第2章微波中继通信系统试卷.pptx

第2章 微波中继通信系统 Microwave relay communication systems;;2.1 概述;微波中继通信：远距离通信，一般说来，通信距离往往长达数千米甚至上万米，或环绕地球曲面，由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸。 这种通信方式，也称为微波中继通信或称微波接力通信。;微波中继通信的概念;由于卫星通信实际上是在微波频段采用中继（接力）方式通信，不过其中继站设在卫星上而已，所以，为了与卫星通信区分，这里所说的微波中继通信是限定在地面上的。 光纤，微波，卫星骨干网三大传输手段。;微波通信的概念 微波通信是利用微波作为载波来携带信息，并通过自由空间电波传送信息。 微波的频率范围？300MHz~300GHz 微波的传输特性？视距传输特性（直线传播） ;用微波作为载体传送数字信息的一种通信手段。　;无线???通信频率划分;甚低频 　　;通常把频率300MHz－300GHz的射频无线信号称为微波信号 利用微波作为载体的通信称为微波通信 基带传输信号为数字信号的微波通信是数字微波通信 一般基带信号处理在中频完成，再通过频率变换到微波频段 也可以在微波频段直接调制，但调制限于PSK 微波通信的理论基础是电磁场理论;一、基本概念 问：为什么利用微波进行远距离传输必须采用中间站转发的方式？ 1、微波工作频率高，波长短，能穿透电离层，不能利用天波进行远距离传播。;问：为什么利用微波进行远距离传输必须采用中间站转发的方式？ 2、由于地球表面为球面，再加上地物地貌的影响使得视距传播距离受限。;;;; 微波线路 发信设备 收信设备 中继方式;; 微波似光性，电波近似直线传播;中继的原因 微波通信采用中继方式的直接原因有两个： 首先，因为微波传播具有视距传播特性，即电磁波沿直线传播，而地球表面是个曲面，因此若在通信两地直接通信，且天线架高有限，当通信距离超过一定数值时，电磁波传播将受到地面的阻挡，为了延长通信距离，需要在通信两地之间设立若干中继站，进行电磁波转接。;其次，因为微波传播有损耗，在远距离通信时有必要采用中继方式对信号逐段接收、放大后发送给下一段。 ;微波通信发展史?? 世界上最早的模拟微波中继通信系统是第二次世界大战后期美国贝尔研究所建立的TDX系统（4GHz频段的调频系统），1947年贝尔研究所研制了数字微波中继通信系统TD-2。我国在50年代开始进行模拟微波系统的研制，经过了20多年的历史，直到70年代初，才完成小容量、低频段的通信系统。;20世纪70年代研制并使用数字微波中继通信系统并进行技术引进和开发。 世界上许多国家都把微波中继通信作为其通信网的主要传输手段之一。模拟微波中继通信早已发展成熟，并逐渐被数字微波中继通信取代。;微波通信的特点 （1） 通信频段的频带宽。微波频段占用频带约300GHz，而全部长波、中波和短波频段占有的频带总和不足30MHz，前者是后者的10000多倍。一套微波中继通信设备可以容纳几千甚至上万条话路同时工作，或传输电视图像信号等宽频带信号。; （2）受外界干扰的影响小。工业干扰、天电干扰及太阳黑子的活动对微波频段通信的影响小(当通信频率高于100MHz时，这些干扰对通信的影响极小)，但它们严重影响短波以下频段的通信。因此，微波中继通信较稳定和可靠。 ;（3）通信灵活性较大。微波中继通信采用中继方式，可以实现地面上的远距离通信，并且可以跨越沼泽、江河、湖泊和高山等特殊地理环境。在遭遇地震、洪水、战争等灾祸时，通信的建立、撤收及转移都较容易，这些方面比电缆通信具有更大的灵活性。;（4）天线增益高、方向性强。当天线面积给定时，天线增益与工作波长的平方成反比。由于微波中继通信的工作波长短，因而容易制成高增益天线，降低发信机的输出功率。另外，微波电磁波具有直线传播特性，可以利用微波天线把电磁波聚集成很窄的波束，使微波天线具有很强的方向性，减少通信中的相互干扰。 ;（5）投资少、建设快。在通信容量和质量基本相同的条件下，按话路公里计算，微波中继通信线路的建设费用不到同轴电缆通信线路的一半，还可以节省大量有色金属，建设时间短。 ;微波中继通信的用途 微波中继通信主要用来传送长途电话信号、宽频带信号(如电视信号)、数据信号、移动通信系统基地站与移动业务交换中心之间的信号等，还可用于通向孤岛等特殊地形的通信线路。;2.2 视距传播特性;2.2.1 天线高度与传播距离;1.无方向天线辐射，单位面积接收功率 对于一个各向同性（无方向）的信号源，其 能量向周围均匀扩散。在半径为d的球面上 （其面积为4πd2）的功率密度p0为：;其中pt为辐射源功率。显然，p0可理解为在与辐射源相距d的单位面积上