)中，通常采用卡塞格倫天線，其增益為微波通信系統(tǒng)中，通常采用卡塞格倫天線，其增益為 DLTGRGRTRTDGGLMHzfkmdGGdBLlg10lg10)(lg20)(lg20lg10lg1044.32)( 在考慮到發(fā)射天線增益在考慮到發(fā)射天線增益 和接收天線增益和接收天線增

22、益 后，這種后，這種有方向性的傳播損耗有方向性的傳播損耗 為為 （3-63-6） （3-73-7） 2 DnG其中其中D D為拋物面天線直徑；為拋物面天線直徑；n n為天線效率，可取為天線效率，可取0.60.6左右左右； 為電波波長。對于為電波波長。對于2GHz( 2GHz( 15cm)15cm)的的3m3m天線，增益天線，增益約為約為3333dBdB。 微波的自由空間傳播除上述損耗之外，還要受到大微波的自由空間傳播除上述損耗之外，還要受到大氣和地面的影響，下面分別進(jìn)行討論。氣和地面的影響，下面分別進(jìn)行討論。 2022年5月6日ECUST19（三）大氣效應(yīng)（三）大氣效應(yīng) 大氣對電波傳輸?shù)挠绊懼?/p>

23、要表現(xiàn)在大氣對電波傳輸?shù)挠绊懼饕憩F(xiàn)在吸收損耗吸收損耗，降雨降雨引引起的損耗和起的損耗和大氣折射大氣折射三個(gè)方面。三個(gè)方面。 大氣對頻率在大氣對頻率在12GHz12GHz以下電波的吸收附加損耗很小，以下電波的吸收附加損耗很小，在在50km50km的跨距時(shí)小于的跨距時(shí)小于1dB1dB，與自由空間傳播損耗相比可以，與自由空間傳播損耗相比可以忽略。忽略。 在傳播途徑中的雨、雪或濃霧將使電波產(chǎn)生散射，引在傳播途徑中的雨、雪或濃霧將使電波產(chǎn)生散射，引起附加損耗。但在起附加損耗。但在10GHz10GHz以下的頻段并不特別嚴(yán)重，通常以下的頻段并不特別嚴(yán)重，通常只有只有l(wèi) l3dB3dB。對于高于。對于高于1

24、0GHz10GHz的通信系統(tǒng)，雨衰必須予以的通信系統(tǒng)，雨衰必須予以特別的考慮。特別的考慮。 2022年5月6日ECUST20 大氣折射是由于空氣的折射率大氣折射是由于空氣的折射率( )( )隨高度隨高度( )( )的的變化而產(chǎn)生的。此時(shí)，電波傳播路徑不再是直線而產(chǎn)生彎變化而產(chǎn)生的。此時(shí)，電波傳播路徑不再是直線而產(chǎn)生彎曲。不同氣候條件時(shí)，曲。不同氣候條件時(shí)， 的變化很大。當(dāng)?shù)淖兓艽?。?dāng) 為為正時(shí)，電波傳播路徑將向下低垂，此時(shí)的傳播路徑有可能正時(shí)，電波傳播路徑將向下低垂，此時(shí)的傳播路徑有可能被地面障礙物所阻擋而造成嚴(yán)重的衰落。被地面障礙物所阻擋而造成嚴(yán)重的衰落。 hdhddhd2022年5月6日

25、ECUST21（四）地面效應(yīng)（四）地面效應(yīng) 電波傳播受地面的影響主要表現(xiàn)在障礙物阻擋引起電波傳播受地面的影響主要表現(xiàn)在障礙物阻擋引起的附加衰耗和平滑地面反射引起的多徑傳播，進(jìn)而產(chǎn)生的附加衰耗和平滑地面反射引起的多徑傳播，進(jìn)而產(chǎn)生接收信號的干涉衰落。接收信號的干涉衰落。 1 1費(fèi)涅爾半徑和余隙費(fèi)涅爾半徑和余隙 在電波傳播中，當(dāng)波束中心線剛好擦過障礙物時(shí)，在電波傳播中，當(dāng)波束中心線剛好擦過障礙物時(shí)，電波也會受到阻擋衰落。為了避免或減小阻擋衰落，設(shè)電波也會受到阻擋衰落。為了避免或減小阻擋衰落，設(shè)計(jì)的電波傳播路徑在最壞大氣條件時(shí)仍離障礙物頂部有計(jì)的電波傳播路徑在最壞大氣條件時(shí)仍離障礙物頂部有足夠的足夠

26、的“余隙余隙”，如圖，如圖3-33-3所示的所示的 h hc c 。 2022年5月6日ECUST22圖圖3-3 3-3 余隙示意圖余隙示意圖 2022年5月6日ECUST23 為了確定余隙，利用費(fèi)涅爾繞射原理。在工程設(shè)計(jì)為了確定余隙，利用費(fèi)涅爾繞射原理。在工程設(shè)計(jì)中，可利用附加衰減與費(fèi)涅爾相對余隙之間的關(guān)系曲線中，可利用附加衰減與費(fèi)涅爾相對余隙之間的關(guān)系曲線 ( (如圖如圖3-43-4所示所示) )。 2121211 ddddh圖圖3-4 3-4 阻擋損耗和相對余隙的關(guān)系阻擋損耗和相對余隙的關(guān)系 2022年5月6日ECUST24 2 2地面反射地面反射 電波在較平滑的地面電波在較平滑的地面(

27、 (如水面、沙漠、草原及小塊平如水面、沙漠、草原及小塊平地等地等) )將產(chǎn)生強(qiáng)的鏡面反射。電波經(jīng)過這一反射路徑也可將產(chǎn)生強(qiáng)的鏡面反射。電波經(jīng)過這一反射路徑也可到達(dá)接收天線，形成多徑傳播。也就是說，接收信號是到達(dá)接收天線，形成多徑傳播。也就是說，接收信號是來自于直射波和反射波信號的疊加干涉。合成的場強(qiáng)與來自于直射波和反射波信號的疊加干涉。合成的場強(qiáng)與地面反射系數(shù)和由于不同路徑延時(shí)差造成的兩干涉信號地面反射系數(shù)和由于不同路徑延時(shí)差造成的兩干涉信號間的相位差有關(guān)。當(dāng)來自不同路徑信號相位相同時(shí)，合間的相位差有關(guān)。當(dāng)來自不同路徑信號相位相同時(shí)，合成信號增強(qiáng)；而相位相反時(shí)，相互抵成信號增強(qiáng)；而相位相反時(shí)，

28、相互抵消消。由于反射系數(shù)。由于反射系數(shù)隨地面條件而改變，反射點(diǎn)也可能不一樣隨地面條件而改變，反射點(diǎn)也可能不一樣( (使多徑信號相使多徑信號相位差變化位差變化) )，因此接收的合成信號電平將起伏不定。形成，因此接收的合成信號電平將起伏不定。形成所謂所謂多徑干涉型衰落多徑干涉型衰落。 2022年5月6日ECUST25（五）衰落、電平儲備與分集接收（五）衰落、電平儲備與分集接收 在微波中繼系統(tǒng)中，視距傳播的電波存在衰落現(xiàn)象。直在微波中繼系統(tǒng)中，視距傳播的電波存在衰落現(xiàn)象。直射波的衰落和多徑射波的衰落和多徑( (干涉性干涉性) )衰落是其兩個(gè)主要的原因。衰落是其兩個(gè)主要的原因。 當(dāng)大氣條件改變時(shí)，折射

29、特性當(dāng)大氣條件改變時(shí)，折射特性 也將變化?？墒怪币矊⒆兓??？墒怪鄙洳ǖ膫鞑ヂ窂絿?yán)重偏離正常路徑，可產(chǎn)生兩個(gè)后果：射波的傳播路徑嚴(yán)重偏離正常路徑，可產(chǎn)生兩個(gè)后果： (1)(1)發(fā)射波的主瓣不再對準(zhǔn)接收天線，接收信號功率下降發(fā)射波的主瓣不再對準(zhǔn)接收天線，接收信號功率下降( (對于小跨距、低增益天線可能不是嚴(yán)重問題，但對大跨距對于小跨距、低增益天線可能不是嚴(yán)重問題，但對大跨距和使用波束窄的高增益天線時(shí)會使接收功率明顯下降和使用波束窄的高增益天線時(shí)會使接收功率明顯下降) )； (2)(2)偏離后的電波可能被障礙物阻擋或部分阻擋，使接收偏離后的電波可能被障礙物阻擋或部分阻擋，使接收信號功率下降，甚至通信

30、中斷。信號功率下降，甚至通信中斷。這是直射波衰落的情況。這是直射波衰落的情況。 dhd2022年5月6日ECUST26 多徑衰落是微波中繼系統(tǒng)電波衰落的最主要的原因多徑衰落是微波中繼系統(tǒng)電波衰落的最主要的原因，除上述通常出現(xiàn)的地面反射路徑外，還有某些氣象條，除上述通常出現(xiàn)的地面反射路徑外，還有某些氣象條件下件下( (夜間低溫、早晨太陽出來后溫升較快，或高氣壓區(qū)夜間低溫、早晨太陽出來后溫升較快，或高氣壓區(qū)，靜海面等，靜海面等) )出現(xiàn)的大氣波導(dǎo)層反射路徑，以及通過大氣出現(xiàn)的大氣波導(dǎo)層反射路徑，以及通過大氣中局部不均勻體散射后到達(dá)接收端的電波路徑等，這些中局部不均勻體散射后到達(dá)接收端的電波路徑等，

31、這些路徑傳輸?shù)男盘柖紝⒃诮邮斩诵纬筛缮嫠ヂ洹Ｂ窂絺鬏數(shù)男盘柖紝⒃诮邮斩诵纬筛缮嫠ヂ洹?多徑干涉是多徑干涉是10GHz10GHz以下頻段視距傳播深衰落的主要原以下頻段視距傳播深衰落的主要原因。干涉合成信號的模因。干涉合成信號的模( (包絡(luò)包絡(luò)) )服從瑞利分布。在實(shí)際的服從瑞利分布。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中都是用經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算衰落深度等于和小于工程設(shè)計(jì)中都是用經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算衰落深度等于和小于某衰落儲備門限某衰落儲備門限F(dB)F(dB)的概率的概率( (即中斷率即中斷率) )U U 2022年5月6日ECUST271010FCBdfQAU 其中，其中，d d為路徑長度為路徑長度(km)(km)，而，

32、而f f為頻率為頻率(GHz)(GHz)，A A為氣候因?yàn)闅夂蛞蜃?，子，Q Q為地形因子，為地形因子，B B、C C為常數(shù)。為常數(shù)。 不同國家根據(jù)測試統(tǒng)計(jì)提出了系數(shù)的不同取值：不同國家根據(jù)測試統(tǒng)計(jì)提出了系數(shù)的不同取值：在日本在日本：B=1.2B=1.2，C=3.5C=3.5，A=0.97A=0.971010-9-9， Q=0.4Q=0.4（山區(qū)），（山區(qū)）， Q=1.0Q=1.0 （平原）平原） （3-93-9） 27221hhQ （海岸或跨海地區(qū)，（海岸或跨海地區(qū)，h1h1、h2h2為為天線相對水面高度，米）天線相對水面高度，米） 2022年5月6日ECUST28在美國在美國：B=1B=1，

33、C=3C=3 A=1 A=11010-6-6 ( (低緯度、海洋、內(nèi)陸高溫高濕區(qū)低緯度、海洋、內(nèi)陸高溫高濕區(qū)) )A=6A=61010-7-7 ( (大陸性氣候，中緯度島嶼區(qū)大陸性氣候，中緯度島嶼區(qū)) )A=3A=31010-7-7 ( (高緯度地區(qū)或干燥山區(qū)高緯度地區(qū)或干燥山區(qū)) )Q=3.35Q=3.35( (平滑地面，上限值平滑地面，上限值) )Q=1.0Q=1.0 ( (一般地面，中間值一般地面，中間值) )Q=0.27Q=0.27( (粗糙地面下限值粗糙地面下限值) ) 一般地面指一公里范圍內(nèi)地面高度標(biāo)準(zhǔn)偏差為一般地面指一公里范圍內(nèi)地面高度標(biāo)準(zhǔn)偏差為15.2m15.2m，平，平滑、粗

34、糙地面的偏差分別為滑、粗糙地面的偏差分別為 6m6m和和4242m m。 在在東北歐東北歐：B=1B=1，C=3.5C=3.5，A=1.4A=1.41010-8-8，Q=1 Q=1 2022年5月6日ECUST29 目前，我國還沒有一套可供工程設(shè)計(jì)使用的參數(shù)。目前，我國還沒有一套可供工程設(shè)計(jì)使用的參數(shù)。對于上述不同國家對于上述不同國家( (地區(qū)地區(qū)) )的參數(shù)的取值，以借鑒美國的的參數(shù)的取值，以借鑒美國的參數(shù)為宜。因?yàn)槊绹幍木暥?，國土面積，以及各類參數(shù)為宜。因?yàn)槊绹幍木暥龋瑖撩娣e，以及各類氣候和地形條件與我國情況更接近。氣候和地形條件與我國情況更接近。 例例 對于對于4GHZ4GHZ

35、的微波中繼系統(tǒng)，若中繼長度的微波中繼系統(tǒng)，若中繼長度d=50kmd=50km要要求的中斷率低于求的中斷率低于0.00250.0025，求出不同氣候、地形條件時(shí)，求出不同氣候、地形條件時(shí)所需的衰落儲備。所需的衰落儲備。解解 采用美國所慣用的系數(shù)，分別求低緯度海洋采用美國所慣用的系數(shù)，分別求低緯度海洋( (平滑地平滑地面面) )和干燥山區(qū)（粗糙地面）的衰落儲備。由公式和干燥山區(qū)（粗糙地面）的衰落儲備。由公式(3-9)(3-9)可得可得 2022年5月6日ECUST30UdAQfdBFCBlg10)( 已知已知B B1 1，C C3 3，f f4 4，d d5050（1 1）海洋）海洋( (平滑地面

36、平滑地面) )： A=1A=11010-6-6 ，Q=3.35Q=3.35代入上式可得：代入上式可得： F=48.3dBF=48.3dB（2 2）干燥山區(qū)（粗糙地面）：）干燥山區(qū)（粗糙地面）： A=3A=31010-7-7 ，Q=0.27Q=0.27代入上式可得：代入上式可得： F=32.1dBF=32.1dB通常，系統(tǒng)設(shè)備能力有通常，系統(tǒng)設(shè)備能力有303040dB40dB的電平儲備量、對于一的電平儲備量、對于一般的地形和氣候可以滿足要求。但對于沿海或高溫高濕般的地形和氣候可以滿足要求。但對于沿海或高溫高濕地區(qū)，存在嚴(yán)重的深衰落，上述儲備量是不能滿足要求地區(qū)，存在嚴(yán)重的深衰落，上述儲備量是不能

37、滿足要求的，即不能保證給定的中斷率。的，即不能保證給定的中斷率。 2022年5月6日ECUST31 為了在深衰落嚴(yán)重的地區(qū)保證正常通信，進(jìn)一步提為了在深衰落嚴(yán)重的地區(qū)保證正常通信，進(jìn)一步提高設(shè)備能力是不經(jīng)濟(jì)的，而通常是采用分集接收的方法高設(shè)備能力是不經(jīng)濟(jì)的，而通常是采用分集接收的方法來克服衰落。來克服衰落。 分集是利用多個(gè)接收機(jī)分集是利用多個(gè)接收機(jī)( (或天線或天線) )，以獲得同一信號，以獲得同一信號的多個(gè)接收樣品，而且各樣品的衰落是互不相關(guān)的。然的多個(gè)接收樣品，而且各樣品的衰落是互不相關(guān)的。然后將各樣品按適當(dāng)方式合并后作為接收信號。由于各接后將各樣品按適當(dāng)方式合并后作為接收信號。由于各接收

38、信號收信號( (樣品樣品) )此起彼伏，相互補(bǔ)充，使合成的接收信號此起彼伏，相互補(bǔ)充，使合成的接收信號電平比較穩(wěn)定，可在很大程度上消除信號的衰落。電平比較穩(wěn)定，可在很大程度上消除信號的衰落。 分集的方式常用的有分集的方式常用的有空間分集空間分集、頻率分集頻率分集等，頻率等，頻率分集是用多個(gè)載頻通道傳送同一信號，以便收端獲得多分集是用多個(gè)載頻通道傳送同一信號，以便收端獲得多個(gè)接收信號樣品。這種方法降低了頻譜利用率。在微波個(gè)接收信號樣品。這種方法降低了頻譜利用率。在微波中繼系統(tǒng)中經(jīng)常采用的是空間分集。中繼系統(tǒng)中經(jīng)常采用的是空間分集。 2022年5月6日ECUST32 定義分集改善系數(shù)定義分集改善系

39、數(shù)I I表示無分集中斷率表示無分集中斷率 和有分集和有分集中斷率中斷率 之比之比 dnUUI/ nUdUFdSfI1 . 02310102 . 1 在不同高度安裝兩個(gè)天線可實(shí)現(xiàn)兩重空間分集。其在不同高度安裝兩個(gè)天線可實(shí)現(xiàn)兩重空間分集。其分集改善系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式為分集改善系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式為 其中，其中，S S為兩天線的垂直距離為兩天線的垂直距離(m)(m)，F(xiàn) F為系統(tǒng)設(shè)備的電平儲為系統(tǒng)設(shè)備的電平儲備。比如，備。比如，f=4GHzf=4GHz，S=9mS=9m，d=50kmd=50km，若，若F=30dBF=30dB，則，則I=9dBI=9dB；而；而F=35dBF=35dB時(shí)，時(shí)，I=14dBI=

40、14dB。 （3-103-10） （3-113-11） 2022年5月6日ECUST33（一一）模擬微波中繼通信系統(tǒng)的組成模擬微波中繼通信系統(tǒng)的組成 微波中繼通信系統(tǒng)的通信距離可長達(dá)數(shù)千甚至上萬微波中繼通信系統(tǒng)的通信距離可長達(dá)數(shù)千甚至上萬公里，它是由站距約公里，它是由站距約50km50km的許多中繼站連接起來的。在的許多中繼站連接起來的。在整個(gè)系統(tǒng)中包括有各種類型的微波通信站。圖整個(gè)系統(tǒng)中包括有各種類型的微波通信站。圖3-53-5為模擬為模擬微波中繼系統(tǒng)終端和中繼站方框圖。微波中繼系統(tǒng)終端和中繼站方框圖。 模擬微波中繼系統(tǒng)的終端模擬微波中繼系統(tǒng)的終端( (見圖見圖3-5(a)3-5(a)是載波

41、機(jī)。是載波機(jī)。在發(fā)端，載波機(jī)提供頻分復(fù)用的模擬多話路的群信號。在發(fā)端，載波機(jī)提供頻分復(fù)用的模擬多話路的群信號。而在收端，載波機(jī)接收從微波機(jī)來的群路信號，并完成而在收端，載波機(jī)接收從微波機(jī)來的群路信號，并完成多路信號的分路任務(wù)。多路信號的分路任務(wù)。 2022年5月6日ECUST34圖圖3-5 3-5 模擬微波通信系統(tǒng)的終端站和中繼站模擬微波通信系統(tǒng)的終端站和中繼站R R：接收設(shè)備，：接收設(shè)備，T T：發(fā)送設(shè)備，：發(fā)送設(shè)備，D D：解調(diào)器，：解調(diào)器，M M：調(diào)制器：調(diào)制器 2022年5月6日ECUST35 除中繼站以外，各類站中都裝有中頻切換設(shè)備。為除中繼站以外，各類站中都裝有中頻切換設(shè)備。為了保

42、證系統(tǒng)的暢通，所用的波道都有備份，若工作波道了保證系統(tǒng)的暢通，所用的波道都有備份，若工作波道出現(xiàn)故障，在判明備用信道的可用性之后，將自動(dòng)切換出現(xiàn)故障，在判明備用信道的可用性之后，將自動(dòng)切換到備用波道工作。到備用波道工作。 微波中繼系統(tǒng)中發(fā)送和接收信道都是通過雙工器共微波中繼系統(tǒng)中發(fā)送和接收信道都是通過雙工器共用一副天線的。通常用用一副天線的。通常用2m2m左右口徑的拋物面天線。左右口徑的拋物面天線。 在整個(gè)微波中繼的長距離線路中，某些站需要有一在整個(gè)微波中繼的長距離線路中，某些站需要有一定數(shù)量的話路定數(shù)量的話路( (比如，若干個(gè)比如，若干個(gè)6060路路“超群超群”) )上和下，以上和下，以便區(qū)

43、間的通信。此時(shí)，需要設(shè)備分路站。在主站便區(qū)間的通信。此時(shí)，需要設(shè)備分路站。在主站( (樞紐站樞紐站) )中，還要設(shè)置載波機(jī)中，還要設(shè)置載波機(jī)(“(“超群超群”的調(diào)制解調(diào)等的調(diào)制解調(diào)等) )。 2022年5月6日ECUST36 圖圖 3-63-6示出了常用的變頻式發(fā)信機(jī)從載波機(jī)來的示出了常用的變頻式發(fā)信機(jī)從載波機(jī)來的群路信號放大后在中頻群路信號放大后在中頻( (一般為一般為7070或或140MHz)140MHz)進(jìn)行調(diào)頻，進(jìn)行調(diào)頻，再通過混頻得到微波信號，經(jīng)過行波管功率放大器后即再通過混頻得到微波信號，經(jīng)過行波管功率放大器后即可發(fā)射。由于模擬微波系統(tǒng)采用的是頻分多路復(fù)用，調(diào)可發(fā)射。由于模擬微波系

44、統(tǒng)采用的是頻分多路復(fù)用，調(diào)制是調(diào)頻，所以常以制是調(diào)頻，所以常以FDMFDMFMFM來表示其制式。來表示其制式。圖圖3-6 3-6 變頻式發(fā)信機(jī)變頻式發(fā)信機(jī) 2022年5月6日ECUST37 圖圖3-73-7是常用的外差式接收機(jī)方框圖。來自天饋線的是常用的外差式接收機(jī)方框圖。來自天饋線的接收微波信號經(jīng)低噪聲放大接收微波信號經(jīng)低噪聲放大( (圖圖中沒有畫出中沒有畫出) )后，混頻變后，混頻變換至中頻信號，并在中頻進(jìn)行放大，然后經(jīng)限幅、鑒頻換至中頻信號，并在中頻進(jìn)行放大，然后經(jīng)限幅、鑒頻，成為群路信號，經(jīng)放大后送至終端載波機(jī)。，成為群路信號，經(jīng)放大后送至終端載波機(jī)。 圖圖3-7 3-7 外差式接收機(jī)

45、外差式接收機(jī) 2022年5月6日ECUST38（二二）數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的組成數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的組成 數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)中的各種類型微波站與圖數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)中的各種類型微波站與圖3-53-5的模擬系統(tǒng)基本相同，只是微波站的終端機(jī)不是頻分多的模擬系統(tǒng)基本相同，只是微波站的終端機(jī)不是頻分多路復(fù)用的載波機(jī)，而是時(shí)分多路復(fù)用的路復(fù)用的載波機(jī)，而是時(shí)分多路復(fù)用的PCMPCM或或DMDM終端機(jī)。終端機(jī)。我國曾參照國際電報(bào)電話咨詢委員會建議制定了我國我國曾參照國際電報(bào)電話咨詢委員會建議制定了我國數(shù)字微波的數(shù)字微波的PCMPCM與與DMDM傳輸系列，見表傳輸系列，見表3-13-1所示。所示。 2

46、022年5月6日ECUST39表表3-1 3-1 數(shù)字微波中繼通信傳輸系列數(shù)字微波中繼通信傳輸系列 分級分級速率速率標(biāo)稱路數(shù)標(biāo)稱路數(shù)四次群四次群三次群三次群二次群二次群基基 群群子群子群1 1子群子群2 2139.264139.264Mb/sMb/s34.36334.363Mb/sMb/s8.4488.448Mb/sMb/s2.048 2.048 Mb/sMb/s1.024 1.024 Mb/sMb/s512512kb/skb/s19201920路路PCMPCM480480路路PCMPCM120120路路PCMPCM3030路路PCMPCM或或6464路路DMDM3232路路DMDM1616路

47、路DMDM2022年5月6日ECUST40 在圖在圖3-83-8中示出了數(shù)字微波發(fā)射機(jī)方框圖（以移相鍵中示出了數(shù)字微波發(fā)射機(jī)方框圖（以移相鍵控控PSKPSK調(diào)制為例）。信碼輸入后首先經(jīng)過適當(dāng)?shù)拇a型變換調(diào)制為例）。信碼輸入后首先經(jīng)過適當(dāng)?shù)拇a型變換，然后在中頻調(diào)制器中對中頻載波進(jìn)行調(diào)制。對于小容，然后在中頻調(diào)制器中對中頻載波進(jìn)行調(diào)制。對于小容量量3030120120路路( (基群二次群基群二次群) )系統(tǒng)，多采用系統(tǒng)，多采用BPSKBPSK調(diào)制方式調(diào)制方式，中容量，中容量480480路路( (三次群三次群) )系統(tǒng)采用四系統(tǒng)采用四DQPSKDQPSK調(diào)制方式，而調(diào)制方式，而速率高達(dá)速率高達(dá)1401

48、40200Mb/s200Mb/s的大容量（四次群）系統(tǒng)，一般的大容量（四次群）系統(tǒng)，一般采用采用16QAM16QAM調(diào)制。中頻已調(diào)信號經(jīng)過上變頻器后轉(zhuǎn)換為微調(diào)制。中頻已調(diào)信號經(jīng)過上變頻器后轉(zhuǎn)換為微波頻率，經(jīng)微波功率放大和濾波后饋送至天線進(jìn)行發(fā)射波頻率，經(jīng)微波功率放大和濾波后饋送至天線進(jìn)行發(fā)射。為了提高微波功率放大器效率，總是希望放大器工作。為了提高微波功率放大器效率，總是希望放大器工作在近于飽和點(diǎn)。然而，此時(shí)，放大器的非線性將帶來兩在近于飽和點(diǎn)。然而，此時(shí)，放大器的非線性將帶來兩個(gè)方面的問題：個(gè)方面的問題： 2022年5月6日ECUST41圖圖3-8 3-8 數(shù)字發(fā)射機(jī)原理方框圖數(shù)字發(fā)射機(jī)原理

49、方框圖 2022年5月6日ECUST42 (1)(1)帶限的信號經(jīng)過非線性放大器后，頻譜將向帶外帶限的信號經(jīng)過非線性放大器后，頻譜將向帶外擴(kuò)展，勢必增加對鄰近波道的干擾；擴(kuò)展，勢必增加對鄰近波道的干擾； (2)(2)由于非線性畸變，使符號間干擾增加誤碼性能由于非線性畸變，使符號間干擾增加誤碼性能惡化惡化( (對于模擬微波系統(tǒng)，非線性交調(diào)失真將產(chǎn)生串話，對于模擬微波系統(tǒng)，非線性交調(diào)失真將產(chǎn)生串話，使信噪比下降使信噪比下降) )。需要特別指出的是，對大容量系統(tǒng)采用。需要特別指出的是，對大容量系統(tǒng)采用的高效調(diào)制方式如的高效調(diào)制方式如(16QAM(16QAM等等) )，由于已調(diào)信號包絡(luò)的較大，由于已調(diào)

50、信號包絡(luò)的較大起伏，對放大器的非線性要求更高。在微波功率放大器起伏，對放大器的非線性要求更高。在微波功率放大器( (行波管放大器行波管放大器) )的線行化方面，除基帶數(shù)字式預(yù)畸和中頻的線行化方面，除基帶數(shù)字式預(yù)畸和中頻或微波頻段上進(jìn)行補(bǔ)償外，常用的方法是回退法，即利用或微波頻段上進(jìn)行補(bǔ)償外，常用的方法是回退法，即利用大功率放大器，限制輸入功率，使之工作在離飽和點(diǎn)低一大功率放大器，限制輸入功率，使之工作在離飽和點(diǎn)低一定電平數(shù)值的狀態(tài)。定電平數(shù)值的狀態(tài)。2022年5月6日ECUST43 比如，日本比如，日本NTTNTT公司的公司的4 45 56L-DI6L-DI系統(tǒng)。數(shù)碼率為系統(tǒng)。數(shù)碼率為200M

51、b200Mbs s，采用，采用16QAM16QAM調(diào)制，發(fā)射機(jī)采用調(diào)制，發(fā)射機(jī)采用GaAsFFTGaAsFFT功放，額功放，額定輸出定輸出4040dBmdBm( (即即10W)10W)，而正常工作輸出功率為，而正常工作輸出功率為3232dBmdBm(1.6W)(1.6W)，輸出回退的，輸出回退的8 8dBdB。 又如美國又如美國HARRISHARRIS公司的公司的2GHz2GHz16QAM16QAM數(shù)字微波系統(tǒng)，數(shù)字微波系統(tǒng)，用輸出飽和功率用輸出飽和功率20W20W的行波管放大器，而實(shí)際系統(tǒng)輸出功的行波管放大器，而實(shí)際系統(tǒng)輸出功率為率為2W2W，即輸出回退，即輸出回退1010dBdB。 202

52、2年5月6日ECUST44 在圖在圖3-93-9上示出了數(shù)字微波接收設(shè)備方框圖，來自天上示出了數(shù)字微波接收設(shè)備方框圖，來自天線的微弱的微波信號經(jīng)饋線、雙工器線的微弱的微波信號經(jīng)饋線、雙工器( (天線共用器天線共用器) )后進(jìn)后進(jìn)入微波濾波器，以便抑制鄰道干擾，選出信號。經(jīng)過低入微波濾波器，以便抑制鄰道干擾，選出信號。經(jīng)過低噪聲放大后，再與本振信號進(jìn)行混頻噪聲放大后，再與本振信號進(jìn)行混頻( (下變頻下變頻) )，變換成，變換成中頻信號。中頻系統(tǒng)應(yīng)提供足夠的增益，并有自動(dòng)增益中頻信號。中頻系統(tǒng)應(yīng)提供足夠的增益，并有自動(dòng)增益控制功能。中頻濾波器主要決定了接收信道帶寬和頻率控制功能。中頻濾波器主要決定

53、了接收信道帶寬和頻率響應(yīng)。解調(diào)系統(tǒng)的解調(diào)方式由具體采用的調(diào)制方法而定響應(yīng)。解調(diào)系統(tǒng)的解調(diào)方式由具體采用的調(diào)制方法而定，。圖中畫出的是微波中繼系統(tǒng)中通常采用的相干解調(diào)，。圖中畫出的是微波中繼系統(tǒng)中通常采用的相干解調(diào)方式。解調(diào)后的信號經(jīng)判決后再生輸出信碼。方式。解調(diào)后的信號經(jīng)判決后再生輸出信碼。 2022年5月6日ECUST45圖圖3-9 3-9 數(shù)字微波接收機(jī)組成數(shù)字微波接收機(jī)組成 2022年5月6日ECUST46（三三）中繼方式中繼方式 在微波中繼線路中，有大量的中繼站。中繼轉(zhuǎn)接的在微波中繼線路中，有大量的中繼站。中繼轉(zhuǎn)接的方式有多種，通常采用的是基帶轉(zhuǎn)接、中頻轉(zhuǎn)接和微波方式有多種，通常采用的

54、是基帶轉(zhuǎn)接、中頻轉(zhuǎn)接和微波轉(zhuǎn)接三種。模擬和數(shù)字微波系統(tǒng)中繼方式僅基帶中繼略轉(zhuǎn)接三種。模擬和數(shù)字微波系統(tǒng)中繼方式僅基帶中繼略有不同，其他基本相同?，F(xiàn)分述如下：有不同，其他基本相同?，F(xiàn)分述如下：1 1基帶轉(zhuǎn)接基帶轉(zhuǎn)接 在圖在圖3-10(a)3-10(a)中示出的是數(shù)字微波系統(tǒng)的基帶轉(zhuǎn)接方中示出的是數(shù)字微波系統(tǒng)的基帶轉(zhuǎn)接方式，由于解調(diào)后經(jīng)取樣判決恢復(fù)信碼再進(jìn)行轉(zhuǎn)接，所以式，由于解調(diào)后經(jīng)取樣判決恢復(fù)信碼再進(jìn)行轉(zhuǎn)接，所以又稱再生轉(zhuǎn)接。正如前面課程中所討論的，數(shù)字通信系又稱再生轉(zhuǎn)接。正如前面課程中所討論的，數(shù)字通信系統(tǒng)的再生中繼能有效地消除中繼段的噪聲積累。因此，統(tǒng)的再生中繼能有效地消除中繼段的噪聲積累。

55、因此，基帶的再生中繼是目前數(shù)字微波通信系統(tǒng)中最常用的一基帶的再生中繼是目前數(shù)字微波通信系統(tǒng)中最常用的一種中繼方式。種中繼方式。 2022年5月6日ECUST47圖圖3-10 3-10 中繼方式中繼方式 2022年5月6日ECUST48 在模擬微波系統(tǒng)中。接收機(jī)解調(diào)后的群路基帶信號在模擬微波系統(tǒng)中。接收機(jī)解調(diào)后的群路基帶信號直接送至發(fā)射機(jī)的調(diào)制器直接送至發(fā)射機(jī)的調(diào)制器( (也可通過分路機(jī)實(shí)現(xiàn)部分話路也可通過分路機(jī)實(shí)現(xiàn)部分話路的上、下的上、下) )。模擬系統(tǒng)中的基帶轉(zhuǎn)接有不利的方面：由于。模擬系統(tǒng)中的基帶轉(zhuǎn)接有不利的方面：由于調(diào)制調(diào)制解調(diào)器的接入解調(diào)器的接入( (與中頻和微波中繼方式相比較與中頻和

56、微波中繼方式相比較) )，使系統(tǒng)的可靠性降低，并使基帶的幅度和群延的頻率，使系統(tǒng)的可靠性降低，并使基帶的幅度和群延的頻率響應(yīng)惡化。所以模擬通信系統(tǒng)較少采用基帶轉(zhuǎn)接。響應(yīng)惡化。所以模擬通信系統(tǒng)較少采用基帶轉(zhuǎn)接。 應(yīng)當(dāng)指出，無論是數(shù)字還是模擬系統(tǒng)，只有基帶轉(zhuǎn)應(yīng)當(dāng)指出，無論是數(shù)字還是模擬系統(tǒng)，只有基帶轉(zhuǎn)接才能實(shí)現(xiàn)上、下話路?；鶐мD(zhuǎn)接可以是基帶群路信號接才能實(shí)現(xiàn)上、下話路?；鶐мD(zhuǎn)接可以是基帶群路信號轉(zhuǎn)接，也可以是經(jīng)載波機(jī)轉(zhuǎn)接，也可以是經(jīng)載波機(jī)( (數(shù)字分接設(shè)備數(shù)字分接設(shè)備) )后的音頻轉(zhuǎn)接后的音頻轉(zhuǎn)接。 2022年5月6日ECUST492 2中頻轉(zhuǎn)接中頻轉(zhuǎn)接 中頻轉(zhuǎn)接只將接收的微波信號混頗中頻轉(zhuǎn)接只將

57、接收的微波信號混頗( (下變賴下變賴) )變換至變換至中頻（中、小容量系統(tǒng)中頗為中頻（中、小容量系統(tǒng)中頗為70MHz70MHz，大容量為，大容量為140MHz140MHz）由中放提供足夠的增益，再送至發(fā)送設(shè)備的上變頻器，由中放提供足夠的增益，再送至發(fā)送設(shè)備的上變頻器，變換為微波頻率，經(jīng)功率放大后發(fā)射出去。變換為微波頻率，經(jīng)功率放大后發(fā)射出去。 由于電路中沒有調(diào)制由于電路中沒有調(diào)制解調(diào)器，且不帶來話路頻解調(diào)器，且不帶來話路頻率響應(yīng)的惡化，設(shè)備也簡單，所以是模擬系統(tǒng)常用轉(zhuǎn)接率響應(yīng)的惡化，設(shè)備也簡單，所以是模擬系統(tǒng)常用轉(zhuǎn)接方式。特別是用于傳送電視節(jié)目時(shí)，通常只在站端進(jìn)行方式。特別是用于傳送電視節(jié)目時(shí)

58、，通常只在站端進(jìn)行解調(diào)，因?yàn)椴噬娨曅盘枌φ{(diào)制解調(diào)引入的失真特別敏解調(diào)，因?yàn)椴噬娨曅盘枌φ{(diào)制解調(diào)引入的失真特別敏感。感。 2022年5月6日ECUST50圖圖3-10 3-10 中繼方式中繼方式 2022年5月6日ECUST51 3 3微波轉(zhuǎn)接微波轉(zhuǎn)接 中繼轉(zhuǎn)接接口是微波，由微波放大器提供足夠的增中繼轉(zhuǎn)接接口是微波，由微波放大器提供足夠的增益，由于微波轉(zhuǎn)接設(shè)備簡單，電源功耗低，也是一種實(shí)益，由于微波轉(zhuǎn)接設(shè)備簡單，電源功耗低，也是一種實(shí)用的轉(zhuǎn)接方式。用的轉(zhuǎn)接方式。 由于實(shí)際系統(tǒng)中天線發(fā)射的信號功率不是全在發(fā)射由于實(shí)際系統(tǒng)中天線發(fā)射的信號功率不是全在發(fā)射方向主瓣內(nèi)，背向旁瓣的信號功率不為零，引起

59、所謂方向主瓣內(nèi)，背向旁瓣的信號功率不為零，引起所謂“背背干擾背背干擾，考慮到發(fā)射信號功率與接收信號功率的懸，考慮到發(fā)射信號功率與接收信號功率的懸殊差別，僅僅依靠對天線背向耦合衰減指標(biāo)提出的要求殊差別，僅僅依靠對天線背向耦合衰減指標(biāo)提出的要求，是難以達(dá)到系統(tǒng)干擾指標(biāo)的。所以，需要中繼站發(fā)射，是難以達(dá)到系統(tǒng)干擾指標(biāo)的。所以，需要中繼站發(fā)射的載頻在接收載頻基礎(chǔ)上偏離的載頻在接收載頻基礎(chǔ)上偏離 ( (見圖見圖3-103-10，中繼站接，中繼站接收收 的頻率，發(fā)射的頻率，發(fā)射 的頻率的頻率) )，使這種背背干擾從同頻干擾，使這種背背干擾從同頻干擾變成異頻干擾，機(jī)內(nèi)濾波器將對這種干擾有抑制作用。變成異頻干

60、擾，機(jī)內(nèi)濾波器將對這種干擾有抑制作用。 f1f1f2022年5月6日ECUST52圖圖3-10 3-10 中繼方式中繼方式 2022年5月6日ECUST53（一）（一）PCM/TDMPCM/TDM復(fù)用方式復(fù)用方式 1. 1. PCMPCM 話音信號頻率：話音信號頻率：300300HzHz 3400Hz3400Hz 抽樣頻率：抽樣頻率：8kHz8kHz，周期：，周期：125125usus， 每采樣點(diǎn)用每采樣點(diǎn)用8bit8bit二進(jìn)制編碼，二進(jìn)制編碼， RbRb=8x8000=64kb/s=8x8000=64kb/s 2. TDM 2. TDM 把整個(gè)通信過程劃分成一個(gè)個(gè)基本的時(shí)間間隔，叫把整個(gè)通