微波与卫星通信技术

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1、第5章微波与卫星通信技术5.1数字微波通信的概述5.2数字微波通信系统5.3SDH微波通信系统5.4一点多址微波通信系统5.5卫星通信技术5.6卫星通信系统的构成5.1数字微波通信的概述5.1.1数字微波通信的概念微波是指频率在300MHz～300GHz范围内的电磁波。常用的范围是1～40GHz。数字微波通信是指利用微波(射频)作载波携带数字信息，通过无线电波空间进行中继（接力）的通信方式。目前使用较多的频段是2、4、6、7、8和11GHz。微波通信是无线通信的一种方式。进行无线通信，发信端需把待传信息转换成无线电信号，依靠无线电波在空间传播。收信端需把

2、无线电信号还原出发信端所传信息。因此，在介绍微波中继通信前，应首先了解无线电波及其特性。（一）无线电波和频段划分无线电频段的划分如表5.1所示。表5.1无线电波频段划分频段名称频率范围波长范围长波中波短波超短波（特高频）30～300kHz300～3000kHz3～30MHz30～300MHz10000～1000m1000～100m100～10m10～1m微波分米波厘米波毫米波300MHz～3GHz3～30GHz30～300GHz100～10cm10～1cm1cm～1mm在无线电技术中，通常用频率（或波长）作为无线电波最有表征意义的参量。这是因为频率(或波

3、长)相差很远的无线电波，往往具有很不相同的性质，如传播方式，中长波沿地面传播，绕射能力较强，而微波却只能在大气对流层中直线传播，绕射能力很弱。一般说来，各个频段的无线电波都可以用作无线通信。所谓微波，一般是指频率为300MHz～300GHz(或波长为1m～lmm)范围内的无线电波。“微”，就是该无线电波的波长相对于周围物体的几何尺寸很短的意思。（二）微波通信的特点微波通信具有下列特点：(1)微波频段，受工业、天电和宇宙等外部干扰的影响很小，使微波通信的传输可靠性提高。12GHz以下，受风雨冰雪等恶劣气象条件的影响较小，可使微波通信的稳定度大大提高。(2)

4、微波频段占有频带很宽，可以容纳更多的无线电设备工作。由表5.1可知，全部长、中、短波频段的总频带占有不到30MHz，而微波仅厘米波的频带就占有27×103MHz，几乎是前者的103倍。占有频带越宽，可容纳同时工作的无线电设备越多。信息容量大。(3)微波射束在视距范围内直线、定向传播，天线的两站间的通信，距离不会太远，一般为50km。5.1.2微波传播特性（一）自由空间的电波传播1.自由空间的概念自由空间又称为理想介质空间，即相当于真空状态的理想空间。在此空间充满着均匀、理想的介质。2.自由空间传播损耗在自由空间传播的电磁波不产生反射、折射、吸收和散射等现

5、象，即总能量在传播过程没有被损耗掉。视距:以地球为圆心，地球半径R，在地球上的两点，高度分别为h和h1,把（R+h）和（R+h1）两点连线，和地球弧面相切得切线叫做视距！但是，电波在自由空间传播时，其能量会因向空间扩散而衰耗。这是因为电波由天线辐射后，向周围空间传播，到达接收地点的能量仅是一小部分。距离越远，接收点的能量越小，如同一只灯泡所发出的光一样，均匀地向四面八方扩散出去。这种电波扩散衰耗称为自由空间传播损耗。传播损耗为：（5-1）式中：d为收发天线的直线距离，m；f为发信频率，Hz；c为光速度，；当距离以km为单位，频率以GHz为单位时（5-2）

6、若频率以MHz为单位，则（5-3）3.自由空间传播条件下收信电平的计算实际使用的天线均为有方向性天线。设收发天线增益分别为、；收发两端馈线系统损耗分别为、；收发两端分路系统损耗分别为、。则在自由空间传播条件下，接收机的输入电平为（5-4）例已知发信功率为，工作频率,两站间距离,，求在自由空间传播条件下，接收机的输入电平和输入功率。解由式（5-2）式得再由式（5-4）可得（）即（二）地形地物对微波传播的影响微波中继通信的电磁波主要在靠近地表的大气空间传播，因而地形地物对微波电磁波会产生反射、折射、绕射和吸收现象。1.平坦地表对微波的反射水面或平坦地面等地表

7、对微波的反射，造成接收点的场强是直射波和反射波的矢量和。当收发天线足够高时，可以认为直射波是自由空间波。2.地表障碍物对微波视距传播的影响地表障碍物是诸如丘陵、山头、树林和高大建筑物等会阻挡电磁波视距传播的地物。与自由空间传播相比，地表障碍物对微波视距传播的影响表现为引入了阻挡损耗。（三）大气对微波传播的影响由于微波中继通信的大气空间电磁波传播主要在对流层中完成，因此讨论大气对微波传播的影响，实际就是讨论对流层对微波传播的影响。对流层对微波传播的影响主要表现在3个方面：氧气分子和水蒸汽分子对电磁波的吸收；雨、雾、雪等气象微粒对电磁波的吸收和散射；对流层结

8、构的不均匀对电磁波的折射。当微波中继通信系统的工作频段在10GHz以下时，前两个