《微波通信学习》ppt课件

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1、微波通信原理菲涅耳区半径为了更好的研究微波传播的视通条件，需引入菲涅耳半径的概念，其中第一菲涅耳区半径是判断微波视通的重要参数。TXRXPF1F2a1a2b2b1d1d2D第一菲涅耳区域(半径=F1,N=1）第二菲涅耳区域(半径=F2,N=2）第一菲涅尔区是微波传播电磁能量相对集中的区域，在此区域内如果没有阻挡物，则将遵循自由空间传播损耗的计算公司。设计链路时应尽量消除F1区内的阻挡。随着菲涅尔区序号数的增大，接收点的场强以等差级数关系递减。第一菲涅耳半径F1可以通过下式计算得到：其中：f：频率

2、（GHz）d：路径长度（km）d1和d2：收发两个站点到路径障碍物的距离（km）余隙在实际微波传播路径中，有时会受到建筑物、树木、山峰等的阻挡，如果障碍物的高度进入第一菲涅尔区域时，则可能会影响传输质量。为了避免这种情况的发生，因此引入了余隙的概念。Md1d2Dh1h3h4h2h5h6ABhc必须保证微波链路无阻挡传输，微波链路要进行视通勘测。视通的判断条件：余隙大于第一菲涅耳区半径的60%（hc>60%*F1），就能够保证视通。折射电磁波在均匀介质中传播时电磁波是沿直线传播，但大气中温度、湿度

3、和气压随高度变化而变化，大气不再是均匀的传播介质，从而不同的大气高度有不同的折射指数n，大气可以认为是由折射指数逐渐变化的许多薄层构成。电磁波在不同层间传播时就会产生连续折射现象，电磁波将因多次连续折射而使传播轨迹发生弯曲，电磁波进入不同折射率层的传播示意图如图所示：微波在不均匀大气中传播时，将产生折射现象，大气折射使得微波实际传播路径为曲线。反射光滑地面或水面会把天线发出的一部分信号能量经过多径反射到接收天线并对主波(直射波)信号产生干涉。反射波与主波进行矢量迭加，其结果会使干涉合成波因相位和

4、幅度不同而加大或减小，加之信道为时变信道，从而使传播处于不稳定状态.直线反射直线反射直线反射直线反射在链路设计时，要尽量减少反射波，如果有反射情况，则应利用地形的起伏阻挡住反射波。A类：山地（或建筑物密集的城市）B类：丘陵（地面起伏较平缓）C类：平原D类：大面积的水面其中山地的反射系数最小，是最适合微波传输的地形，丘陵地区次之；电路设计时应尽量避开水面等光滑的平面。衰落衰落(Fading)：指接收电平随机起伏变化，即不规则的变化，忽大忽小，其原因是多种多样的。如下为物理成因分类。衰落机理吸收衰落

5、雨雾衰落闪烁衰落k型衰落波导型衰落衰落时间接收电平高低衰落对信号的影响快衰落慢衰落上衰落下衰落平衰落频率选择性衰落自由空间传播衰落衰落自由空间传输衰耗自由空间损耗:A=92.4+20logd+20logf(d单位为km，f单位为GHz)。d或f每增加一倍，损耗将增加6dB。功率电平PTX=发射功率G=天线增益A0=自由空间损耗M=衰落储备PTX距离GTXGRXPRXA0M接收门限GdGfPRX=接收功率衰落储备＝接收电平设计值－设备接收灵敏度(含电磁干扰的实际灵敏度)。要保证衰落储备在链路预算的

6、范围内，否则会影响链路的可用度。大气吸收损耗大气的吸收损耗主要是由空气微粒散射和水汽吸收组成，而空气微粒和水汽的吸收衰减主要与微波频率、大气温度、水汽密度、大气压强、传输距离等参数有关。大气对微波吸收曲线图(dB/Km)1GHz7.5GHz12GHz23GHz60GHz0.01dB10dB1dB0.1dB统计表明大气吸收对频率在12GHz以下时，吸收小于0.1dB/Km，和自由空间衰耗相比，可以忽略。雨雾衰减在10GHz频段以下，雨雾损耗并不显得特别严重，对一个中继段可能会引入几个分贝。在10G

7、Hz以上频段，中继间隔主要受降雨损耗的限制。雨衰强度/雨区:L[60mm/h]微波链路的衰落储备有限。通常，链路衰落储备的值要大于30dB。从上图可以看出，对18G的微波信号，在雨量为60mm/h的情况下，传输5km的衰耗达40dB。为保证微波链路的可用度指标，微波必须按照微波的网规文件安装，不能随意改变站点位置。K型衰落受大气折射的影响，微波在传播过程中，路径实际上是弯曲的。大气折射的最后效果可看成电磁波在一个等效半径为Re的地球上空沿直线传播。即Re=KR（R为实际地球半径）。Rk>1正折射

8、k=1无折射k<1负折射K值的实际测量平均值为4/3左右。但实际地段的K值和该地段的气象有关，可以在较大范围内变化，影响视距传播。多径衰落PrimaryRayReflectedRayRefractedRayRadioRefractivityVsHeightWarm-ColdBoundaryLayerAirDensitySuperRefractiveLayer折射和反射导致的多径衰落，将可能严重地影响链路的传输质量。由于折射波，反射波，散射波等多途径传播，造成到达接收端有多条电波，这些电波合成引起