现代通信概论课件

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1、现代通信概论现代通信概论电子信息工程学院电子信息工程学院霍炎霍炎2第第6章章 数字微波通信系统数字微波通信系统p 6.1 概述p 6.2 微波的视距传播特性p 6.3 数字微波通信系统36.1 概述概述p 6.1.1基本概念p 6.1.2微波通信发展历程p 6.1.3微波通信的特点p 6.1.4微波通信系统的分类p 6.1.5微波通信的应用46.1.1基本概念基本概念p微波是指波长在1nm1m或频率为300MHz-300GHz的电磁波。p微波通信指的是以微波频率作为载波，通过中继接力方式实现的一种通信方式。p微波通信的主要频段名称甚低频VLF 低频LF中频MF高频HF甚高频VHF 超高频UHF

2、 特高频SHF 极高频EHF频率3-30kHz30-300kHz 0.3-3Mhz3-30MHz30-300MHz 0.3-3GHz3-30GHz30-300GHz波段超长波长波中波短波米波分米波厘米波毫米波传播特性 空间波为主 地波为主地波与天波 天波与地波 空间波空间波空间波空间波56.1.2 微波通信的发展历程微波通信的发展历程p19世纪30年代中期出现了工作在VHF频段的第一个商用模拟无线通信系统p二战期间出现了UHF频段的军用无线中继通信系统p1951年，美国纽约到旧金山之间成功开通了商用的微波通信线路。在随后的二三十年间，模拟微波通信系统迅速发展p我国从“七五”期间开始引入微波通信

3、系统p20世纪70年代末出现了采用简单QPSK、8PSK等的商用数字微波通信系统p20世纪80年代，随着数字信号处理技术和大规模集成电路的发展，微波通信系统得到迅速发展 p20世纪90年代后出现了容量更大的数字微波通信系统 66.1.3 微波通信的特点微波通信的特点p 频带宽，传输容量大频带宽，传输容量大p 适于传送宽频带信号适于传送宽频带信号p 天线增益高，方向性强天线增益高，方向性强 p 外界干扰小，通信线路稳定可靠外界干扰小，通信线路稳定可靠p 投资少，建设快，通信灵活性大投资少，建设快，通信灵活性大 p 中继中继通信方式通信方式 76.1.4 微波通信系统的分类微波通信系统的分类(1/

4、4)p 地面微波中继通信n特点：采用特点：采用中继传输中继传输方式，一般方式，一般50Km50Km左右一个中继站。左右一个中继站。n原因：微波是沿直线传播的；原因：微波是沿直线传播的； 微波传播时，存在能量损耗。微波传播时，存在能量损耗。n应用：长距离、大容量应用：长距离、大容量 干线通信；干线通信； 短距离、短距离、 小容量通信；小容量通信；中间站中间站终端站终端站6.1.4 微波通信系统的分类微波通信系统的分类(2/4)p一点对多点（PMP）微波通信n 组成：基地台，用户组成：基地台，用户n 应用：一种无线宽带接入方式，适用于用户比较分散应用：一种无线宽带接入方式，适用于用户比较分散且业务

5、量小的系统。且业务量小的系统。( 基 地 台 ）用 户用 户用 户用 户6.1.4 微波通信系统的分类微波通信系统的分类(3/4)p微波卫星通信n 特点：特点：中继站在卫星上；中继站在卫星上；使用微波波段，技使用微波波段，技术与微波相通，但术与微波相通，但有自己的特点；有自己的特点；Satellite dishSatellite dishSatellite dishSatellite dishSatellite6.1.4 微波通信系统的分类微波通信系统的分类(4/4)p 微波散射通信n利用大气对流层不均匀气利用大气对流层不均匀气团的散射作用，实现微波团的散射作用，实现微波通信通信n特点：特点：

6、距离远距离远发射功率大发射功率大信号质量差信号质量差n应用：应用： 军事通信军事通信对流层不均匀介质气团116.1.5 微波通信的应用微波通信的应用p 作为干线光纤传输的备份和补充作为干线光纤传输的备份和补充 p 边远地区和专用通信网中为用户提供基本业务边远地区和专用通信网中为用户提供基本业务 p 市内的短距离支线连接市内的短距离支线连接 p 无线宽带业务接入无线宽带业务接入 126.2 微波的视距传播特性微波的视距传播特性p 6.2.1 天线高度与传播距离p 6.2.2 自由空间传播损耗p 6.2.3 地面效应和大气效应136.2.1 天线高度与传播距离天线高度与传播距离)(2c2c121h

7、hhhRddd146.2.2 自由空间传播损耗自由空间传播损耗p在半径为在半径为d的球面上的功率（电通量）密度为的球面上的功率（电通量）密度为 2t4 dPF辐射源发出的总辐射功率 2t4 dFP传播（或扩散）因子：传播（或扩散）因子： 156.2.2 自由空间传播损耗自由空间传播损耗p 实际微波通信中采用的天线均有方向性，对于发射天线而言，天线增益Gt表示天线在最大辐射方向上单位立体角的发射功率与无方向天线单位立体角的发射功率的比值。此时，与发射源相距d的单位面积所接收的功率为 2ttr4 dGPP166.2.2 自由空间传播损耗自由空间传播损耗p对于接收天线而言，天线增益Gr表示天线接收特

8、定方向电波功率的能力。根据天线理论，天线的有效面积为 p若接收机与发射机的距离为d，接收天线的有效面积为A，发射天线的增益为Gt，接收天线的增益为Gr，则接收到的信号载波功率为42Atrt222r2ttrrr)4(44PGGdGdGPAGPP176.2.2 自由空间传播损耗自由空间传播损耗p若不考虑发射天线增益Gt和接收天线增益Gr，电波的自由空间损耗定义为发射功率与接收功率之比，即p通常用分贝表示自由空间传播损耗，即 22222rtf4)4(fdcdPPLfdLlg20lg2044.92f186.2.2 自由空间传播损耗自由空间传播损耗p若考虑发射天线增益Gt和接收天线增益Gr ，则将这种有

9、方向性的传播损耗称为系统损耗，通常用L表示，其分贝形式为rttGGLL196.2.3 地面效应和大气效应地面效应和大气效应p地面效应地面效应p地面反射地面反射p大气效应大气效应206.3 数字微波通信系统数字微波通信系统p 6.3.1 中继通信线路与设备组成p 6.3.2 微波波道及其频率配置 p 6.3.3 发信设备p 6.3.4 收信设备p 6.3.5 天馈线系统 216.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成p 数字微波通信线路数字微波通信线路226.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成p 数字微波通信系统组成数字微波通信系统组成236.3.1 中继通信线路

10、与设备组成中继通信线路与设备组成p用户终端用户终端p交换机交换机p数字终端机数字终端机246.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成p 微波站微波站256.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成p 数字微波终端站数字微波终端站266.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成p 数字微波中继站数字微波中继站276.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成基带中继（再生转接）方式基带中继（再生转接）方式286.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成外差中继（中频转接）方式外差中继（中频转接）方式296.3.1 中继通信线路与设备组成

11、中继通信线路与设备组成直接中继（射频转接）直接中继（射频转接） 方式方式306.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成p 数字微波分路站数字微波分路站316.3.1 中继通信线路与设备组成中继通信线路与设备组成p 数字微波枢纽站数字微波枢纽站326.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置p微波通信频率配置的基本原则是使整个微波传输系统中的相微波通信频率配置的基本原则是使整个微波传输系统中的相互干扰最小，频率利用率最高。互干扰最小，频率利用率最高。p频率配置时应考虑的因素频率配置时应考虑的因素336.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置p 单波道的频率配置单波

12、道的频率配置346.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置356.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置366.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置376.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置p 多波道的频率配置多波道的频率配置386.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置396.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置406.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置p 频率再用频率再用416.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频率配置同波道型频率再用同波道型频率再用 426.3.2 微波波道及其频率配置微波波道及其频

13、率配置插入波道型频率再用插入波道型频率再用 436.3.3 发信设备发信设备p直接调制式发信机直接调制式发信机p变频式发信机变频式发信机 446.3.3 发信设备发信设备p 发信机的主要性能指标发信机的主要性能指标456.3.4 收信设备收信设备p 收信设备的组成收信设备的组成:466.3.4 收信设备收信设备p 收信机的主要性能指标收信机的主要性能指标476.3.5 天馈线系统天馈线系统p天馈线系统由馈线、双工器和天线组成。天馈线系统由馈线、双工器和天线组成。p微波通信中的馈线有同轴电缆和波导管两种形式。一微波通信中的馈线有同轴电缆和波导管两种形式。一般在分米波段可以采用同轴电缆，而在厘米波

14、段采用般在分米波段可以采用同轴电缆，而在厘米波段采用波导管可以降低馈线损耗。波导管可以降低馈线损耗。p对天馈线系统的总体要求是：足够的天线增益、良好对天馈线系统的总体要求是：足够的天线增益、良好的方向性、低传输损耗馈线系统、极小的电压驻波比。的方向性、低传输损耗馈线系统、极小的电压驻波比。整个天馈线系统应该具有较高的极化去耦度和足够的整个天馈线系统应该具有较高的极化去耦度和足够的机械强度。机械强度。 48本章小结及知识点本章小结及知识点u 微波通信的概念和特点u 微波通信系统的分类及应用u 微波的视距传播特性u 数字微波通信系统的组成 u 数字微波中继站的中继方式 u 微波波道及其频率配置 u 数字微波收发信设备