第2章微波中继通信系统

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1、第第2 2章章 微波中继通信系统微波中继通信系统Microwave relay communication Microwave relay communication systemssystems张张 文胜文胜School School of Information Science and of Information Science and EngineeringEngineeringShandong UniversityShandong UniversityShandong, ChinaShandong, China 通信系统概论通信系统概论MUXSatelliteFibre-optics

2、 cableRadio linkCoaxial cableMUX现代通信的主要手段现代通信的主要手段2.1 概述概述微波中继通信微波中继通信是利用微波作为载波并采用中继是利用微波作为载波并采用中继（接力）方式在地面上进行的无线电通信（接力）方式在地面上进行的无线电通信。Microwave relay transmission is the transmission of information or energy by electromagnetic waves whose wavelengths are measured in small numbers of centimeters; th

3、ese are called microwaves.微波中继通信：微波中继通信：远远距离通信，一般说来，通信距距离通信，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，每隔球曲面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸。这种这种通信方式，也称为微波中继通信或称微波接力通信通信方式，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 微波中继通信微波中继通信是利用微波作为载波并采用是利用微波作为载波并采用

4、中继（接力）方式在地面上进行的无线电中继（接力）方式在地面上进行的无线电通信通信。 微波频段的波长范围为lmmm，频率范围频率范围为为300MHz300GHz，可细分为特高频（UHF）频段分米波频段、超高频（SHF）频段厘米波频段和极高频（EHF）频段毫米波频段。 由于卫星通信卫星通信实际上是在微波频段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。微波通信微波通信的概念的概念微波通信是利用微波作为载波来携带信息，并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

5、信息。通过自由空间电波传送信息。微波的频率范围？微波的频率范围？300MHz300GHz微波的传输特性？微波的传输特性？视距传输特性（直线传播）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。用微波作为载体传送数字信息的一种通信手段。微波微波 超长波 长 中 短 米 分米 厘米 毫米 亚毫米光通信0.000003 0.03 0.3 3 30 300 3103 3104 3105 3106 (MHz)(300MHz300GHz)微波一般称为微波一般称为厘米波！厘米波！无线电通信频率划分无线电通信频率划分段段号号频段名称频段名称频段范围频段范围波段名称波段名称在自由空间的波长范围

6、在自由空间的波长范围123极低频极低频超低频超低频特低频特低频330HZ30300HZ3003000HZ极长波极长波超长波超长波特长波特长波10000010000 km100001000 km1000100 km45678甚低频甚低频(VLF)低频低频(LF)中频中频(MF)高频高频(HF)甚高频甚高频(VHF)330K30300K3003000K330M30300M甚长波甚长波长波长波中波中波短波短波超短波超短波10010 km(万米波万米波)100001000 m(千米波千米波)1000100 m(百米波百米波)10010 m(十米波十米波)101 m(米波米波)9101112特高频特高频

7、(UHF)超高频超高频(SHF)极高频极高频(EHF)至高频至高频3003000M330G30300G3003000G101 dm101 cm101 mm1000100um(亚毫米波亚毫米波)微微波波分米波分米波厘米波厘米波毫米波毫米波丝米波丝米波甚低频VLF3-30KHz超长波1KKm-100Km空间波为主海岸潜艇通信；远距离通信；超远距离导航低频LF30-300KHz长波10Km-1Km地波为主越洋通信；中距离通信；地下岩层通信；远距离导航中频MF0.3-3MHz中波1Km-100m地波与天波船用通信；业余无线电通信；移动通信移动通信；中距离导航高频HF3-30MHz短波100m-10m天

8、波与地波远距离短波通信；国际定点通信甚高频VHF30-300MHz米波10m-1m空间波电离层散射（30-60MHz）；流星余迹通信；人造电离层通信（30-144MHz）；对空间飞行体通信；移动通信移动通信特高频UHF0.3-3GHz分米波1m-0.1m空间波小容量微波中继通信；（352-420MHz）；对流层散射通信（700-10000MHz）；中容量微波通信（1700-2400MHz）超高频SHF3-30GHz厘米波10cm-1cm空间波大容量微波中继通信（3600-4200MHz）；大容量微波中继通信（5850-8500MHz）；数字通信；卫星通信；国际海事卫星通卫星通信；国际海事卫星通

9、信（信（1500-1600MHz）极高频EHF30-300GHz毫米波10mm-1mm空间波在入大气层时的通信；波导通信通常把频率300MHz300GHz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微波通信微波通信一、基本概念一、基本概念问问：为什么利用微波进行远距离传输必须采用：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？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，、微波工作频率高，

10、波长短，能穿透电离层，不能利用天波进行远距离传播。不能利用天波进行远距离传播。2.2 概念概念问问：为什么利用微波进行远距离传输必须采用：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？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、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。响使得视距传播距离受限。措施？措施？增加天线高度，增大发射功率？增加天线高度，增大发射功率？中继方式中继方式 微波线路微波线路 发信设备发信设备 收信设备收信设备 中继方式中继方式 微波中继通信微波中继通信 微波中继通信常用于电缆无法铺设或极难铺设微波中继通信常用于电缆无法铺设或极难

11、铺设的地方的地方, ,而且相对而言，线路铺设简单而且相对而言，线路铺设简单, , 建设周建设周期短期短, ,投资少。投资少。 微波似光性，电波近似直线传播微波似光性，电波近似直线传播 微波的传输损耗大微波的传输损耗大, ,波长越短，损耗越大。波长越短，损耗越大。 ACDEB中继站微波的视距传播示意图 中继的原因中继的原因 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微波传播具有视距传播特性，即电磁波沿直线传播沿直线传播，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