第五章微波傳輸基本理論課件

1、第五章 微波傳輸基本理論內(nèi)容提要無線電波傳播的方式及特性微波傳輸衰落及抗衰落技術(shù) 微波傳輸系統(tǒng)及應用酵繼彎穎唇犁沙辱憨吉氛需眼磨拋雨跌逐恥僑謀拘滯魂乾絨掇渾稍澀否梢第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論各種波段波的特性長波的穿射能力最強，電磁波靠地波傳播，但其收發(fā)信天線的占用場地很大，常用于海上通信。中波比較穩(wěn)定，主要用于廣播。短波在傳輸過程中，碰到電離層會發(fā)生反射現(xiàn)象因而其傳輸距離很遠，故短波常用于遠距離通信或廣播。但極易受電離層變化的影響，信號會時強時弱。超短波的傳輸特性同光波一樣，是沿直線傳播的，要求通信雙方之間（兩微波站之間）沒有阻擋物，信號方能傳輸?shù)綄Ψ?。微波傳輸特性也和光波?/p>

2、樣，只能沿直線傳播即視距傳播，繞射能力弱，且在傳播中遇到不均勻的介質(zhì)時，將產(chǎn)生折射和反射。 變牙魚瑰房公騷瘁朗危翟恿郴?？副段疯F侈胃恥侶謀榴燴兌行澄嚴關(guān)沾靳第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.1 無線電波傳播的方式及特性5.1.1電波傳播所涉及到的地球大氣層 電波傳播會涉及到地球大氣層，地球上面的大氣層的結(jié)構(gòu)如圖。 對流層 平流層 電離層搬尉水怔樁悔鈔優(yōu)唁起傻鋁曉鹵磐磷貫吵固柿垃澎奸襲俺微三碗股裴綏佬第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論 大氣層的結(jié)構(gòu)寇茹硅瘦聶恰房下藉氯追任砂吩資篙硼蠢易棚蔓島不瓤位咸賴暖愛缽偏嗓第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.1.2無線電波

3、在空間的傳播模式 電磁波在其橫向平面中場值的大小和方向都不變，則稱為均勻平面波。為簡化起見，下面只討論均勻平面波在自由空間中的傳播情況。 在無邊界（開放）的無限空間中，電磁波的場結(jié)構(gòu)只有橫電磁波TEM。豎呂桿苗粉癥蠢纜乞箱綏咕賤間奈毫吉全瀉唇悉魂閡編蹄擬鑒訣攤焙店廣第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論513 無線電波傳播的方式及特性無線電波由發(fā)射天線輻射到空間的各區(qū)域后，可依不同的路徑到達接收天線處。5.1.3.1地表面波傳播地表波傳播 這是一種沿著地球表面?zhèn)鞑サ碾姶挪?，簡稱地表波。主要用在中、長波波段(廣播)。5.1.3.2 對流層電波傳播無線電波在低層大氣層對流層中的傳播就稱為對流

4、層電波傳播。按傳播機制區(qū)分，又可分為：直射波傳播、散射波傳播和地面反射波傳播。前岡含睦貿(mào)嗆都纖柯篇碌搬掂娠矗萌樓簇黨腋抓況徊計硒狙臥幻滌鐳綿柑第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論劫烴徒偶撾蟄綠標暫阻腫蹦歪肋癸服獻吝嘯杖兜疹奏路垂疚仙烷瓶亥郁讒第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論 1.直射波傳播 當收、發(fā)天線架設高度較高時，電波從發(fā)射天線直射到接收天線的傳播方式，亦可稱為視距傳播。一般用在超短波和微波波段，主要用于微波中繼通信、甚高頻和超高頻廣播、電視、雷達等業(yè)務。直射波傳播是最主要的無線電波傳播方式。2.散射波傳播 這種傳播主要是由于電磁波投射到大氣層（如對流層）中不均勻氣團上

5、時產(chǎn)生散射，特別適用于無法建立微波中繼站的地區(qū)，例如海島之間或需跨越湖泊、沙漠、雪山等的地區(qū)。3.地面反射波傳播 電波經(jīng)地面反射后到達接收地點的傳播方式。 賤陽迸竹酥設傻郡貢訖免該疫澄硝嘔盯膜藝搞恍系宵德盞袖績鄰屯蹦煌察第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.1.3.3電離層電波傳播無線電波經(jīng)電離層反射或散射后到達接收點的一種傳播方式。依傳播機制又可分為：電離層反射傳播、電離層散射傳播和流星電離余跡反（散）射傳播。5.1.3.4外大氣層及行星際空間電波傳播 貪鞋煩汲鎂辭勛歷靖渤他樹午鄰蝦慰仰番砍棺券八硫扭堤茍齲鄉(xiāng)孽舊吳賴第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.1.3.5電波傳播

6、的特性 電磁波的頻段或波長不同，其傳播方式和特點也不同,但有以下共同特性。1.電磁波在均勻媒質(zhì)中沿直線傳播 在均勻媒質(zhì)中，電磁波各射線的傳播速度相同 ,傳播方向不變 .2.輻射能量的擴散與吸收能量衰減 當電磁波離開天線后，便向四面八方擴散，隨著傳播距離增加，空間的電磁場就越來越弱 . 泵擒寺多逐他渣求沛譜岔吱契慌念理籠啡鞠首帛屯客涕盈顏暈投姥察查誕第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論假設發(fā)射天線置于自由空間（一個沒有能夠反射、折射、繞射、散射和吸收電磁波的無限大的真空中），若無方向性天線，輻射功率為PT瓦，則距離輻射源d米處的電場強度有效值為：上式表明，電場/磁場強度與傳播距離成反比，

7、當電波經(jīng)一段路徑傳播后，增加能量仍然會受到衰減，這是由于輻射能量的擴散而引起的。鋒知兩篇饒失跋端剮殷慚驚唬魯飾癌以季艾嵌墅賂留駱拋葦沂具框腥衙連第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論3.反射與折射 當電波由一種媒質(zhì)傳播到另一種媒質(zhì)時，在兩種媒質(zhì)的交界面上，傳播方向會發(fā)生改變，產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象。并遵守光學的折射和反射定律。 4.電波的干涉 由同一電波源所產(chǎn)生的電磁波，經(jīng)過不同的路徑到達某接收點場強由不同路徑的電波合成，這種現(xiàn)象叫做波的干涉，也稱作多徑效應。接收點的場強是由直射波和地面反射波合成的。5.繞射現(xiàn)象 電波在傳播過程中有一定的繞過障礙物的能力，這種現(xiàn)象稱為繞射賂醞簾等崎癱均笆烯蔽

8、糊暗了徘船驅(qū)腹勉俞棉脅孜昌袱哦缽色滯光炳懾忌第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.1.4傳輸媒質(zhì)對電波傳播的影響5.1.4.1傳播損耗1自由空間的傳播損耗自由空間傳播指天線周圍為無限大真空時的電波傳播，能量既不會被吸收，也不會產(chǎn)生反射和散射。此時的電波擴散損耗稱自由空間傳播損耗健桓偷逝廁凹凰袖貸八祟粕習最靖民韻甭抓蚤迫芝氫冤序肇娜慘琉倫軌辦第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論由電磁場理論可知，若無方向性（也稱全向天線）天線的輻射功率為 瓦時，則距輻射源d米處的電場強度和磁場強度有效值分別為：單位面積上的電波功率密度Ws為：Ws = PT /4d2（W/m2） 4d2_球體表面

9、積局桿佛聯(lián)暫釜勃是佩失條股忿債及烤牧澤耍漆顛傅構(gòu)然概耀棠浪疥閡越湘第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論PR若用發(fā)射天線增益為GT的有方向性天線取代無方向性天線，則上述公式應改寫為： （V/m） （A/m） （w/m） 接收天線獲取的電波功率等于該點的電波功率密度乘以接收天線的有效面積。即： 管控戍姐教蓬縛雨輿霞斯跳哼焙捕拘協(xié)毛澈男決滋藐啄很憎欽積運健馭澀第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論式中，為接收天線的有效面積，它與接收天線增益滿足下列關(guān)系： 式中， 為無方向性天線的有效面積?？傻茫?（5.1） 將輸入功率PT與輸出功率PR之比定義為含收發(fā)天線增益的自由空間信道的基本傳播損

10、耗LP： （5.2a） 烹?yún)^(qū)約漂拔埔沾憫鈣美庇天凳任央癢晚暫毀達螢脯鹿薪撈噶龔貳抽型拴級第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論將上式取對數(shù)得： 若收發(fā)天線增益為0 dB即GR=GT=1，則自由空間傳播損耗LP： 由上式可見，自由空間中電波傳播損耗與工作頻率f和傳播距離d成正比。當f或d增大一倍時，LP將會分別增加6 dB。LP反映了球面波的擴散損耗大小。 瘦檄鹼熔卉六截掘山材俏肅弱埔陷峨錫馬綿白邑藏煞宋礫涯謗剎摘鈉酣熊第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論例5-1：某微波傳輸信道，發(fā)射天線的增益為22dB，接收天線的的增益為18dB，收發(fā)距離為14500 km，載波中心頻率為5.9

11、04GHz求(1)該信道的基本傳輸損耗為多少? (2)若發(fā)射功率為25w,接收機的接收到的功率為多少?（2）接收機的接收到的功率為： 解（1）該信道的基本傳輸損耗為： 棉獨滌葵嘉凝闊蹦輔瘩噓晤膠夷頓緘紊袋怖倔企燦賃物鉑煩貯硯恿醉塔鑲第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論2實際空間的傳播損耗實際電波的傳播, 不同的傳播方式、傳播媒質(zhì)，信道的傳輸損耗不同。在傳播距離、工作頻率、發(fā)射天線、輸入功率PT和接收天線都相同的情況下，設接收點的實際場強為E，功率為 ，而自由空間場強為 、功率為 ，則信道的衰減因子A為：則實際空間的傳播損耗Lb為： 豌顆冊睹渤列溯雹縛讀糖址只蛛整獸蹋遲科部迸智諾簇墾寐鉛

12、峽彤陵堂聯(lián)第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.1.4.2 傳播衰落現(xiàn)象 衰落？一般是指信號電平隨時間的隨機起伏。按引起衰落的原因可以分為吸收型衰落：主要是由于傳播媒質(zhì)電參數(shù)的變化，使得信號在媒質(zhì)中的衰減發(fā)生相應的變化而引起的。這種衰落跟天氣有很大的關(guān)系，而且信號電平的變化緩慢，所以稱為慢衰落。此外，由地形起伏、建筑物及障礙物的遮蔽等引起的陰影衰落也稱慢衰落。干涉型衰落：主要是由于隨機多徑干涉現(xiàn)象引起的。這種衰落的信號電平變化很快，所以稱為快衰落。鋒庚爪儉投擊潭酷模激闊徐喬充較鋼襯鋸陵瑤薪駱瑣宗志巨綏戶鄖控重哦第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.1.4.3 傳播失真無線電

13、波通過媒質(zhì)會產(chǎn)生振幅失真和相位失真。產(chǎn)生失真的原因有兩個：一是隨機多徑傳輸效應，二是媒質(zhì)的色散效應。5.1.4.4 電波傳播方向的變化 箕角景乳恃盅騁緒姻外誠攔刀簇啦簡灰慘癬矛撐醫(yī)譜拷士停蘿央遷含保鞠第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論一條微波中繼信道是由終端站、中間站和再生中繼站、終點站及無線電波空間組成。終端站的任務是將復用設備送來的基帶信號，調(diào)制到微波頻段上并發(fā)射出去；或者反之。線路中間的中繼站的任務是完成微波信號的轉(zhuǎn)發(fā)和分路，又分為中間站、分路站和樞紐站。 5.2 微波傳播俯剛錄仇累肉色陶楊淵錄窟撕甄文腸泵懲絹涯劊銳隘鍛褲歡椿擯嗽映玖長第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理

14、論耪駛岸發(fā)仔閻擻梢刺莖仇真急項哲濱現(xiàn)紀皿爐暮棺鐐汞月臭抓這薩逐旅猜第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論微波在實際的空間傳播要受地面的影響和大氣的影響。5.2.1 地面對微波傳播的影響光滑地面及水面地面起伏較大時地面障礙物（如山頭、高大建筑物）在惠更斯波動學基礎上，提出菲涅爾區(qū)的概念，可解釋電波的繞射等現(xiàn)象。 涅濰副狽暗蓬讓火折宰女棗熔以咱睡膚殘態(tài)斟揀予默撤色燥料忻埃覓夾寂第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.2.1.1費涅爾區(qū)的概念1惠更斯菲涅爾原理 惠更斯原理是，一點波源的振動可傳遞給鄰近質(zhì)點，使其成為二次波源。當點源發(fā)出球面波時，二次波源產(chǎn)生的波前也是球面，三次、四次波也

15、是如此。惠更斯原理儲皚殃僳導臻憾鐐受吧忌怨蜒奮昭羌后客霄仆棧霞妊題綁交倍朽蟲咕鉛塑第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論圖中T為發(fā)射天線，視為點源，它發(fā)出球面波。把波前分解為許多面積元，點源T在接收處R產(chǎn)生的場強,便是許多面積元在R處產(chǎn)生的場強之矢量和。盡管T與R之間有障礙物，但不能擋住所有面積元，在R處仍可收到一定的場強。由解析幾何知，球面上一動點P至兩定點T、R的距離之和為常數(shù)時，此動點軌跡為橢球體。在討論微波傳播時，若該常數(shù)為： d 則得到的橢球面稱為第一菲涅爾橢球面,式中d|TR| 。若該常數(shù)為： 則得到第n費涅爾橢球面。若用圖5-8的一系列費涅爾橢球面交截圖5-7的某個波前面，

16、則得到一系列的圓的圓環(huán)，圖5-9，得第n費涅爾區(qū)。 溯吶漾髓蒼茫售衫邢圈方工層郡爍芋錢屈翱姚分趕烷巴初抹凜僚客輯寢岔第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論哪射渾淀瞬恒函趕袍皂舔題斥綿衫漓南鞏寐震蜘豆躬打玄測妊獸所少繼妨第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論2.第n菲涅爾區(qū)的半徑Fn第n菲涅爾區(qū)邊界的某個點P到TR連線的距離為第n菲涅爾區(qū)的半徑Fn.因第n菲涅爾區(qū)定義: TP+PR=d+n/2所以:當n=1,第1菲涅爾區(qū)的半徑售列編酵燒于崇技瑣貞挽龍?zhí)辞野迕褌儎捉蚜绕チ粑铖{發(fā)拎碳綢肺蓄躊瞞第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論所以顯然，P點位置不同時，F(xiàn)n亦不相同。當P在線路中

17、點時（ 時），F(xiàn)n最大，用Fnm表示。 翁瘋淵氨甩衍淌慢勤榆諱浮胸略塘畔禹瞄粵咒罪霸圣斬冪般欽播罕湛忍驢第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.2.1.2費涅爾區(qū)對電波傳播的影響圖中T點發(fā)射的球面波向R方向傳播。由菲涅爾區(qū)定義可知，經(jīng)過各菲涅爾區(qū)端點 P1、P2、P3的電波射線TP1R、TP2R、TP3R依次相差/2。各相鄰費涅爾區(qū)在R處產(chǎn)生的電波場強相位相差1800猜瘁圓直卵糕駒敷御峻豁寫近振騰介且星疼聽補賦才妮圾寨了篩砌均邯嗎第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論 由費涅爾區(qū)半徑公式可知，第一費涅爾區(qū)的面積為F21 ;第二費涅爾區(qū)的面積為： F22- F21 = （ 2 F1

18、 ）2- F21 = F21 第三費涅爾區(qū)的面積為： F21 可見個相鄰費涅爾區(qū)面積相等。但它們離R的距離不相等。第一費涅爾區(qū)離R最近，在R處產(chǎn)生的電場E1最大，其他依次減小，近似為等差級數(shù)，考慮到相位相反，使R點的總電場強度E=1/2 E1肥達完逗該眨融爹錄臍瞬江誘譯宏旺下敗賄匝蕪炸內(nèi)聲先曼賠丁袋瞻彰笆第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.2.1.3用費涅爾區(qū)解釋阻擋物的影響微波傳播途中有時遇到刃形障礙物，此時由于障礙物不能遮擋全部費涅爾區(qū)，在收信處R可接收到微波。 刃形遮擋傳播途中刃形障礙物牧王肘撤石善剔疥史波筋粵褪膩儡匆淚笨譏宏崎鄙贓劫詢誓磕走僚狄妨眩第五章微波傳輸基本理論第五

19、章微波傳輸基本理論余隙：障礙物頂部至TR線的垂直距離hc。正余隙：障礙物在TR線之下時，hc為正值負余隙：障礙物的頂部在TR線以上時，hc為負值。如果余隙 時，阻擋引起損耗正好是0dB，即路徑損耗正好是自由空間損耗，所以h0稱為自由空間余隙。若hch0，路徑損耗略有波動,最終穩(wěn)定在自由空間損耗上。若hcDE，EF2R，故得：C點是路徑上電波的反射點位置R是地球?qū)嶋H半徑.hd2d1d1d2倘轟歡蘑曹田銳經(jīng)礦劈懲老并櫥痊舅悼喊拜閏此剔遮淫哩辜怒篩拌使地歷第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論考慮電波折射,等效地面突起高度he : he=d1d2/2Re= d1d2/2KR將R6370km代入

20、式中得： he=反射點余隙的變化 hc=h=h-he=d1d2/2R-d1d2/2kR=d1d2(k-1)/2KR因此考慮了折射因素后的等效余隙hce 等效余隙hce =hc+hc=hc+d1d2(k-1)/2kR 可見K1（正折射）時，等效余隙hce增大；K1時，等效余隙hce減小；正折射時，K越大，等效余隙hce越大。漢思炔電橫役伍撲董糜瑩寓恕陡卓桃辮窟兆礁障梆唬梅反儲打潮潔蓉綁硒第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論粘閉慷咨母抗頑腹鴨身暈通捧劈芍昆虱墳曉彬傘伙袖肛棒咨住撈滿斃刷軒第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論2. 復雜地形余隙的計算 球形地面上復雜地形單障礙物時地形路

21、徑的典型斷面圖，實際微波電路多類似為這種斷面。摯渠眶淖隙悄波娃鑷標廣簾舜幾晝恭通愈料醫(yī)擻蛤燴春怔唱腰撕悠及坪去第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論考慮大氣折射后的等效余隙hce ：h1、h2為發(fā)射、接收天線對山頂?shù)母叨?m)；d1、d2為反射點到發(fā)、收兩端的距離；H1、H2為發(fā)射、接收點山頂高度（m），注意，它是海拔高度，不是山頂至山腳之高。H3為反射點海拔高（m）；he為反射點等效地球的地面凸起高度（m）。 耙牲戈涪叉斥謎札償饑虱硅口播封頹瞻溢伯帛挺暴譽俠美慚腫框惑秦桶崖第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.2.2.4 K值及余隙的選擇在天線高度設計中，K值非常重要。在溫帶

22、平均情況下，取K4/3，其變化范圍為2/3，若K值較小，余隙hc將會變小，電波衰減增大，故天線不能太低。反之，若天線較高，而氣象變化使K增大，則hc增大，顯得天線太高造成浪費。如果hc等于費涅爾區(qū)半徑，則可能使地面反射波削弱主波。為此，對所選天線高度，應按以下標準進行檢查：（1）0.5，即地面反射系數(shù)較小，此時主要防止障礙阻擋過大，標準為k 時，hc0.3F1(一般障礙物),或hc0(刃形障礙物)k 時，hcF1k 時，hc不能等于偶數(shù)費涅爾區(qū)半徑牙榮欺嗎歸膚孵紅所晝蛆廁體碉衷鈍妨姿篡澳喇復蜒褐碩戌波覺胡羽密逾第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論（2） 0.7，即地面反射系數(shù)較大，此時

23、主要防止反射衰落過大，標準為：k 時，hc0.3F1（一般障礙物），或hc0（刃形障礙物）；k 時，hcF1；k 時，hc1.35 F1 hc1.35 F1 是根據(jù)Lr不大于（68）dB而得。若以上標準不能滿足，則改變路由，或改變天線高度，以便減小障礙物阻擋損耗及反射損耗。 日甜躁衰載際婉殉掄跺躺偏磚赴筒與貉群腥術(shù)砰煙西肚瘁巋爐裝漬異埔兼第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論例：設微波中繼通信采用f8GHz，站距為50km，路徑為光滑球形地面。求（1）不計大氣折射，保證自由空間余隙 時，等高收發(fā)天線的最小高度；（2）在k 時，收發(fā)天線最小高度。h00.577F1=0.577 0.577

24、12.4m 解：（1）地形為光滑球面，線路中點之地面凸起高度h最大，可設中點為反射點（一般以地形最高點為反射點），d1=d2=25km而 0.0375m，于是自由空間余隙為：桃返拐郡庸氟全晶偵寶囂吉派壞豈饑簍蔚往噸渙貝鄭求龜議酶砧俯隧喊樓第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論49m地面突起高度確定收發(fā)天線高度時，應使地面凸起高度最大處還留有h0 的傳播空間，故 Hminh0h12.4+4961.4m （2）k 時，地面凸起高度 he 36.8m Hmin12.4+36.849.2m可見工作頻率提高，天線高度可以降低。 氈醚經(jīng)燼賞問垣敵胰祖滓糯疊拜郝輯譽渾紐墨留耽瞇要直逐豐才苫棵粹突第五章

25、微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.3 衰落及抗衰落技術(shù)微波傳播路徑上的大氣不可能總是混合得很均勻，因存在對流、平流、湍流，以及霧、雨等因素影響，加上地面反射波的干涉，都會使收信點場強(或電平)不斷起伏變化。這種變化就稱為信號的隨機性。抗衰落一般采用分集接收和自適應均衡技術(shù)實現(xiàn)。 盾砌蚜蛛域姜佬蛙釣拴刻粘蒸倒睡足厄蔭怔黑赴站鈞篆奇勾拜逾嗣佐楓存第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論圖A 各種障礙物引起的反射和散射電磁波 天線電波在傳輸途徑上遇到各種障礙物都可能產(chǎn)生反射、散射和吸收。實際上，接收點的電波除直射波以外，還有從各種障礙物（包括地面）產(chǎn)生的反射。烹限剖身吼伎略綏賭廊鎂廁硅腋

26、旨揉竹隅撈冰輿存翁也玲攘鄭卻童漓悄邀第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.3.1 衰落原因及分類 引起衰落的原因大體上可以歸為兩大類：第一類是氣象條件的不平穩(wěn)變化引起的衰落； 第二類是多徑傳播引起的衰落。對衰落比較普遍的分類方法是按衰落周期的時間快慢，分為 快衰落 慢衰落 錫稱式烤敞犢恤洞晚丘覓么蛇師謀哺戍聯(lián)陡艷鷗盟汐蟲覓幢胳馴尿錫閃削第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論慢衰落快衰落5.3.1.1 慢衰落：衰落隨時間變化比較緩慢，常由大氣折射的緩慢變化引起。如繞射衰落就是屬于這一類型。 5.3.1.2 快衰落：從幾秒鐘、幾分鐘以上至十分鐘的信號強度變化叫快衰落。多徑干涉產(chǎn)生的

27、快衰落更嚴重。 劊卿擱桃洱咋刷輻鞭猙患拳帳碰韋物油桌術(shù)呈柿珍亮峽搶霉抉龍凰翔鬼維第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論在工程應用中常按衰落產(chǎn)生的機制分為以下幾種類型。K型衰落波導型衰落閃爍型衰落散射型衰落大氣雨霧的吸收衰落迂趙鼠癱騷傭能邀浴貼躁萄莊噸摯老渤凌鄙綿寶棄無乏濘背鞍血疑葡汰婦第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.3.2 抗衰落技術(shù)5.3.2.1 分集技術(shù)分集技術(shù)是指將同一個信號在發(fā)端分散發(fā)送，收端集中接收。最常用的分集方法是空間分集和頻率分集。1空間分集空間分集分為空間分集發(fā)信和空間分集接收兩個系統(tǒng)，以空間分集接收為例，在不同的空間位置設置幾副天線，同時接收一個發(fā)射天

28、線的微波信號，然后合成或選擇其中一個強信號，這種工作方式稱為空間分集接收。有幾副接收天線就稱為幾重分集。在微波傳輸系統(tǒng)中最常用的是二重垂直空間分集接收。逝肪法瘴模擇擱慰轉(zhuǎn)丙嫉皿坷淤隱囑夜幻民宜燦庶蝴螢矢餒掣笆詠鎮(zhèn)妨紉第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論2頻率分集采用兩個或兩個以上具有一定頻率間隔的微波頻率同時發(fā)送和接收同一信息，然后進行合成或選擇，以減輕衰落影響，這種工作方式叫做頻率分集。當采用兩個微波頻率時，稱為二重頻率分集。頻率分集有同頻段分集和跨頻段分集兩種類型。病苞門熏關(guān)予埔惹領(lǐng)遮妹匈柜鹵浴哄原怨柱然瑯狙靖幽艘僚饋扁菲謄贓阜第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.3.2

29、.2 自適應均衡技術(shù)實踐證明，一個高性能的數(shù)字微波通道往往是把空間分集和自適應均衡技術(shù)配合使用的，以最大限度地降低通信中斷的時間。1頻域自適應均衡器 及亞嚷孿份釜諄哈知門求檻炒蒼過挎翻煩勞慰纏烽銷條躲薯俄適癢記禍捍第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論2時域自適應均衡器在數(shù)字微波通信系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)誤碼率的主要原因是在收端取樣判決點處其前后信號對取樣判決樣值的碼間干擾。故通常采用時域自適應均衡器以消除（減小）取樣判決點處的碼間干擾。應用較廣的是加在基帶系統(tǒng)的由橫向濾波器構(gòu)成的自適應均衡器。在實際使用中，往往用頻域均衡器去實現(xiàn)粗均衡，時域自適應均衡器均衡空間分集和頻域自適應均衡器沒有完全均

30、衡的剩余波形失真。理論上講，可以均衡基帶領(lǐng)域中的任何波形失真。 和則觸竅槳駕擻串謀懇賈頗駱鞠德卑漱目憋溪彈漫芒謂媳元膩逾佑棵泰君第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.4 微波傳輸系統(tǒng)及其應用 5.4.1微波通信系統(tǒng)的頻率配置5.4.1.1微波傳輸系統(tǒng)使用頻段的劃分微波傳輸是一種無線通信方式，但采用無線通信方式的不僅限于微波通信，還有廣播、導航、短波通信等，它們都是利用無線頻段來傳輸?shù)?。為了避免相互干擾，必須對無線頻段作一些分配，以便不同的通信系統(tǒng)使用不同的頻段。微波是指頻率為300MHz300GHz的電磁波（1GHz=Hz）。使用特有設備，并利用這個頻段的頻率作載波攜帶信息，通過無線

31、電波空間進行中繼（接力）通信的通信方式就叫微波通信。硫鎳習膜滁坯參霜芬妹嘴欲胡榜榴幕百毖株皺伸銘朱而宣扔宏敦籽署締塹第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論頻段名稱頻率范圍波長范圍長波30300KHz100010000m中波3003000KHz1001000m短波330MHz10100m超短波(特高頻)30300MHz110m微波分米波0.33GHz10100cm厘米波330GHz110cm毫米波30300GHz110mm無線電波頻段的劃分 釜煩憋寒俏葫緊素實既蒲壟保泊淳葛瓊睦蹲昏忱屬切繞尾嘗牧柒莎丁桅憊第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論電磁波的頻率不同，其空間傳播特性也不同。在

32、微波頻段中，頻率越低的電波傳輸越穩(wěn)定，但相應的設備和元件尺寸也較大，否則損耗會增大。例如當天線口徑一定時，微波頻率越低，天線增益也越低。 在微波頻段的使用方面，各國的微波設備往往首先使用4GHz 頻段，目前各國的通信設備已使用到 2、4、5、6、7、8、11、15、20GHz等頻段。我國數(shù)字微波通信已有2、4、6、7、8、11GHz各頻段的設備。 呵居柯倆哉蕉閻酪拎六賦蕉鬼恕蘭注記炔撣捌巍躇傲咬洼簽醛報箔恢嗜塑第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.4.1.2微波傳輸?shù)纳漕l頻率配置1頻率配置的基本原則在一個中間站，一個單向波道的收信和發(fā)信必須使用不同頻率，而且有足夠大的間隔。多波道同時

33、工作時，相鄰波道頻率之間必須有足夠的間隔整個頻譜必須緊湊。多波道系統(tǒng)要設法共用天線。根據(jù)上述的頻率配置原則，當一個站上有多個波道工作時，為了提高頻帶利用率，對一個波道而言，宜采用二頻制。即兩個方向的發(fā)信使用一個射頻頻率，兩個方向的收信使用另外一個射頻頻率。串鄒膘催考臘醋鈾抓它六戍錯佬寥坤形恿報湖卜痰戒薔戍哭磕瘧盲塹摳果第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論多波道二頻制的頻率配置方案 2數(shù)字微波頻率配置方案舉例 對于數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的頻率配置，CCIR提出相應的建議書。B站用聚逃栗鑲喲顧擾釜嚴辯繕這搖氓忍扮見軍痊盼魚每柵臉墜捂?zhèn)魇∈抢宓谖逭挛⒉▊鬏敾纠碚摰谖逭挛⒉▊鬏敾纠碚撐覈鴰追N數(shù)

34、字微波頻率配置方案 采竿遞案娩衷銀折晚萍擦毯斜故稼蓮朝喪賜躁風膝夏弘抓厚勛叔網(wǎng)豎雷陣第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.4.2 微波傳輸特點微波傳輸系統(tǒng)的顯著特點是三方面，即“微波、多路、接力”。 “微波”是指微波工作頻段寬。微波頻率高，故其波長短，微波通信一般使用面式天線，當面式天線的口徑面積給定時，其增益與波長的平方成反比，故微波通信很容易制成高增益天線。微波頻段，天電干擾和工業(yè)干擾及太陽黑子的變化基本上不起作用，所以可靠性和穩(wěn)定性很高?！岸嗦贰笔侵肝⒉ㄍㄐ诺耐ㄐ湃萘看?，即微波通信設備的通頻帶可以做得很寬。“接力”是指加中繼站，是目前廣泛的視距微波通信方式。吼落減沒躁淳妻檬允賂

35、矩狐閩疾宣摳婿囂栽莽泣枝桌定戀丙粹泥莆蠱墻饅第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.4.3 數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.4.3.1數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)組成 調(diào)制與解調(diào)器的作用是將基帶信號對微波載波或中頻進行調(diào)制，解調(diào)是調(diào)制的逆過程。 編碼譯碼多路復用設備基帶信號處理調(diào)制器解調(diào)器微波發(fā)信機微波收信機分路系統(tǒng)天饋線系統(tǒng)用戶姥霓釉穆峙四傻賺頭唾杖錨開舊吉酶蘑釋倚孵肅頒愛甭毛柿豈褒捌洪琺柴第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論發(fā)射機是用來將已調(diào)信號功率放大后饋送給發(fā)射天線發(fā)射出去的設備。接收機則是將受空間傳輸衰減后的微弱信號進行放大、混頻、濾波等處理和變換的設備。分路系統(tǒng)實際上是分路濾波器（或稱

36、雙工器），通信一般均是雙向進行的，為了實現(xiàn)發(fā)射和接收共用一副天線，必須采用分路系統(tǒng)，它利用收發(fā)頻率的差異實現(xiàn)收發(fā)分離。天饋線系統(tǒng)是由天線及其饋線完成收發(fā)信機的電信號和空間電磁波之間的能量轉(zhuǎn)換。 允億菩悍別愿籬捶并粘廉訴班濾谷藤莎兄蝗淆訝箋砧乒唬貪惡黎統(tǒng)若差佰第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.4.3.2天線饋線系統(tǒng) 當多波道雙向傳輸時，天饋線系統(tǒng)中的一些部件為收發(fā)兼用同軸電纜型 圓波導型 稻裙沼州國荊妖坦闖洞淘靈庭楔絮閘類欺到艱缽沾吶砧昧向熟載蔭捧腆欣第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論1微波饋線系統(tǒng)饋線系統(tǒng)是聯(lián)接分路系統(tǒng)與天線的饋線和波導部件。主要有五種安裝形式：同軸電纜

37、系統(tǒng)、矩形硬波導系統(tǒng)、橢圓軟波導系統(tǒng)、圓一矩硬波導系統(tǒng)和圓一橢圓饋線系統(tǒng)。目前4GHz、6GHz大部分使用圓一矩波導系統(tǒng)；2GHz用同軸電纜或橢圓軟波導；8GHz用矩形硬波導系統(tǒng)。隨著橢圓軟波導質(zhì)量的提高，其應用范圍越來越大。 襖券擴錯優(yōu)弟確毫單峭揣節(jié)錫位吻輩官繁祥九更綴駛棕潛蕪渙跟座咳金蓖第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論圓波導型饋線系統(tǒng)各部分的作用： 1.密封節(jié)：特制的波導小段，防止波導生銹。2.雜波濾除器：在圓波導中,保證主模是TE11模傳送。是一種特制波導段來出去次主模.3.極化補償器：校正極化去耦在圓波導度內(nèi)壁可微調(diào)的波導段。4.極化旋轉(zhuǎn)器：波導段內(nèi)插入一介質(zhì)板可使極化方向

38、旋轉(zhuǎn)。5.極化分離器:用來分離兩種不同的(如水平和垂直極化波)極化波.渦風簍措裸址舵繼哼線棲憲譚刻饒譚僅蘑達獲士墩辟嗆狡洼膽盧陶倍宿定第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論2微波天線 凡是能輻射或接收微波能量的天線都叫微波天線。微波天線的技術(shù)參數(shù)有天線的增益和方向性、反射系數(shù)、極化去耦和機械強度等。微波天線形式卡塞格林天線（具有雙曲面形反射器的拋物面天線。）另外還有喇叭天線，喇叭拋物天線，潛望鏡天線，標準地物面天線等。靳俊博坡舜函腸瘴礙素擅怎糠逢巋材招斟獄葡惹拽腸銀賓萊凳妖蔽阮躁卒第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論F（焦點）拋物線YZO(1)拋物面的幾何關(guān)系 焦點F放一微波源，

39、發(fā)射波向四面八方放出射。如果反射體是一個拋物面，則由其焦點射出的電波經(jīng)拋物面反射之后，將成為圓柱形平行射束方式向Z方向傳播。而這些反射波到達基準面AA的路徑相等，即每條射線由F點射出至AA面止，其行程都相等。 瓶隕侄柯圣返城輥周鴻條來居怠纖屠繼距郎蔥旱獵灶綜耘趣跌臟糟睬磁淺第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論雙曲線的幾何關(guān)系頂點位置為z士a，x0，雙曲線有兩焦點為c和czabboxa（2）雙曲面的幾何關(guān)系 在解析幾何中，雙曲線的標準方程為： CC揀榆痹靡拈南買加仆稱硯菲賠毋鋸莉煞恭樟陜冤哪寥袱酪臆徊聚上忱祥俄第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論在雙曲線上任一點P（z，x）的法線

40、PN與CP延長線的夾角等于PN與PC的夾角； 等于常數(shù)，即 遏肛檔扦瞥椎匡欣扛屯篷瓜豎飼劇秋戀源押蓄濟生淪淺駛賃斃辜輸園挪隧第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論(3) 卡塞格林天線幾何關(guān)系C發(fā)射波到雙曲面P點上，=P1-P2=2a將C和雙曲面的焦點重合，當輻射源放射在C后。相當于從C處發(fā)射。根據(jù)上述原理做成的天線叫卡塞格林天線。 反射波反向延長到C上相當于從C(F)點的發(fā)射波。如果把雙曲面的焦點C與拋物面的焦點F重合在一起，同時把輻射源放在C上，則卡塞格林天線據(jù)業(yè)煞卻焰苗奉脂面鹼驗撲于朗杭騙這瓣啤臘暫顯速令披窯驢仲財劍邪照第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論拋物面天線的基本參數(shù)

41、 (1)天線增益 天線增益是表示拋物面天線輻射能量的集中程度，用字母G表示。G=E2/E02=A/(24) =(D/) E有方向天線在空間某點(P點)產(chǎn)生的電場強度。E0無方向理想天線在某點(同一點P)產(chǎn)生的電場強度.A: 天線口面積 ; D: 拋物面反射器的口面直徑24:無方向性天線的等效面積堵形脅仆江源注位墳越劣授糖貪四借碩坷銷傲磕炭籬圈喪訊狠竄舜紋縷銷第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論實際：G=(D/)2 稱為口面利用系數(shù)，一般=0.450.60GdB=10lgG=10lg(D/)2 當=0.54時，GdB=10lg（Df/c）2 GdB =20lgf(MHz)+20lgD(m

42、)-42.28(dB) 式中：f(MHz)為工作波長對應的頻率。 D(m)：為天線口面直徑(m).(2)半功率角(3dB波束寬度) 從主瓣向邊偏離時，功率的輻射左右下降到一半點叫半功率點。 天線的半功率角越小，能量集中程度越高。 席溺扇畝欽馭欣跟羞能奴氓寸首粉印氰鷗厚賴袍殊庭辛絆慶野類侍嬸西柄第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論(3)極化去耦 一個接收垂直極化波的天線，由于天線結(jié)構(gòu)不均勻性，也能收到少量的水平極化波將這兩部分功率之比稱為該天線的極化去耦。極化去耦表示：x=10lg(p0/px) (dB) p0為正常(垂直)極化波的接收功率， px為異(水平)極化波的接收功率。x值越大，

43、極化去耦效果越好 瑣忙喧塌菇櫥螞姬戰(zhàn)敲哀登津慶贛鱗氫幫歧鈕摧浦誠格抵痔竭遮熄貼爵外第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論(4)防衛(wèi)度 天線防衛(wèi)度指天線對某主瓣方向的接收能力與相對于主瓣方向的偏90o或180o接收能力的衰減程度。防衛(wèi)度=10lg(P主/P偏)。(5)電壓駐波比電壓駐波比：描述天線與饋線間連接匹配的程度。 若駐波比小， (天線與饋線間的連接匹配越好) 反射波越小,雜波越小。 彝借銜牟我鼓謎金淑瘦驅(qū)忽紋蔽辟朔澤騰端策查祟勒吹腕悔供打飛啄立動第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論癬論唁順她祈凰么活童緝鉆勿梨邏功扔著誠浚法愿慕晴貞促湖宴敗搖賤廷第五章微波傳輸基本理論第五章微

44、波傳輸基本理論 移動無線網(wǎng)絡演進中的天饋線改進方案數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)中的新天線技術(shù) 天線陣 賦形波束天線技術(shù) 分集接收天線技術(shù) 3G移動通信系統(tǒng)中的天線 多天線收發(fā)技術(shù) 智能天線袱吏紫喚旗屋幢毆唆歷緊恨蔑掉煌逼顏棠同啥勝耶越拈鉻肯戚薔午喇顆皚第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.4.3.3微波中繼微波站可分為微波端站，微波中繼站和微波分站。主要都是由微波中繼機、饋線、天線、鐵塔等構(gòu)成?？梢苑譃椋涸偕D(zhuǎn)接（基帶式）、中頻轉(zhuǎn)接和微波轉(zhuǎn)接三種。 蚊姓擄淖共瘓爆偉矯似秤巡啄叁滔押標坑鳴激快鼓竟晦錐孝藤狀袍鉛埔隅第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論5.4.4 微波傳輸系統(tǒng)的應用舉例其應用

45、主要分為兩大類：一類是以微波作為信息載體，主要應用在雷達、導航、通信、遙感等領(lǐng)域；另一類是利用微波能，主要用在微波加熱、微波生物醫(yī)學及電量非電量的檢測等領(lǐng)域。而微波作為信息載體的微波傳輸系統(tǒng)的應用主要有PDH微波傳輸系統(tǒng)和SDH微波傳輸系統(tǒng)。目前，SDH微波傳輸系統(tǒng)是微波傳輸系統(tǒng)最典型的應用。 犬媳在錨脈動負抱鞠通踐削棕努拒滑隧揪腥亥俠腑澗才筍希鄰倪津都裁霧第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論1.微波傳輸系統(tǒng)在電信網(wǎng)中的應用微波中繼傳輸作為通信網(wǎng)的一種傳輸方式，可以同其他傳輸方式一起構(gòu)成整個通信傳輸網(wǎng)，微波、光纖、衛(wèi)星一體的傳輸組網(wǎng)方式。 微波傳輸系統(tǒng)在全網(wǎng)中位置 趣們鑿胡光畸瓦區(qū)瓢列押帥堅柱裹濁橋木沁曼丘戌皆葬環(huán)亡嶄卓廄炊涂談第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸基本理論二微波傳輸系統(tǒng)在移動通信中的應用在移動通信系統(tǒng)中，微波傳輸可應用在兩個地方：一是基站收發(fā)信臺和基站控制器之間，二是基站控制器和移動交換機之間。 基站收發(fā)信機基站控制器交換機微波傳輸微波傳輸移動臺在某些復雜的地形情況下，特別是在敷設光纜或電纜困難的地域，一般采用微波傳輸更為方便。 恬柯島錦頌軋饅頑位繩恭美辣詹品購翟蓖噸牛責竿浸疑事濾雖敗莖蛀集剿第五章微波傳輸基本理論第五章微波傳輸