(完成)第5章微波中继通信系统1副本课件

1第6章微波中继通信系统路威电话：828492EMAIL：kahn@lgdx.mtn《军事通信系统》理工大学通信工程学院天基信息教研中心2主要内容及要求掌握微波中继通信的特点；了解微波中继通信系统的基本组成及中继方式；理解微波中继线路传输特点及关键技术；了解微波中继通信系统在军事中的应用及发展趋势。31.什么是微波中继通信 利用微波作为载波并采用中继（接力）方式在地面上所进行的无线电通信。

一、概述42、微波工作的频率范围段号频带名称频率范围（含上限，不含下限）波段名称波长范围（含下限不含上限）1极低频

3-30Hz极长波

100kkm-10kkm2超低频30-300Hz超长波10kkm-1kkm3特低频300-3000Hz特长波1000km-100km4甚低频（VLF）3-30KHz甚长波100k-10km5低频（LF）

30-300KHz长波10k-1km6中频（MF）300-3000KHz中波1000-100m7高频（HF）3-30MHz短波100-10m8甚高频（VHF）

30-300MHz米波10-1m9特高频（UHF）

300-3000MHz分米波(微波)100-10cm10超高频（SHF）

3-30GHz厘米波(微波)10-1cm11极高频（EHF）

30-300GHz毫米波(微波)10-1mm12至高频300-3000GHz丝米波(微波)1-0.1mm5无线电通信常用频段3-30GHz4.0-8.0GHz8.0-12.0GHz12.0-18.0GHz18.0-27.0GHz特高频(SHF)CXKuK视距传输10GHz以上较大降雨衰减22.2GHz水汽吸收峰值雷达微波中继卫星通信30-300GHz27.0-40.0GHz26.5-40.0GHz33.0-50.0GHz40.0-75.0GHz75.0-110.0GHz110-300GHz极高频(EHF)KaRQVWmm(毫米波)视距传输183GHz有水汽吸收峰值60和119GHz有氧分子吸收峰值雷达微波中继卫星通信103-107GHz红外光可见光紫外光视距传输光纤传输光纤通信大气光通信水下光通信6二、微波中继通信特点1.主要优点：

通信容量大 抗干扰、抗截获能力强 机动能力强 抗毁能力强

2.主要不足：传输距离近需要架设较高的天线，不容易伪装7

微波是视距传播，而地球表面是弯曲的微波传播有损耗3.微波通信中继传输原因AB地球8

d——视距，单位km；H1、H2——发射及接收天线的有效高度，即高于平均地形海拔的天线高度，单位m。

平原地区站距离一般在30～50公里，天线高度在50～60米。受地球曲率的影响，视距最大传输距离可按以下公式计算：4.微波视距传播距离9数字微波中继通信线路是由线路两端的终端站、若干个中继站及分路站构成。6.2微波中继通信系统构成10微波发信机的两种调制方案（1）射频调制 来自数字复用设备的信码经过码型变换后，对微波振荡器输出的射频载波信号直接进行调制。

6.2微波中继通信系统构成11

（2）中频调制来自数字复用设备的信码经过码型变换后，对中频载波信号进行调制，然后上变频到微波波段。6.2微波中继通信系统构成12一、微波终端站的构成13(1)IDU及ODUIDUODU14去解调器来自调制器的射频信号固态功放LNA双工器天线波导(2)微波终端站实物图15(3)常用微波器件—波导同轴电缆椭圆波导圆波导矩形波导通常矩形波导衰减较小，但是制作困难；同轴电缆具有灵活性但是衰减大.波导:微波信号的传输线.按照剖面不同分为不同的类型。16(4)常用微波器件—适配器用于连接不同类型的波导。各种波导连接头17天线发送信号接收信号(5)常用微波器件—双工器(收发)双工器，天线分离器同向双工器，天线共用器18(6)常用微波器件—功放SSPA固态放大器TWT&TWTA行波管放大器速调管放大器19(7)常用微波器件—低噪声放大器LNA(lownoiseamplifier):用于将天线口的微弱接收信号进行放大同时尽量引入很少量噪声。20(8)常用微波器件—天线21微波天线馈线系统示意图(a)同轴电缆天线馈线系统；(b)圆波导天线馈线系统221)微波天线增益参考点参考点DPRIPRDPTPTG=PRD/PRI天线在给定方向上的增益是指在天线在该方向辐射的功率与当用相同的功率驱动时全向天线时在该方向上辐射的功率的比值。23DPRPRPTPTAmpGT参考点参考点有效全向辐射功率（EIRP）=PTGT24AmpTransmissionlineGLPTPRDTransmissionlineLPTPRI全向天线的等效传输电路定向天线的等效传输电路L传输损耗25几乎所有的天线都是无源的。因此增益与放大器的增益意义不同。增益是由于定向天线将电磁波的能量集中在某一方向的结果。当我们定义“增益”时，仅仅考虑参考点所在的方向，因此增益仅在该方向有效。

2)天线增益意义263)天线增益计算用分贝形式表示为其中:A为天线的口径面积是天线的效率（55%-70%）通常可以表示为274)天线方向图旁瓣主瓣主瓣:主要的辐射方向称为主瓣。没有天线能够将所有的功率都在一个方向辐射。向其他方向辐射一定的功率是不可避免的。旁瓣：当我们从不同方向观察时，常常可以看到峰值和低谷，有峰值的地方称之为旁瓣。28二、微波中继通信系统的组成（1）用户终端（2）交换机（3）终端复用设备（4）微波站微波中继系统主要设备有：29线状网30三、微波中间站的转接方式微波中继通信系统中间站的转接方式按照收发信机转接信号时的接口方式，主要有：

（1）基带转接方式（2）中频转接方式（3）微波转接方式（4）微波直放转接方式（5）无源转接方式31（1）基带转接方式

原理：中间站将微波信号解调至基带信号再生后，再转接到该中间站的另一中继机变换到微波信号发送出去。特点：1、消除了群路信号在调制、解调过程中产生失真和噪声积累。

2、可以直接上、下话路。32（2）中频转接方式原理：将接收微波信号变换到中频后再变换至发射微波信号。特点：1、省去了调制、解调器，简化了设备2、没有调制和解调引入的失真和噪声3、不能上、下话路，不能消除噪声积累33（3）微波转接方式原理：微波转接与中频转接类似，但其转接接口是微波接口。特点：1、发信载频相对于收信载频仍需要移频2、需要自动增益控制34（4）微波直放特点：1、结构大为简化 2、其功耗低，可利用太阳能供电 3、其可靠性较高，一般不需维护 4、其转信和收信在同一载频，须避免本站收发信号之间的相互干扰。RFAmp原理:中间站不进行变频而进行有源、双向的微波信号直接放大。35（5）无源转接方式

特点：维护简单，主要用于克服山河等地形障碍，但对反射板的抗风能力要求很高且造价较高。原理：利用金属反射板改变微波波束的方向。363738四、射频波道的频率配置基本原则：是尽可能在给定的微波频段内多安排一些波道，以增加传输容量；尽可能减小波道之间的相互干扰，以保证系统总体指标和通信质量；尽可能有利于通信设备的标准化、系列化生产，以便于维修和降低成本。波道:两套对通的微波收发信机构成的一条独立的双向微波信道射频波道的频率配置：就是如何分配相邻两条微波站之间各条射频波道收发信机的微波收发频率。（1）基本概念39（2）单波道频率配置 一条微波中继通信线路各相邻两个微波站之间只有一条波道工作时，其频率配置称为单波道频率配置。

a）二频制方案

b）四频制方案 401）二频制方案 整个微波线路共使用两个不同的微波频率f1、f2，且这两个频率在两个信息传输方向上都是交替出现的。两个通信方向的收发频率均相同，但收发频率逐站更换一次。特点：占用频带窄（频谱利用率高）存在反向干扰和越站同频干扰问题。412）四频制方案 即整个微波线路共使用4个不同的微波频率f1、f2、f3、f4，f1与f4、f2与f3各组成一条双向波道，这两条双向波道在两个信息传输方向上交替出现。特点：没有反向干扰问题，但仍然存在越站同频干扰问题占用频带比二频制方案宽一倍。42(3)多波道频率配置当一条微波中继通信线路各相邻两个微波站之间有多条波道同时工作时，其频率配置称为多波道频率配置。

CCIR382-3号建议推荐了两种方案：即交错制方案和分割制方案

431）交错制方案同一波道的收频与发频相邻排列n条波道的收发频率按波道序号交错排列收发频率逐站更换