微波通信原理-課件

微波通信系統(tǒng)介紹ERICSSON2010－12－280-微波通信系統(tǒng)介紹ERICSSON0-目錄1 微波通信系統(tǒng)簡介2 微波通信系統(tǒng)方框圖3 微波通信系統(tǒng)數(shù)字傳輸系列4愛立信微波的實際應用1-目錄1 微波通信系統(tǒng)簡介2 微波通信系統(tǒng)方框圖3 微波通1 微波通信系統(tǒng)簡介2-1 微波通信系統(tǒng)簡介2-微波站3-微波站3-微波的定義微波是一種電磁波，從廣義上講，頻率從300MHZ~300GHZ，微波通信使用頻率范圍3GHZ~30GHZ根據(jù)微波傳播的特點，可使其為平面波4-微波的定義微波是一種電磁波，從廣義上講，頻率從300MHZ~微波通信的發(fā)展歷程微波傳輸中，10M以下為小容量，10M~100M為中容量，大于100M為大容量5-微波通信的發(fā)展歷程微波傳輸中，10M以下為小容量，10M~1數(shù)字微波通信系統(tǒng)利用微波作為載體的通信稱為微波通信；基帶傳輸信號為數(shù)字信號的微波通信是數(shù)字微波通信；一般基帶信號處理在中頻完成，再通過頻率變換到微波頻段；也可以在微波頻段直接調制，但調制限于PSK；微波通信的理論基礎是電磁場理論；數(shù)字微波通信系統(tǒng)是指利用微波（射頻）攜帶，通過大氣傳輸?shù)囊环N方式。6-數(shù)字微波通信系統(tǒng)利用微波作為載體的通信稱為微波通信；微波使用頻率：300MHzto300GHz波長：1m~1mm頻段：UHF:0.3-1.12GX：8.2-12.4GL:1.12-1.7GKU：12.4-18GLS：1.7-2.6GK:18-26GS：2.6-3.95GKa:26.5-40GC：3.95-5.85GU:40-60GXC：5.85-8.2G

波長10Km1Km100m10m1m10cm1cm1mm頻率30KHz300KHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHzLF低頻MF中頻HF高頻VHF甚高頻UHFSHFEHF微波頻段7-微波使用頻率：300MHzto300GHz波長10K每個頻段中定義的各種子頻率范圍，多種收發(fā)間隔個波道間隔8-每個頻段中定義的各種子頻率范圍，多種收發(fā)間隔個波道間隔8-1.微波在其傳播過程中，若所遇物體的幾何尺寸大于或可與波長相比擬時，就會產(chǎn)生反射，波長越短，傳播特性越與幾何光學相似(如近于直線傳播的持性)。2.普通無線電波會被高空的電離層所吸收或被反射回來，而微波則能夠穿過電離層至外層空間。電視廣播、衛(wèi)星通信、宇宙航行，射電天文學，以及受控熱核反應中的等離子體的參數(shù)測量等，都是利用了微波的這一特性才得以實現(xiàn)的；3.微波的頻率很高，因此可利用的頻帶較寬、信息容量大，從而使微波通信得到了廣泛的應用和發(fā)展。微波的特點和應用9-1.微波在其傳播過程中，若所遇物體的幾何尺寸大于或可與波長不同的傳輸方法MUX衛(wèi)星光纜微波同軸電纜MUX10-不同的傳輸方法MUX衛(wèi)星光纜微波同軸電纜MUX10-

微波設備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息微波設備電話/數(shù)據(jù)/圖像等信息A站B站數(shù)字微波點對點傳輸模型11-微波設備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息微波設備電話/數(shù)據(jù)微波設備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息微波設備微波設備微波設備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息B站（中繼）C站（端）中繼傳輸A站（端）12-微波電話/數(shù)據(jù)微波微波微波電話/數(shù)據(jù)B站（中繼）C站微波站分類終端站中繼站樞紐站

背靠背天線反射板有源無源

再生中繼中頻中繼射頻中繼分路站13-微波站分類終端站背靠背天線有源無源再生中繼分路站13-

一些鏈路中間被阻擋，且這條鏈路不是很長，我們通常在靠近其中一個站點的地方找一個無源中轉站，利用折射進行無源接力。Td1d2R無源中繼14-一些鏈路中間被阻擋，且這條鏈路不是很長，我們通常無源中繼站（實物照片）反射板式無源中繼站Planereflectors雙拋物面無源中繼站Parabolicreflectors15-無源中繼站（實物照片）反射板式無源中繼站雙拋物面無源中繼站1應用范圍宏蜂窩、微蜂窩網(wǎng)絡傳輸專用網(wǎng)接入網(wǎng)臨時話音或數(shù)據(jù)鏈路傳輸線的備份16-應用范圍16-微波傳輸通道系統(tǒng)組網(wǎng)圖17-微波傳輸通道系統(tǒng)組網(wǎng)圖17-光纖、微波傳輸方式比較光纖微波傳輸媒介光纖自由空間抗自然災害能力弱強靈活性較低高建設費用高低建設周期長短傳輸速率頻帶寬、速率高頻帶窄、速率低18-光纖、微波傳輸方式比較光纖微波傳輸媒介光纖自由設備連接0.6m

天線室外單元(ODU)室內單元(IDU)中頻電纜(同軸型)19-設備連接0.6m天線室外單元(ODU)室內單元(IDU)中分體式微波設備系統(tǒng)結構避雷器接地裝置地氣ODUIDU同軸電纜接地電阻小于10歐姆ODU的接地線應接到鐵塔的角鋼上，其接地電阻小于0歐姆地線的接地電阻應小于10歐姆鐵塔的接地電阻應小于10歐姆IDU的接地20-分體式微波設備系統(tǒng)結構避雷器接地裝置地氣ODUIDU同軸電纜拉線塔21-拉線塔21-高性能天線:減小背面輻射和副辨輻射>15dB)風力改善:

0.6M:230km(64m/s)1.8M:190km(53m/s)拋物面天線22-高性能天線:拋物面天線22-天線的極化線極化：水平極化和垂直極化（以電場方向為參考）23-天線的極化23-傳輸媒質,大氣,鏈路,時間,高度,氣候等。微波傳播必須采用直射波，接收點的場強是直射空間波與地面反射波的疊加。傳播媒介質是地面上的低空大氣層和路由上的地面、地物。當時間(季節(jié)、晝夜等)和氣象(雨、霧、雪等)條件發(fā)生變化時，大氣的溫度、濕度、壓力和地面反射點的位置、反射系數(shù)等也將發(fā)生變化。這必然引起接收點場強的高低起伏變化。這種現(xiàn)象，叫做電波傳播的衰落現(xiàn)象。顯然衰落現(xiàn)象具有很大的隨機性。衰落24-傳輸媒質,大氣,鏈路,時間,高度,氣候等。微波傳播必須采用衰落類型1.多徑衰落2.K型衰落3.波導型衰落4.雨衰25-衰落類型25-

多徑衰落由于折射波，反射波，散射波等多途徑傳播引起的衰落。多徑衰落周期較短一般為幾秒。多徑衰落又叫頻率選擇性衰落。合成波的電平比正常傳輸?shù)头Q為下衰落，比正常傳輸高稱為上衰落。地面大氣不均勻水面光滑地面是主要原因26-多徑衰落地面大氣不均勻26-

K型衰落由于折射系數(shù)（K）的變化，使直射波和地面反射波相干涉而產(chǎn)生的衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻擋而發(fā)生的繞射性衰落。這種衰落的周期較長，約幾分鐘。還是氣候原因27-K型衰落還是氣候原因27-

波導型衰落在無風的氣候，在平原和水網(wǎng)地區(qū)，容易形成接近地面的波導層，使波束發(fā)生匯聚或發(fā)散而導致衰減性衰落。這種衰落的時間較長，有時可達幾十分鐘。所以設計時就要考慮當?shù)氐匦闻c氣候28-波導型衰落所以設計時就要考慮當?shù)氐匦闻c氣候28-雨衰在10GHZ頻段以下，雨霧損耗并不顯得特別嚴重，對一個中繼段可能會引入幾個分貝。在10GHZ以上頻段，中繼間隔主要受降雨損耗的限制，如對13GHZ以上頻段，100mm/小時的降雨會引起5dB/km的損耗，所以在13GHZ，15GHZ頻段，一般最大中繼距離在10km左右。在20GHZ以上頻段，由于降雨損耗影響，中繼間距只能有幾公里。越高頻段雨衰越厲害??！高頻段可以做用戶級傳輸29-雨衰越高頻段雨衰越厲害！！高頻段可以做用戶級傳輸29-衰落的一般特性1、波長越短、距離越長，衰落越嚴重2、夜間比白天嚴重，夏季比冬季嚴重3、晴天，寧靜天氣比陰天、風雨天氣時嚴重4、水上電路比陸上電路嚴重5、平地電路比山區(qū)電路嚴重30-衰落的一般特性30-頻率用途7Ｇ長距離干線８Ｇ長距離干線13G中，短距離１５Ｇ中，短距離１８Ｇ中，短距離２３Ｇ中，短距離２６Ｇ短距離，城區(qū)２８Ｇ短距離，城區(qū)３８Ｇ短距離，城區(qū)工作頻段用途31-頻率用途7Ｇ長距離干線８Ｇ長距離干線13G中，短距離１５對抗衰落措施

A.不帶分集

減小地面反射波電平

增大地面反射傾角

多種均衡措施（時域均衡和頻域均衡）B.分集技術FD(頻分)SD（空分）H10.2/F1/2<H<37/F1/232-對抗衰落措施A.不帶分集B.分集技術H10.2/F波導型SDFD

K型天線增益

天線高度衰減型（阻擋，雨衰）降低頻率縮短站距對抗衰落措施33-波導型2.微波通信系統(tǒng)方框圖34-2.微波通信系統(tǒng)方框圖34-

微波通信系統(tǒng)方框圖信源編碼TXBBMOD上變頻功放分路系統(tǒng)同步

RX解碼RXBB

DEM下變頻低噪放分路系統(tǒng)(調制)(解調)TXRx天線IFBB:基帶信號BBIF:中頻UHF:特高頻(300-3000MHz)SHF:超高頻(3000–30,000MHz)本振35-微波通信系統(tǒng)方框圖信源編碼TXBBMOD微波電路方框圖IDU環(huán)形器終端站終端站中繼站IDU36-微波電路方框圖I環(huán)形器終端站終端站中繼站I36-3.微波通信系統(tǒng)數(shù)字傳輸系列37-3.微波通信系統(tǒng)數(shù)字傳輸系列37-準同步數(shù)字體系(PDH)(Plesiochronous

DigitalHierarchy)

數(shù)字傳輸技術的應用是從市話中繼傳輸開始的，為適應點對點的傳輸，PDH技術出現(xiàn)了。隨著高速光纖通信系統(tǒng)在電信網(wǎng)中的應用，更多的電路被集中到少數(shù)的傳輸系統(tǒng)上，暴露出PDH技術的不足：逐級復用造成上下電路復雜而不靈活；預留開銷很小，不利于網(wǎng)絡運行、管理和維護；北美制式和歐洲制式兩大系列難以兼容互通；點對點傳輸基礎上的復用結構缺乏靈活性，使傳輸設備利用率低，也不利于向同步網(wǎng)過渡等。38-準同步數(shù)字體系(PDH)(Plesiochronous同步數(shù)字體系(SDH)(SynchronousDigitalHierarchy)

SDH采用同步時分交換技術，具有強大的網(wǎng)絡運行、管理和維護功能，是高速大容量傳輸系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的PDH相比，其優(yōu)點有：(1)充分利用了光纖帶寬寬的特性，將傳輸速率大大提高，目前已有10Gb/s速率的產(chǎn)品，可使傳輸容量明顯提高。

(2)統(tǒng)一了北美制式和歐洲制式。(3)使用標準的光接口，使得不同廠家的產(chǎn)品可以在光接口上實現(xiàn)互聯(lián)，實現(xiàn)橫向兼容。

(4)采用同步復用特性，只需利用軟件即可使高速信號一次直接分插出低速支路信號。(5)SDH的結構可使網(wǎng)絡管理功能大大加強。39-39-SDH標準系列

PDH

SDH日本（T）北美（T）歐洲(E)6.312M32.06497.7286.31244.7631.544telfaxdata139.26434.3682.048M8.448STM-1155.52MbpsATMPDH網(wǎng)絡多媒體3000s交換40-SDH標準系列PDH兩種方式的比較

41-兩種方式的比較

41-謝謝大家！42-42-微波通信系統(tǒng)介紹ERICSSON2010－12－2843-微波通信系統(tǒng)介紹ERICSSON0-目錄1 微波通信系統(tǒng)簡介2 微波通信系統(tǒng)方框圖3 微波通信系統(tǒng)數(shù)字傳輸系列4愛立信微波的實際應用44-目錄1 微波通信系統(tǒng)簡介2 微波通信系統(tǒng)方框圖3 微波通1 微波通信系統(tǒng)簡介45-1 微波通信系統(tǒng)簡介2-微波站46-微波站3-微波的定義微波是一種電磁波，從廣義上講，頻率從300MHZ~300GHZ，微波通信使用頻率范圍3GHZ~30GHZ根據(jù)微波傳播的特點，可使其為平面波47-微波的定義微波是一種電磁波，從廣義上講，頻率從300MHZ~微波通信的發(fā)展歷程微波傳輸中，10M以下為小容量，10M~100M為中容量，大于100M為大容量48-微波通信的發(fā)展歷程微波傳輸中，10M以下為小容量，10M~1數(shù)字微波通信系統(tǒng)利用微波作為載體的通信稱為微波通信；基帶傳輸信號為數(shù)字信號的微波通信是數(shù)字微波通信；一般基帶信號處理在中頻完成，再通過頻率變換到微波頻段；也可以在微波頻段直接調制，但調制限于PSK；微波通信的理論基礎是電磁場理論；數(shù)字微波通信系統(tǒng)是指利用微波（射頻）攜帶，通過大氣傳輸?shù)囊环N方式。49-數(shù)字微波通信系統(tǒng)利用微波作為載體的通信稱為微波通信；微波使用頻率：300MHzto300GHz波長：1m~1mm頻段：UHF:0.3-1.12GX：8.2-12.4GL:1.12-1.7GKU：12.4-18GLS：1.7-2.6GK:18-26GS：2.6-3.95GKa:26.5-40GC：3.95-5.85GU:40-60GXC：5.85-8.2G

波長10Km1Km100m10m1m10cm1cm1mm頻率30KHz300KHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHzLF低頻MF中頻HF高頻VHF甚高頻UHFSHFEHF微波頻段50-微波使用頻率：300MHzto300GHz波長10K每個頻段中定義的各種子頻率范圍，多種收發(fā)間隔個波道間隔51-每個頻段中定義的各種子頻率范圍，多種收發(fā)間隔個波道間隔8-1.微波在其傳播過程中，若所遇物體的幾何尺寸大于或可與波長相比擬時，就會產(chǎn)生反射，波長越短，傳播特性越與幾何光學相似(如近于直線傳播的持性)。2.普通無線電波會被高空的電離層所吸收或被反射回來，而微波則能夠穿過電離層至外層空間。電視廣播、衛(wèi)星通信、宇宙航行，射電天文學，以及受控熱核反應中的等離子體的參數(shù)測量等，都是利用了微波的這一特性才得以實現(xiàn)的；3.微波的頻率很高，因此可利用的頻帶較寬、信息容量大，從而使微波通信得到了廣泛的應用和發(fā)展。微波的特點和應用52-1.微波在其傳播過程中，若所遇物體的幾何尺寸大于或可與波長不同的傳輸方法MUX衛(wèi)星光纜微波同軸電纜MUX53-不同的傳輸方法MUX衛(wèi)星光纜微波同軸電纜MUX10-

微波設備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息微波設備電話/數(shù)據(jù)/圖像等信息A站B站數(shù)字微波點對點傳輸模型54-微波設備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息微波設備電話/數(shù)據(jù)微波設備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息微波設備微波設備微波設備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息B站（中繼）C站（端）中繼傳輸A站（端）55-微波電話/數(shù)據(jù)微波微波微波電話/數(shù)據(jù)B站（中繼）C站微波站分類終端站中繼站樞紐站

背靠背天線反射板有源無源

再生中繼中頻中繼射頻中繼分路站56-微波站分類終端站背靠背天線有源無源再生中繼分路站13-

一些鏈路中間被阻擋，且這條鏈路不是很長，我們通常在靠近其中一個站點的地方找一個無源中轉站，利用折射進行無源接力。Td1d2R無源中繼57-一些鏈路中間被阻擋，且這條鏈路不是很長，我們通常無源中繼站（實物照片）反射板式無源中繼站Planereflectors雙拋物面無源中繼站Parabolicreflectors58-無源中繼站（實物照片）反射板式無源中繼站雙拋物面無源中繼站1應用范圍宏蜂窩、微蜂窩網(wǎng)絡傳輸專用網(wǎng)接入網(wǎng)臨時話音或數(shù)據(jù)鏈路傳輸線的備份59-應用范圍16-微波傳輸通道系統(tǒng)組網(wǎng)圖60-微波傳輸通道系統(tǒng)組網(wǎng)圖17-光纖、微波傳輸方式比較光纖微波傳輸媒介光纖自由空間抗自然災害能力弱強靈活性較低高建設費用高低建設周期長短傳輸速率頻帶寬、速率高頻帶窄、速率低61-光纖、微波傳輸方式比較光纖微波傳輸媒介光纖自由設備連接0.6m

天線室外單元(ODU)室內單元(IDU)中頻電纜(同軸型)62-設備連接0.6m天線室外單元(ODU)室內單元(IDU)中分體式微波設備系統(tǒng)結構避雷器接地裝置地氣ODUIDU同軸電纜接地電阻小于10歐姆ODU的接地線應接到鐵塔的角鋼上，其接地電阻小于0歐姆地線的接地電阻應小于10歐姆鐵塔的接地電阻應小于10歐姆IDU的接地63-分體式微波設備系統(tǒng)結構避雷器接地裝置地氣ODUIDU同軸電纜拉線塔64-拉線塔21-高性能天線:減小背面輻射和副辨輻射>15dB)風力改善:

0.6M:230km(64m/s)1.8M:190km(53m/s)拋物面天線65-高性能天線:拋物面天線22-天線的極化線極化：水平極化和垂直極化（以電場方向為參考）66-天線的極化23-傳輸媒質,大氣,鏈路,時間,高度,氣候等。微波傳播必須采用直射波，接收點的場強是直射空間波與地面反射波的疊加。傳播媒介質是地面上的低空大氣層和路由上的地面、地物。當時間(季節(jié)、晝夜等)和氣象(雨、霧、雪等)條件發(fā)生變化時，大氣的溫度、濕度、壓力和地面反射點的位置、反射系數(shù)等也將發(fā)生變化。這必然引起接收點場強的高低起伏變化。這種現(xiàn)象，叫做電波傳播的衰落現(xiàn)象。顯然衰落現(xiàn)象具有很大的隨機性。衰落67-傳輸媒質,大氣,鏈路,時間,高度,氣候等。微波傳播必須采用衰落類型1.多徑衰落2.K型衰落3.波導型衰落4.雨衰68-衰落類型25-

多徑衰落由于折射波，反射波，散射波等多途徑傳播引起的衰落。多徑衰落周期較短一般為幾秒。多徑衰落又叫頻率選擇性衰落。合成波的電平比正常傳輸?shù)头Q為下衰落，比正常傳輸高稱為上衰落。地面大氣不均勻水面光滑地面是主要原因69-多徑衰落地面大氣不均勻26-

K型衰落由于折射系數(shù)（K）的變化，使直射波和地面反射波相干涉而產(chǎn)生的衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻擋而發(fā)生的繞射性衰落。這種衰落的周期較長，約幾分鐘。還是氣候原因70-K型衰落還是氣候原因27-

波導型衰落在無風的氣候，在平原和水網(wǎng)地區(qū)，容易形成接近地面的波導層，使波束發(fā)生匯聚或發(fā)散而導致衰減性衰落。這種衰落的時間較長，有時可達幾十分鐘。所以設計時就要考慮當?shù)氐匦闻c氣候71-波導型衰落所以設計時就要考慮當?shù)氐匦闻c氣候28-雨衰在10GHZ頻段以下，雨霧損耗并不顯得特別嚴重，對一個中繼段可能會引入幾個分貝。在10GHZ以上頻段，中繼間隔主要受降雨損耗的限制，如對13GHZ以上頻段，100mm/小時的降雨會引起5dB/km的損耗，所以在13GHZ，15GHZ頻段，一般最大中繼距離在10km左右。在20GHZ以上頻段，由于降雨損耗影響，中繼間距只能有幾公里。越高頻段雨衰越厲害！！高頻段可以做用戶級傳輸72-雨衰越高頻段雨衰越厲害?。「哳l段可以做用戶級傳輸29-衰落的一般特性1、波長越短、距離越長，衰落越嚴重2、夜間比白天嚴重，夏季比冬季嚴重3、晴天，寧靜天氣比陰天、風雨天氣時嚴重4、水上電路比陸上電路嚴重5、平地電路比山區(qū)電路嚴重73-衰落的一般特性30-頻率用途7Ｇ長距離干線８Ｇ長距離干線13G中，短距離１５Ｇ中，短距離１８Ｇ中，短距離２３Ｇ中，短距離２６Ｇ短距離，城區(qū)２８Ｇ短距離，城區(qū)３８Ｇ短距離，城區(qū)工作頻段用途74-頻率用途7Ｇ長距離干線８Ｇ長距離干線13G中，短距離１５對抗衰落措施

A.不帶分集

減小地面反射波電平

增大地面反射傾角

多種均衡措施（時域均衡和頻域均衡）B.分集技術FD(頻分)SD（空分）H10.2/F1/2<H<37/F1/275-對抗衰落措施A.不帶分集B.分集技術H10.2/F波導型SDFD

K型天線增益

天線高度衰減型（阻擋，雨衰）降低頻率縮短站距對抗衰落措施76-波導型2.微波通信系統(tǒng)方框圖77-2.微波通信系統(tǒng)方框圖34-

微波通信系統(tǒng)方框圖信源編碼TXBBMOD上變頻功放分路系統(tǒng)同步

RX解碼RXBB

DEM下變頻低噪放分路系統(tǒng)(調制)(解調)TXRx天線I