微波通信简介
微波通信简介
微波通信简介微波通信是一个系统工程，安装、维护、调测涉及的知识面宽，需要扎实的基础知识和丰富的实际经验，在较短的时间内掌握有一定困难。
一、微波通信的基本概念:微波通信是现代化重要通信手段之一，与其他通信方式相比它具有以下优点:建设周期短;投资底;抗自然灾害性能强;不容易遭受人为性的破坏。
对信息传输可靠性比较高，跨越山河比较方便，它的传输方式具有独道的特点。
缺点:微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。
此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信。
因此，世界许多国家尤其是比较发达的国家作为一种重要的通信手段予以大力的发展形成很大的通信网，在世界通信事业的发展中起过非常重要的作用。
1、微波通信的基本概念通常人们把通信使用什么频率，称为什么通信。
如把30,300千赫称长波用于通信,称长波通信，(电台)把300,3000千赫称为中波,用于广播，称中波广播，把3,30兆赫称短波用于通信称短波通信。
在电信领域通常把3000M,30000M频段的通信，称微波通信。
———————————————————————————————————————————————从另一个概念讲，电磁波有长波中波短波,而波长在1米至0.1毫米之间的电磁波,称为微波。
使用微波进行的通信被称为微波通信。
微波通信具有可用频带宽、通信容量大、传输损伤小、抗干扰能力强等特点,可用于点对点、一点对多点或广播等通信方式。
名词解释:频率 :在单位时间内物体完成全振动的次数叫频率，用f表示单位: HZ KHZ MHZ GHZ 1GHZ=1000MHZ1MHZ=1000KHZ波长波速波长,波速/频率频率,波速/波长电磁波的波速由介质决定的，真空中等于光速，空气中略低于光速，而波速=波长*频率，即波长越长频率越低，波长越短频率越高。
第3章数字微波通信系统
1、直接中继（微波转接）
----把接收到的微波信号用微波放大器直接 放大。
移频：收、发的频率不一样。
微
波
移
放
频
大
微 波 放 大
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2、外差中继（中频转接）
低
噪 声 放
混 频
大
中 放
上 变 频
功 放
----中频转接只将收到的微波信号混频（下变频） 至中频（70MHz或140MHz），经中频放大器放大后 再送到发送设备的上变频器变换为微波频率，经功 率放大后由天线发射出去。
9
3.3 微波的视距传播
1 自由空间传播损耗的计算
➢ 自由空间传播损耗通常用分贝（dB）来表示：
L 10 lg L 20 lg 4d
➢ 若距离d用km表示，频率f用MHz表示有：
LS 32.4 20 lg d (km) 20 lg f (MHz )
➢ 若距离d用km表示，频率f用GHz表示有：
CO1 Ci G1
Ci
CO2
LF
CO 2
Ci LF
CO2 Ci LF
对数（dbm、dbw）
12
Gt
LS
Gr
Lt
发信机
Pt
Lr
Pre
收信机
Gt (Gr ) : 发射(接收)天线增益
Pt : 发射功率
Lt (Lr ) : 发端(收端)馈线系统损耗 Pre : 接收功率
Pre Pt
G
的中频信号进行调制，并将70MHz已调信号 送入微波发信机。
21
（4）中频信号——微波射频信号的变换 在微波发信机，对70MHz的已调波进行混频，
即70MHz的中频信号对微波载波进行调制，将 70MHz的中频信号变为微波射频信号。 （5）微波信号的发送
微波通信的频率范围
微波通信的频率范围
微波通信是一种通过微波频段进行数据传输的通信技术，其频
率范围通常在300MHz到300GHz之间。
这个广泛的频率范围使得微
波通信在无线通信领域具有重要的地位，被广泛应用于卫星通信、
雷达系统、移动通信和无线局域网等领域。
在微波通信中，不同频段的微波被用于不同的通信应用。
例如，微波频段的C波段（4GHz到8GHz）被广泛应用于卫星通信和雷达系统，而微波频段的Ku波段（12GHz到18GHz）则被用于卫星通信和
广播电视。
此外，微波频段的毫米波（30GHz到300GHz）被用于5G
移动通信和无线局域网，其高频率和大带宽特性使得其能够支持更
高速的数据传输。
微波通信的频率范围广泛，使得其在不同的通信应用中都能发
挥重要作用。
随着无线通信技术的不断发展，微波通信也将继续发
挥着重要的作用，为人们的日常生活和工作提供更便捷、高效的通
信服务。
微波通信技术的原理与应用
微波通信技术的原理与应用微波是一种电磁波，其波长在毫米至厘米级别。
微波通信技术是一种非常先进的通信技术，随着科技的不断发展，它已经广泛应用于卫星通信、雷达、手机通讯和无线局域网等方面。
一、微波通信技术的原理微波通信技术的基础是电磁波的传输原理，微波信号在空气中速度很快，且能够以直线传输。
微波信号需要通过天线进行传输和接收。
天线是发射和接收微波信号的关键部件，其结构包括导电材料和导体支架。
天线可以强化微波信号的幅度，并将信号转换为电信号，在电路中进行处理。
微波通信系统中还需要使用放大器、传输线和滤波器等设备，来保证信号的强度和质量。
放大器可以将微波信号的幅度增大，使信号能够在较远的距离内传输。
传输线可以将信号从一个位置传输到另一个位置，而滤波器可以使信号只留下所需的频率，抑制干扰信号。
二、微波通信技术的应用1. 卫星通讯在卫星通讯中，需要使用微波信号进行数据传输。
卫星接受地面信号，将其转换为微波信号，通过微波设备传输，最后再转换为地面信号。
微波通信技术在卫星通信中具有高效、快速、可靠等优点。
2. 手机通讯移动电话的通讯也是使用微波通信技术。
手机使用微波信号进行接收和发送信息，通过手机塔将信号传输到对方手机。
微波通信技术使移动电话通讯变得更加方便和快速。
3. 无线局域网无线局域网（WLAN）是指在有限的地域内使用无线网络技术传输数据的网络系统，它的数据传输也是使用微波通信技术。
在WLAN中，无线基站利用微波信号将数据传输到无线适配器，然后再通过适配器传输到计算机或其他设备。
4. 雷达雷达是一种采用微波技术探测目标位置的装备。
雷达发射微波信号，当信号遇到障碍，会被反射回来，接收器对返回的微波信号进行处理后，就能够计算出目标物体的位置和距离。
5. 机场安全现代机场都配备有雷达和微波探测器。
雷达用于监控进出机场的航班，微波探测器用于探测机场周围的障碍物。
机场安全性得到了很大的提高。
三、微波通信技术的优势和不足微波通信技术具有信号传输速度快、抗干扰能力强、可靠性高，且可以在较长距离内传输信号。
微波通信和光纤通信
目
CONTENCT
录
• 引言 • 微波通信 • 光纤通信 • 微波通信与光纤通信的比较 • 未来发展趋势
01
引言
通信方式的发展历程
19世纪电报的发明
电报的出现标志着远程通信的开始，通过电线传 输简短的文本信息。
20世纪中期的微波通信
微波通信利用高频电磁波传输信号，主要用于电 视广播和移动通信。
传输质量不稳定
由于微波传输易受到气象条件 、环境因素等影响，传输质量 相对不太稳定。
传输距离有限
微波传输的覆盖范围有限，一 般适用于短距离通信，如城市 间、校园内等。
微波通信的应用场景
移动通信网络
微波通信在移动通信网络中扮 演重要角色，用于基站间、基 站与核心网之间的数据传输。
电视广播
微波通信用于电视广播信号的 传输，特别是在高山、无人区 等难以铺设光缆的地区。
企业专网
微波通信适用于企业内部的网 络建设，如企业专网、局域网 等，可实现快速、灵活的组网 。
军事通信
由于微波通信具有较高的抗干 扰能力和保密性，因此在军事
通信领域也有广泛应用。
03
光纤通信
光纤通信的原理
光的全反射
光纤通信利用光的全反射原理，将信号通过光波在光纤中传输。当光波从光密 介质射向光疏介质时，满足一定角度条件，光波将被全反射，沿光纤传输而不 泄漏。
微波通信
微波信号的传输速度接近光速，但在 实际应用中，由于信号在传输过程中 的衰减和干扰，传输速度可能会受到 一定影响。
光纤通信
光纤的传输速度非常快，理论上可以 达到光速，但在实际应用中，由于信 号在光纤中的衰减和色散效应，传输 速度也会受到一定限制。
微波通信原理
三 微波传播
• 无线电波的传播特性
三 微波传播
b) 天波传播，就是自发射天线发出的电磁 天波传播， 波，在高空被电离层反射回来到达接收 点的传播方式。如上图中2所示 所示。 点的传播方式。如上图中 所示。 c) 散射传播，就是利用大气层对流层和电 散射传播， 离层的不均匀性来散射电波， 离层的不均匀性来散射电波，使电波到 达视线以外的地方。如上图中4所示 达视线以外的地方。如上图中 所示
三 微波传播
• 复杂地形单障碍物
Hc
h2 h1
Hs Hb
d1 d
d2
三 微波传播
6) 相对余隙 Hc/ F1（余隙 c与第一费涅耳区比 相对余隙P= 余隙H 与第一费涅耳区比 曲线（ 衰落因子曲线）。 值）及P/V曲线（相对余隙 衰落因子曲线）。 曲线 相对余隙—衰落因子曲线 表示平坦地形， 表示刃形障碍） （µ=0表示平坦地形， µ=∞表示刃形障碍） 表示平坦地形 表示刃形障碍
二 数字小微波设备
1. 终端站设备组成 终端站设备实现基带信号到微波的相互 转换，通常由复用设备、解复用设备、 转换，通常由复用设备、解复用设备、 调制解调器、收发信机、 调制解调器、收发信机、天线等组成信 号通道。 号通道。
二 数字小微波设备
• 终端站设备
复用设备 调制器 发信机 环形器 解复用设备 解调器 收信机
三 微波传播
此等效地球半径为 Re=KR=R/(1+R/2×dn/dh) × 其中 Re—等效地球半径 等效地球半径 R—实际地球半径 实际地球半径 dn/dh—折射率随高度的变化率 折射率随高度的变化率 K—等效地球半径因子 等效地球半径因子
三 微波传播
• 等效地球半径因子
K=-1 K=∞ K=1 K=0.5 K=0.33
微波通信技术
WEIBO TONGXIN JISHU微波通信技术(microwave communication techniques) 微波通信是指利用波长为1米～0.1毫米（频率为0.3～3000吉赫）的无线电波进行的通信。
包括微波视距接力通信、卫星通信、散射通信、一点多址通信、毫米波通信及波导通信等。
微波通信特点是：频率范围宽，通信容量大，传播相对较稳定，通信质量高，采用高增益天线时可实现强方向性通信，抗干扰能力强，可实施点对点、一点对多点或广播等形式的通信联络。
它是现代通信网的主要传输方式之一，也是空间通信的主要方式。
微波通信在军事战略通信和战术中占有显著的地位。
微波按照波长可分为分米波、厘米波、毫米波和丝米波，其中部分波段用一些常用代号来表示（见表）。
L以下频段适用于移动通信。
S至Ku波段适用于以地球表面为基地的通信，其中，C波段的应用最为普遍。
60GHz的电波在大气中衰减较大，适用于近距离的保密通信。
94GHz的电波在大气中衰减很小，适合地球站与空间站之间的远距离通信。
系统组成及工作原理微波通信系统由发信机、收信机、多路复用设备、用户设备和天馈线等组成（见图1）。
其中发信机由调制器、上变频器、高功率放大器组成；收信机由低噪声放大器、下变频器、解调器组成；天馈线设备由馈线、双工器及天线组成。
图1微波通信系统组成其工作原理是：用户设备把各种要传输的信息变换成基带信号或把基带信号变换成原信息。
多路复用设备可使多个用户的信号共用一个传输信道。
调制器把基带信号调制到中频（频率一般为数十至数百兆赫）上，也可直接调制到射频上。
解调器的功能与调制器相反。
上、下变频器实现中频信号与微波信号之间的频率变换。
高功率放大器把发射信号提高到足够的电平，以满足在信道中传输的需要。
百瓦以下的设备中，功率放大器采用固态微波功放；当射频输出电平在百瓦以上直至数十千瓦时，通常采用行波管或速调管放大器。
低噪声放大器用于提高接收机的灵敏度，主要采用微波低噪声场效应管放大器。
微波通信
17-10
本章小结
微波通信是在第二次世界大战后期开始使用的 一种无线电通信技术，它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。 微波频段的波长范围为lm～1mm，频率范围为 300MHz～300GHz，微波通信分为模拟微波通信和数 字微波通信两类。模拟微波通信早已发展成熟，并 逐渐被数字微波通信取代，数字微波通信已成为一 种重要的传输手段，并与卫星通信，光纤通信一起 作为当今三大传输手段。
17-11
本章小结
微波通信采用中继的直接原因有两个：首先微 波的电磁波沿直线传播.地球表面是个曲面，为了 延长通信距离，需要在通信两地之间设立若干中继 站，进行电磁波转发。其次是因为微波空间传播有 损耗，在远距离通信时有必要采用中继方式对信号 逐段接收、放大后发送给下一段。一般说来，每隔 50公里左右，就需要设置微波中继站，将电磁波放 大转发。长距离微波通信干线可以经过几十次中继 而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。
17-4
17.1.1 微波中继通信
微波电磁波波长范围: lm～1mm 微波电磁波的频段范围: 300MHz～300GHz 频率与波长的关系：f=C/λ
17-5
17.1.2 微波通信采用中继的原因
1) 微波的电磁波沿直线传播 2) 微波空间传播有损耗 中继的距离：几十公里
17-6
17-8
17.3 微波通信发展简介
(1) 最早的模拟微波中继通信系统是第二次世 界大战后期美国贝尔研究所建立的TDX系 统（4GHz频段的调频系统）。
(2) 20世纪40年代到50年代产生了传输频带较 宽，性能较稳定的微波通信，成为长距离 大容量地面干线无线传输的主要手段，模 拟调频传输容量高达2700路，也可同时传 输高质量的彩色电视。
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微波通信簡介
微波通信（Microwave Communication），是使用波长在0.1毫米至1米之间的电磁波——微波进行的通信。
微波通信不需要固体介质,当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。
利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离,因此是国家通信网的一种重要通信手段,也普遍适用于各种专用通信网。
我国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段,K频段的应用尚在开发之中。
由于微波的频率极高,波长又很短,其在空中的传播特性与光波相近,也就是直线前进,遇到阻挡就被反射或被阻断,因此微波通信的主要方式是视距通信,超过视距以后需要中继转发。
一般说来,由于地球幽面的影响以及空间传输的损耗,每隔50公里左右,就需要设置中继站,将电波放大转发而延伸。
这种通信方式,也称为微波中继通信或称微波接力通信。
长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。
微波站的设备包括天线、收发信机、调制器、多路复用设备以及电源设备、自动控制设备等。
为了把电波聚集起来成为波束,送至远方,一般都采用抛物面天线,其聚焦作用可大大增加传送距离。
多个收发信机可以共同使用一个天线而互不干扰,我国现用微波系统在同一频段同一方向可以有六收六发同时工作,也可以八收八发同时工作以增加微波电路的总体容量。
多路复用设备有模拟和数字之分。
模拟微波系统每个收发信机可以工作于60路、960路、1800路或2700路通信,可用于不同容量等级的微波电路。
数字微波系统应用数字复用设备以30路电话按时分复用原理组成一次群,进而可组成二次群120路、三次群480路、四次群1920路,并经过数字调制器调制于发射机上,在接收端经数字解调器还原成多路电话。
最新的微波通信设备,其数字系列标准与光纤通信的同步数字系列(SDH)完全一致,称为SDH微波。
这种新的微波设备在一条电路上,八个束波可以同时传送三万多路数字电话电路(2.4Gbit/s)。
微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务的传送,如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。
微波通信具有良好的抗灾性能,对水灾、风灾以及地震等自然灾害,微波通信一般都不受影响。
但微波经空中传送,易受干扰,在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向,因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。
此外由于微波直线传播的特性,在电波波束方向上,不能有高楼阻挡,因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划,使之不受高楼的阻隔而影响通信。