微波通信原理

微波通信系統(tǒng)介紹ERICSSON2010－12－28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(yīng)用1 微波通信系統(tǒng)簡介微波站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(diào)制，但調(diào)制限于PSK；微波通信的理論基礎(chǔ)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。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(xué)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(xué)，以及受控熱核反應(yīng)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(yīng)用和發(fā)展。微波的特點和應(yīng)用不同的傳輸方法MUX衛(wèi)星光纜微波同軸電纜MUX

微波設(shè)備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息微波設(shè)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微波設(shè)備電話/數(shù)據(jù)圖像等信息微波設(shè)備微波設(shè)備微波設(shè)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）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

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(zhuǎn)站，利用折射進行無源接力。Td1d2R無源中繼無源中繼站（實物照片）反射板式無源中繼站Planereflectors雙拋物面無源中繼站Parabolicreflectors應(yīng)用范圍宏蜂窩、微蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸專用網(wǎng)接入網(wǎng)臨時話音或數(shù)據(jù)鏈路傳輸線的備份微波傳輸通道系統(tǒng)組網(wǎng)圖光纖、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(zāi)害能力弱強靈活性較低高建設(shè)費用高低建設(shè)周期長短傳輸速率頻帶寬、速率高頻帶窄、速率低設(shè)備連接0.6m

天線室外單元(ODU)室內(nèi)單元(IDU)中頻電纜(同軸型)分體式微波設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)小于10歐姆鐵塔的接地電阻應(yīng)小于10歐姆IDU的接地拉線塔高性能天線: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）傳輸媒質(zhì),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(zhì)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。衰落衰落類型1.多徑衰落2.K型衰落3.波導(dǎo)型衰落4.雨衰

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

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

波導(dǎo)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(dǎo)層，使波束發(fā)生匯聚或發(fā)散而導(dǎo)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(shè)計時就要考慮當?shù)氐匦闻c氣候雨衰在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(shù)FD(頻分)SD（空分）H10.2/F1/2<H<37/F1/2波導(dǎo)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2.微波通信系統(tǒng)方框圖

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(diào)制)(解調(diào))TXRx天線IFBB:基帶信號BBIF:中頻UHF:特高頻(300-3000MHz)SHF:超高頻(3000–30,000MHz)本振微波電路方框圖IDU環(huán)形器終端站終端站中繼站IDU3.微波通信系統(tǒng)數(shù)字傳輸系列準同步數(shù)字體系(PDH)(Plesiochronous

DigitalHierarchy)

數(shù)字傳輸技術(shù)的應(yīng)用是從市話中繼傳輸開始的，為適應(yīng)點對點的傳輸，PDH技術(shù)出現(xiàn)了。隨著高速光纖通信系統(tǒng)在電信網(wǎng)中的應(yīng)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(shù)的不足：逐級復(fù)用造成上下電路復(fù)雜而不靈活；預(yù)留開銷很小，不利于網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)上的復(fù)用結(jié)構(gòu)缺乏靈活性，使傳輸設(shè)備利用率低，也不利于向同步網(wǎng)過渡等。同步數(shù)字體系(SDH)(SynchronousDigitalHierarchy)

SDH采用同步時分交換技術(shù)，具有強大的網(wǎng)絡(luò)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(fù)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(jié)構(gòu)可使網(wǎng)絡(luò)管理功能大大加強。SDH