第2章微波中继通信系统
电力系统通信设计内容深度规定
电力系统通信设计内容深度规定时间：2003—12-29 10：05：34 ｜［〈<]［>〉］第一章总则第1条电力系统通信是电力系统的重要组织部分，是电力系统实现调度自动化和管理现代化的基础.是保证电力系统安全经济运行的重技术手段。
第2条根据电力前期工作不同阶段的要求，电力系统通信工程设计的前期工作分为电力系统通信规则(通称通信规划)和电力系统通信设计（简称系统通信设计)两个阶段它们分别为电力规划和电力系统设计的组成部分.根据工作需要,对重大的或复杂的问题可安排做专题报告。
对大型通信干线项目应提出可行性研究报告.系统通信设计根据电力系统设计、电力系统调度管理的要求，在通信规划的基础上进行。
第3条当系统通信设计进度赶不上工程需要或由于电力系统和有关调管理体制等变化而使原系统通信设计有局部改变时，应根据工程需要安排相应的接入系统通信设计。
接入系统通信设计是局部性的设计,其内容深度一般与本规定相同.第4条电力系统通信设计应从全网出发统筹安排包括电话、远动、继电保护、计算机等各种通道的综合性总体设计，系统通信设计的设计年限和设计范围一般应与相应电力系统相一致。
电力系统通信规划一般在电力系统设计和电网调度管理原则基本确定之后进行，并与电力系统调自动化设计和继电保护设计平行或交叉进行。
其设计任务一般与电力系统设计任务同时下达。
第5条电力系统通信设计的任务是一个与电力系统生产运行要求相适应的、可靠、灵活和技术上先进、经济上合理、投资效益显著的电力通信网，为电力系统的安全经济运行服务.系统通信设计和大型通信干线可行性研究经审查批准后可供据以：1、对发送变电和调度工程设计中的系统通信部分及联网工程通信设计起原则指导作用。
2、作为编制通信干线计划任务书的依据。
3、对下一级电力系统通信设计起原则指导作用；4、安排需要完善化和技术改造的项目.5、安排研科课题，对新设备的研制提出使用要求。
第6条本规定适用于由中调及以上调度的电力系统使用。
通信原理 (完整)精选全文
数字通信的主要优点：
(a) 失真的数字信号
(b) 恢复的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
数字通信的主要缺点：
➢ 占用带宽大 ➢ 设备复杂 ➢ 同步要求高
宽带通信、压缩编码 VLSI、SOC、ASIC 信号处理技术
应用实例：
➢ 数字传输技术：电话、电视、计算机数据等 信号的远距离传输。
➢ 模拟传输技术：有线电话环路、无线电广 播、电视广播等。
狭义信道
有线信道 无线信道
中长波地波 短波电离层反射 超短波、微波视距传输 超短波、微波对流层散射 卫星中继
编码信道 调制信道
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
信 道
收 转 换 器
解 调 器
解解 码密 器器
信 宿
发送设备
噪 声
接收设备
广义信道
广义信道
调制信道：
调制器输出端到解调器输入端的所有设备和媒介。 研究调制和解调时，常用调制信道。 连续信道/模拟信道。
eo(t)
e0t htei t nt e0t kt ei t nt
n(t)
n(t): 加性干扰 k(t): 乘性干扰
k t 依赖于网络的特性，k t 反映网络特性对 ei t 的作用。
干扰
加性干扰：本地噪声
始终存在
乘性干扰：非理理想信道 与信号共存
sR t sT tht nt
乘性 加性
增量调制DM
军用、 民用电话
Hale Waihona Puke 差分脉码调制DPCM电视电话、 图像编码
其 他 语 言 编 码 方 式 中低速数字电话 ADPCM、 APC、 LPC
按信号复用方式分类
通信原理第2章习题解答
习题解答2-1、什么是调制信道？什么是编码信道？说明调制信道和编码信道的关系。
答：所谓调制信道是指从调制器输出端到解调器输入端的部分。
从调制和解调的角度来看，调制器输出端到解调器输入端的所有变换装置及传输媒质，不论其过程如何，只不过是对已调制信号进行某种变换。
所谓编码信道是指编码器输出端到译码器输入端的部分。
从编译码的角度看来，编码器的输出是某一数字序列，而译码器的输入同样也是某一数字序列，它们可能是不同的数字序列。
因此，从编码器输出端到译码器输入端，可以用一个对数字序列进行变换的方框来概括。
根据调制信道和编码信道的定义可知，编码信道包含调制信道，因而编码信道的特性也依赖调制信道的特性。
2-2、什么是恒参信道？什么是随参信道？目前常见的信道中，哪些属于恒参信道？哪些属于随参信道？答：信道参数随时间缓慢变化或不变化的信道叫恒参信道。
通常将架空明线、电缆、光纤、超短波及微波视距传输、卫星中继等视为恒参信道。
信道参数随时间随机变化的信道叫随参信道。
短波电离层反射信道、各种散射信道、超短波移动通信信道等为随参信道。
2-3、设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为：其中，0K 和d t 都是常数。
试确定信号)(t s 通过该信道后的输出信号的时域表示式，并讨论之。
解：传输函数d t j je K e H H ωωϕωω-==0)()()(冲激响应)()(0d t t K t h -=δ输出信号)()()()(0d t t s K t h t s t y -=*=结论：该恒参信道满足无失真条件，故信号在传输过程中无失真。
2-4、设某恒参信道的传输特性为d t j eT H ωωω-+=]cos 1[)(0，其中，d t 为常数。
试确定信号)(t s 通过该信道后的输出信号表达式，并讨论之。
解：输出信号为： dt K H ωωϕω-==)()(0)(21)(21)()(2121)(21]cos 1[)(00)()(00000T t t T t t t t t h e e e e e e e e T H d d d T t j T t j t j t j T j T j t j t j d d d d d d --++-+-=++=++=+=+--------δδδωωωωωωωωωω讨论：此信道的幅频特性为0cos 1)(T H ωω+=，相频特性为ωωϕd t -=)(，相频特性与ω成正比，无想频失真；K H ≠)(ω，有幅频失真，所以输出信号的失真是由信道的幅频失真引起的，或者说信号通过此信道只产生幅频失真。
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。
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。
《现代通讯系统》课件(第三章-微波中继通信系统)
本课件介绍微波通信及中继系统的基本概念，包括传输链路、参数设计、数 字化、应用领域等方面，旨在加深对现代通讯技术的理解。
微波通信的基本概念
微波通信的定义
微波通信是指利用微波电磁波进行通信的方法。
微波信道的特点
信道宽带大、传输速率快、免受电磁干扰等。
微波通信与其他通信方的比较
与有线通信比较，微波通信无需线路，安装方便；与卫星通信比较，微波通信无需面向卫星 天线，使用成本更低。
微波中继数字化的应用
主要应用在高速率通信和高质量 音频广播领域。
微波通信系统的应用领域
1 微波通信系统的应用领域
主要应用在军事通信、铁路通信、航空与航海通信、广播电视传输等。
2 微波通信系统的优势和短处
传输距离远，速度快，但受气象条件限制较大。
3 微波通信系统的未来发展方向
数字化技术的应用以及对天气干扰的优化处理等。
总结
1
微波通信的优越性
高速率、宽带、传输距离远。
2
微波中继系统的参数设计
需要综合考虑多种因素，如信道距离、频带等。
3
微波数字化在通信领域中的应用
在高速率通信及音频广播方面得到广泛使用。
需要多方面考虑，如信道距离、传输功 率、功率增益等。
中继站的功率放大器设计
需要根据传输信道特性以及信号的频带 和传输距离等因素进行设计。
微波中继通信系统的数字化
微波中继通信数字化的背 景和意义
数字化可以提高通信的可靠性和 数字处理的能力。
微波中继数字化的实现技 术和方法
主要有软件无线电、直接数字频 率合成和数字化下变频等。
微波中继系统的组成
微波中继系统的功能 和特点
实现超距离、高速率的通信。
微波通信
微波通信| [<<][>>]微波通信（microwave communication）利用微波作为载波的一种重要的无线通信方式。
微波波长一般为1m至1mm（频率为300MHz~300GHz）。
微波既是一个很高的频率，同时也是一个很宽的波段。
目前研究微波通信所用的频段主要是L 波段（1.0~2.0GHz）、S波段（2.0~4.0GHz）、C 波段（4.0~8.0GHz）、X波段（8.0~12.4GHz）、Ku波段（12～18GHz）、K波段（18～27GHz）以及Ka 波段（27~40GHz）。
特点微被通信是微波和通信相结合的一门学科，是通信科学的一个分支，工作于微波波段。
微波波段具有很宽的频带，包括分米波、厘米波和毫米波，是现有的长波、中波和短波波段总和的约1000倍。
频带宽意味着信息容量大，这样宽的频带可以建立大容量的语言、文字、数据和图像等信息的传输线路。
由于微波频率高，它不受天电干扰和工业干扰以太阳黑子变化的影响。
因此，微波信道传输质量较高，通信稳定可靠。
由于微波通信与其他通信方式相似，同样具有信息采集、处理、变换、发送、传输，直至接收、检测、反变换、加工处理，并进行复接和交换等过程。
微波通信与其他波长较长的无线通信以及有线通信相比，能较方便地克服地形带来的障碍，有较大的灵活性，且建设投资和维护费用低，施工也较快。
组成一般微波通信系统是由天馈系统、发信机、收信机、多线复用设备以及用户终端设备等组成，如下图所示。
微波通信系统图天馈系统是用来发射、接收或转接微波信号的设备，由馈线、双工器及天线组成。
馈线主要用波导或同轴电缆。
微波天线的基本形式有喇叭天线、抛物面天线、喇叭抛物面天线和潜望镜天线等。
目前，常用的一种具有双反射器的抛物面天线，称做卡塞格伦天线。
发信机用于将基带信号转变成大功率的射频信号，主要由调制器、中频放大器、上变频器和射频功率放大器组成。
收信机用于将基带信号的射频信号转变成基带信号，主要由低噪声放大器、下变频器、中频放大器及解调器组成。
现代通信系统 第2章 微波中继通信系统
现代通信系统
第2章 微波中继通信系统
地球表面是个曲面，且天线所架高度 有限，发信端发出的电磁波会受到地面的 阻挡。在一定天线高度的情况下，为了克 服地球的凸起而实现远距离通信，必须采 用中继接力的方式，两个通信点(信号转节 点)间设立中继站，即所谓的视距通信。否 则A站发射出的微波射线将远离地面而根 本不能被D站接收。
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现代通信系统
第2章 微波中继通信系统
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第2章 微波中继通信系统
微波站的主要设备包括发信设备、收 信设备、天馈系统、电源设备以及保障 通信线路正常运行和无人维护所需要的 监测控制设备等。
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现代通信系统
第2章 微波中继通信系统
发信设备的组成
交换 交换 中心 中心
端局 端局
终端 终端
交换 交换 中心 中心 光纤通信 光纤通信
交换 交换 中心 中心
卫星通信 卫星通信
微波中继通信系统在整个通信网中的位置
4
现代通信系统
第2章 微波中继通信系统
2.1 微波中继通信的概念
微波通信的发展与无线通信的发展是 分不开的。 微波中继通信是利用微波频率 （300MHz~300GHz)作载波携带信息， 通过无线电波空间，采用中继（接力） 通信方式在地面上进行的无线电通信。
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现代通信系统
第2章 微波中继通信系统
（3）通信灵活性较大 微波中继通信采用中继方式，可以 实现地面上的远距离通信，并且可以跨越 沼泽、江河、湖泊和高山等特殊地理环境。 在遭遇地震、洪水、战争等灾祸时，通信 的建立、撤收及转移都比较容易，这些方 面比电缆通信具有更大的灵活性。
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微波中继通信：远距离通信，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 球曲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。
微波中继通信的概念
• 微波中继通信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。
海岸潜艇通信；远距离通信；超远距离 导航
低频 LF
30300KHz
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 MF 0.3-3MHz 中波
1Km-100m
地波与天波
船用通信；业余无线电通信；移动通信； 中距离导航
高频 HF
3-30MHz 短波
100m-10m 天波与地波 远距离短波通信；国际定点通信
甚高频 VHF
30300MHz
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
特高频 UHF 0.3-3GHz 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）
极长波 超长波 特长波
甚长波 长波 中波 短波
超短波
在自由空间的波长范围
100000~10000 km 10000~1000 km 1000~100 km
100~10 km(万米波) 10000~1000 m(千米波)
1000~100 m(百米波) 100~10 m(十米波) 10~1 m(米波)
9 特高频(UHF)
微波通信
✓通常把频率300MHz－300GHz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
2.2 概念
• 微波频段的波长范围为lm～mm，频率范围 为300MHz～300GHz，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。
• 由于卫星通信实际上是在微波频段采用 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。
通信系统概论
第2章 微波中继通信系统 Microwave relay communication
systems
School of Information Science and Engineering
Shandong University Shandong, China
现代通信的主要手段
Coaxial cable Radio link
MUX
MUX
Satellite
Fibre-optics cable
2.1 概述
微波中继通信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。
Microwave relay transmission is the
transmission of information or energy by electromagnetic waves whose wavelengths are measured in small numbers of centimeters; these are called microwaves.
微波一般称为厘米波！
无线电通信频率划分
段 频段名称 号
频段范围
1
极低频
3~30HZ
2
超低频
30~300HZ
3
特低频
300~3000HZ
4 甚低频(VLF)
3~30K
5 低频(LF)
30~300K
6 中频(MF) 300~3000K
7 高频(HF)
3~30M
8 甚高频(VHF) 30~300M
波段名称
超高频 SHF 3-30GHz 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 信（1500-1600MHz）
极高频 EHF
30300GHz
毫米波
10mm-1mm 空间波
在入大气层时的通信；波导通信
10 超高频(SHF)
11 极高频(EHF)
12
至高频
300~3000M 3~30G
30~300G 300~3000G
分米波 微 厘米波 波 毫米波
丝米波
10~1 dm 10~1 cm 10~1 mm 1000~100um(亚毫米波)
甚低频 VLF
3-30KHz 超长波
1KKm-100Km
空间波为主
一、基本概念 问：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？ 1、微波工作频率高，波长短，能穿透电离层， 不能利用天波进行远距离传播。
问：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？
2、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。
措施？ 增加天线高度，增大发射功率？
中继方式
➢ 微波线路 ➢ 发信设备 ➢ 收信设备 ➢ 中继方式
➢ 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 的地方,而且相对而言，线路铺设简单, 建设周期 短,投资少。
➢短，损耗越大。
D
C
E
中继站
A 微波的视距传播示意图 B
• 光纤，微波，卫星骨干网三大传输手段。
微波通信的概念 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信息。 微波的频率范围？300MHz~300GHz 微波的传输特性？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。
(300MHz—300GHz)
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)
• 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， 即电磁波沿直线传播，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，需要在通信两地之 间设立若干中继站，进行电磁波转接。