(完成)第5章微波中繼通信系統(tǒng)1副本課件

1第6章微波中繼通信系統(tǒng)路威電話：828492EMAIL：kahn@lgdx.mtn《軍事通信系統(tǒng)》理工大學(xué)通信工程學(xué)院天基信息教研中心2主要內(nèi)容及要求掌握微波中繼通信的特點(diǎn)；了解微波中繼通信系統(tǒng)的基本組成及中繼方式；理解微波中繼線路傳輸特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)；了解微波中繼通信系統(tǒng)在軍事中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。31.什么是微波中繼通信 利用微波作為載波并采用中繼（接力）方式在地面上所進(jìn)行的無線電通信。

一、概述42、微波工作的頻率范圍段號頻帶名稱頻率范圍（含上限，不含下限）波段名稱波長范圍（含下限不含上限）1極低頻

3-30Hz極長波

100kkm-10kkm2超低頻30-300Hz超長波10kkm-1kkm3特低頻300-3000Hz特長波1000km-100km4甚低頻（VLF）3-30KHz甚長波100k-10km5低頻（LF）

30-300KHz長波10k-1km6中頻（MF）300-3000KHz中波1000-100m7高頻（HF）3-30MHz短波100-10m8甚高頻（VHF）

30-300MHz米波10-1m9特高頻（UHF）

300-3000MHz分米波(微波)100-10cm10超高頻（SHF）

3-30GHz厘米波(微波)10-1cm11極高頻（EHF）

30-300GHz毫米波(微波)10-1mm12至高頻300-3000GHz絲米波(微波)1-0.1mm5無線電通信常用頻段3-30GHz4.0-8.0GHz8.0-12.0GHz12.0-18.0GHz18.0-27.0GHz特高頻(SHF)CXKuK視距傳輸10GHz以上較大降雨衰減22.2GHz水汽吸收峰值雷達(dá)微波中繼衛(wèi)星通信30-300GHz27.0-40.0GHz26.5-40.0GHz33.0-50.0GHz40.0-75.0GHz75.0-110.0GHz110-300GHz極高頻(EHF)KaRQVWmm(毫米波)視距傳輸183GHz有水汽吸收峰值60和119GHz有氧分子吸收峰值雷達(dá)微波中繼衛(wèi)星通信103-107GHz紅外光可見光紫外光視距傳輸光纖傳輸光纖通信大氣光通信水下光通信6二、微波中繼通信特點(diǎn)1.主要優(yōu)點(diǎn)：

通信容量大 抗干擾、抗截獲能力強(qiáng) 機(jī)動能力強(qiáng) 抗毀能力強(qiáng)

2.主要不足：傳輸距離近需要架設(shè)較高的天線，不容易偽裝7

微波是視距傳播，而地球表面是彎曲的微波傳播有損耗3.微波通信中繼傳輸原因AB地球8

d——視距，單位km；H1、H2——發(fā)射及接收天線的有效高度，即高于平均地形海拔的天線高度，單位m。

平原地區(qū)站距離一般在30～50公里，天線高度在50～60米。受地球曲率的影響，視距最大傳輸距離可按以下公式計(jì)算：4.微波視距傳播距離9數(shù)字微波中繼通信線路是由線路兩端的終端站、若干個(gè)中繼站及分路站構(gòu)成。6.2微波中繼通信系統(tǒng)構(gòu)成10微波發(fā)信機(jī)的兩種調(diào)制方案（1）射頻調(diào)制 來自數(shù)字復(fù)用設(shè)備的信碼經(jīng)過碼型變換后，對微波振蕩器輸出的射頻載波信號直接進(jìn)行調(diào)制。

6.2微波中繼通信系統(tǒng)構(gòu)成11

（2）中頻調(diào)制來自數(shù)字復(fù)用設(shè)備的信碼經(jīng)過碼型變換后，對中頻載波信號進(jìn)行調(diào)制，然后上變頻到微波波段。6.2微波中繼通信系統(tǒng)構(gòu)成12一、微波終端站的構(gòu)成13(1)IDU及ODUIDUODU14去解調(diào)器來自調(diào)制器的射頻信號固態(tài)功放LNA雙工器天線波導(dǎo)(2)微波終端站實(shí)物圖15(3)常用微波器件—波導(dǎo)同軸電纜橢圓波導(dǎo)圓波導(dǎo)矩形波導(dǎo)通常矩形波導(dǎo)衰減較小，但是制作困難；同軸電纜具有靈活性但是衰減大.波導(dǎo):微波信號的傳輸線.按照剖面不同分為不同的類型。16(4)常用微波器件—適配器用于連接不同類型的波導(dǎo)。各種波導(dǎo)連接頭17天線發(fā)送信號接收信號(5)常用微波器件—雙工器(收發(fā))雙工器，天線分離器同向雙工器，天線共用器18(6)常用微波器件—功放SSPA固態(tài)放大器TWT&TWTA行波管放大器速調(diào)管放大器19(7)常用微波器件—低噪聲放大器LNA(lownoiseamplifier):用于將天線口的微弱接收信號進(jìn)行放大同時(shí)盡量引入很少量噪聲。20(8)常用微波器件—天線21微波天線饋線系統(tǒng)示意圖(a)同軸電纜天線饋線系統(tǒng)；(b)圓波導(dǎo)天線饋線系統(tǒng)221)微波天線增益參考點(diǎn)參考點(diǎn)DPRIPRDPTPTG=PRD/PRI天線在給定方向上的增益是指在天線在該方向輻射的功率與當(dāng)用相同的功率驅(qū)動時(shí)全向天線時(shí)在該方向上輻射的功率的比值。23DPRPRPTPTAmpGT參考點(diǎn)參考點(diǎn)有效全向輻射功率（EIRP）=PTGT24AmpTransmissionlineGLPTPRDTransmissionlineLPTPRI全向天線的等效傳輸電路定向天線的等效傳輸電路L傳輸損耗25幾乎所有的天線都是無源的。因此增益與放大器的增益意義不同。增益是由于定向天線將電磁波的能量集中在某一方向的結(jié)果。當(dāng)我們定義“增益”時(shí)，僅僅考慮參考點(diǎn)所在的方向，因此增益僅在該方向有效。

2)天線增益意義263)天線增益計(jì)算用分貝形式表示為其中:A為天線的口徑面積是天線的效率（55%-70%）通?？梢员硎緸?74)天線方向圖旁瓣主瓣主瓣:主要的輻射方向稱為主瓣。沒有天線能夠?qū)⑺械墓β识荚谝粋€(gè)方向輻射。向其他方向輻射一定的功率是不可避免的。旁瓣：當(dāng)我們從不同方向觀察時(shí)，常?？梢钥吹椒逯岛偷凸龋蟹逯档牡胤椒Q之為旁瓣。28二、微波中繼通信系統(tǒng)的組成（1）用戶終端（2）交換機(jī)（3）終端復(fù)用設(shè)備（4）微波站微波中繼系統(tǒng)主要設(shè)備有：29線狀網(wǎng)30三、微波中間站的轉(zhuǎn)接方式微波中繼通信系統(tǒng)中間站的轉(zhuǎn)接方式按照收發(fā)信機(jī)轉(zhuǎn)接信號時(shí)的接口方式，主要有：

（1）基帶轉(zhuǎn)接方式（2）中頻轉(zhuǎn)接方式（3）微波轉(zhuǎn)接方式（4）微波直放轉(zhuǎn)接方式（5）無源轉(zhuǎn)接方式31（1）基帶轉(zhuǎn)接方式

原理：中間站將微波信號解調(diào)至基帶信號再生后，再轉(zhuǎn)接到該中間站的另一中繼機(jī)變換到微波信號發(fā)送出去。特點(diǎn)：1、消除了群路信號在調(diào)制、解調(diào)過程中產(chǎn)生失真和噪聲積累。

2、可以直接上、下話路。32（2）中頻轉(zhuǎn)接方式原理：將接收微波信號變換到中頻后再變換至發(fā)射微波信號。特點(diǎn)：1、省去了調(diào)制、解調(diào)器，簡化了設(shè)備2、沒有調(diào)制和解調(diào)引入的失真和噪聲3、不能上、下話路，不能消除噪聲積累33（3）微波轉(zhuǎn)接方式原理：微波轉(zhuǎn)接與中頻轉(zhuǎn)接類似，但其轉(zhuǎn)接接口是微波接口。特點(diǎn)：1、發(fā)信載頻相對于收信載頻仍需要移頻2、需要自動增益控制34（4）微波直放特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)大為簡化 2、其功耗低，可利用太陽能供電 3、其可靠性較高，一般不需維護(hù) 4、其轉(zhuǎn)信和收信在同一載頻，須避免本站收發(fā)信號之間的相互干擾。RFAmp原理:中間站不進(jìn)行變頻而進(jìn)行有源、雙向的微波信號直接放大。35（5）無源轉(zhuǎn)接方式

特點(diǎn)：維護(hù)簡單，主要用于克服山河等地形障礙，但對反射板的抗風(fēng)能力要求很高且造價(jià)較高。原理：利用金屬反射板改變微波波束的方向。363738四、射頻波道的頻率配置基本原則：是盡可能在給定的微波頻段內(nèi)多安排一些波道，以增加傳輸容量；盡可能減小波道之間的相互干擾，以保證系統(tǒng)總體指標(biāo)和通信質(zhì)量；盡可能有利于通信設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)，以便于維修和降低成本。波道:兩套對通的微波收發(fā)信機(jī)構(gòu)成的一條獨(dú)立的雙向微波信道射頻波道的頻率配置：就是如何分配相鄰兩條微波站之間各條射頻波道收發(fā)信機(jī)的微波收發(fā)頻率。（1）基本概念39（2）單波道頻率配置 一條微波中繼通信線路各相鄰兩個(gè)微波站之間只有一條波道工作時(shí)，其頻率配置稱為單波道頻率配置。

a）二頻制方案

b）四頻制方案 401）二頻制方案 整個(gè)微波線路共使用兩個(gè)不同的微波頻率f1、f2，且這兩個(gè)頻率在兩個(gè)信息傳輸方向上都是交替出現(xiàn)的。兩個(gè)通信方向的收發(fā)頻率均相同，但收發(fā)頻率逐站更換一次。特點(diǎn)：占用頻帶窄（頻譜利用率高）存在反向干擾和越站同頻干擾問題。412）四頻制方案 即整個(gè)微波線路共使用4個(gè)不同的微波頻率f1、f2、f3、f4，f1與f4、f2與f3各組成一條雙向波道，這兩條雙向波道在兩個(gè)信息傳輸方向上交替出現(xiàn)。特點(diǎn)：沒有反向干擾問題，但仍然存在越站同頻干擾問題占用頻帶比二頻制方案寬一倍。42(3)多波道頻率配置當(dāng)一條微波中繼通信線路各相鄰兩個(gè)微波站之間有多條波道同時(shí)工作時(shí)，其頻率配置稱為多波道頻率配置。

CCIR382-3號建議推薦了兩種方案：即交錯(cuò)制方案和分割制方案

431）交錯(cuò)制方案同一波道的收頻與發(fā)頻相鄰排列n條波道的收發(fā)頻率按波道序號交錯(cuò)排列收發(fā)頻率逐站更換