微波通信原理讲课讲稿
微波通信实验讲义
微波通信实验讲义（试用版）游佰强、徐伟明厦门大学电子工程系2004年3月目录前言一、微波分光仪概述二、微波分光仪工作原理三、微波分光仪系统成套性四、分光仪的机械结构的安装与调整五、分光仪软件安装六、分光仪使用方法实验一、反射实验2．单缝衍射实验3．双缝干涉实验4．迈克尔逊干涉实验5．无损介质介电常数实验6．偏振实验7．布拉格衍射实验8．极化波的产生/检测9．圆极化波左旋/右旋10．圆极化波反射/折射11．软件的补充说明七、保修期限八、附录前言随着现代通信技术的迅猛发展，了解电磁波传播特性、现代射频电路及其器件的设计方法已经成为电子工程和通信工程领域的一个重要环节。
此实验教程安排上与传统微波技术实验有较大差异，更强调为现代通信技术及微波射频器件设计技术等服务的工程理念。
本微波通信实验教程的安排上是由浅入深的让同学们从电磁波的传输特性如反射、衍射、干涉入手，进而探讨介质对电磁波传播的影响、电磁波的偏振特性；介绍传统微波测量线及基本微波器件的工作原理，包括现代蓝牙通信等基础知识。
在微波射频技术方面将介绍美国AWR公司的Microwave Office 设计软件的基本使用方法，直接与现代工程需求相结合。
目前教程和项目仍在不断完善之中，欢迎老师同学们提出宝贵意见，也请同学们访问教学网站210.34.10.115下载有关微波传输线、圆图、微带线等现代仿真试验内容，自行加深对课堂教学内容的理解。
游佰强2003年3月与厦门大学一、微波分光仪概述DH926U型微波分光仪自动测试系统适合于高等院校和中等专业学校做普通物理教学的波动实验。
它与DH926C型微波分光仪的不同之处是，其单缝及双缝板的缝隙周围加有微波吸收材料，使单缝及双缝实验曲线更接近本说明书给出的典型数据；与DH926B型微波分光仪的不同之处是，为便于计算机显示实验结果，在DH926B型微波分光仪预留的角度传感器及距离传感器的安装位置安装了相应的角度传感器和距离传感器，用户将DH926B型微波分光仪正确连接DH926AD型数据采集仪及DH1121B型三厘米固态信号源后，便可通过USB 传输线直接与计算机联机。
微波通信原理--1
分体式微波设备系统结构
避雷器
ODU
ODU的接地线应接到铁塔的角钢上， 其接地电阻小于10欧姆 接地装置
地线的接地电阻应小于10欧姆
铁塔的接地电阻应小于10欧姆 接地电阻小 于10欧姆 同轴电缆
IDU
地气
IDU的接地
拉线塔
抛物面天线
增益：
Ga=20lgDa+20lgf+20.4+10lgηA Ga为天线增益(dB)； Da为天线口径(m)； f为工作频率(GHz)； ηA为天线效率，可取50%～70%。 实例: D＝0.6M F=13GHz G=35dBi (VHP2-130,35.5dBi)
1.2.1 普通无线电波波段的划分
波段名称
超长波 长波 中波 短波 超短波
波长范围
105～ 104 m 104～ 103 m 103～ 102 m 102～ 10 m 10 ～ 1 m
频率范围
3k～30k Hz 30k～300k Hz 300k～3M Hz 3M～30M Hz 30M～300M Hz
高频段可以做 用户级传输
越高频段雨衰 越厉害！！
衰落的一般特性
1、波长越短、距离越长，衰落越严重 2、夜间比白天严重，夏季比冬季严重 3、晴天，宁静天气比阴天、风雨天气时严重 4、水上电路比陆上电路严重 5、平地电路比山区电路严重
工作频段用途 频率 用途
7Ｇ
８Ｇ 13G １５Ｇ １８Ｇ ２３Ｇ ２６Ｇ ２８Ｇ
衰落类型
1.多径衰落 2. K型衰落 3.波导型衰落 4.雨衰
• 多径衰落 由 • 于折射波，反射波，散射波等多途径传播引起的衰落。多径衰落周期较短 一般为几秒。多径衰落又叫频率选择性衰落。合成波的电平比正常传输低称 为下衰落，比正常传输高称为上衰落。
《微波通信原理》课件
高频段：微波通信向更高频段发展，如毫米波、太赫兹等
大容量：微波通信向大容量、高速率方向发展，如5G、6G等
技术挑战：高频段与大容量发展面临的技术挑战，如信号衰减、干扰等问题
应用前景：高频段与大容量发展在物联网、自动驾驶等领域的应用前景
卫星通信与地面微波通信的融合是未来发展趋势
地面微波通信具有建设成本低、传输距离短等优点
5G技术的普及将推动微波通信的发展
Байду номын сангаас
汇报人：PPT
单击此处添加标题
天线是微波通信系统的重要组成部分
天线的性能指标包括增益、方向性、极化方式等
天线的种类包括定向天线、全向天线、阵列天线等
天线的作用是将微波信号转换为电磁波，或将电磁波转换为微波信号
电缆：微波在电缆中传播，速度较慢，但稳定性高
空气：微波在空气中传播，不受地形和建筑物的影响
真空：微波在真空中传播，速度最快，但需要特殊设备
天线选择：根据通信距离、环境等因素选择合适的天线
天线安装：正确安装天线，保证通信质量
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
电磁屏蔽：如何通过电磁屏蔽技术降低电磁辐射对环境的影响
电磁辐射：微波通信产生的电磁辐射对环境和生物的影响
电磁兼容：微波通信设备与其他电子设备之间的电磁兼容问题
电磁污染：微波通信产生的电磁污染及其对环境的影响
光纤：微波在光纤中传播，速度最快，但需要特殊设备
调制：将信息信号转换为适合传输的电信号
解调：将接收到的电信号还原为信息信号
调制方式：幅度调制、频率调制、相位调制等
解调方式：幅度解调、频率解调、相位解调等
应用：无线通信、卫星通信、广播电视等
通信技术中的微波传输原理解析
通信技术中的微波传输原理解析在通信技术领域中，微波传输是一种常见且重要的传输方式。
它在无线电通信、无线电广播、卫星通信等领域有着广泛的应用。
本文将从微波传输的原理、特点以及应用等方面进行解析。
微波传输是指利用微波频段进行数据传输的技术。
在通信中，微波波段通常指的是300MHz至300GHz之间的频率范围。
相比于低频信号，微波信号的频率更高，波长更短。
这使得微波信号具有传输速度快、穿透力强等特点。
微波传输的原理是基于电磁波的传输。
当电磁波经过传输介质时，会受到散射、反射、折射等影响。
微波传输利用微波信号在空间中的传播特性，通过天线发射和接收微波信号，实现信号的传输。
微波传输通常采用点对点的方式，通过微波接力站点之间的传输来完成长距离的通信。
微波传输具有许多优点。
微波信号的传输速度快，可以满足大容量、高速率的数据传输需求。
微波信号具有很好的穿透力，可以在山脉、森林等复杂地形环境中实现信号的传输。
微波传输还具有相对较低的延迟，适用于对实时性要求较高的应用场景。
微波传输设备体积小、构建简单，成本更低，便于部署和维护。
在实际应用中，微波传输被广泛应用于无线电通信、无线电广播和卫星通信等领域。
在无线电通信中，微波传输可以实现移动通信、固定通信等各类通信需求，为人们提供了手机、宽带等各类便利的通信服务。
在无线电广播中，微波传输可以实现广播节目的传播，为听众提供音乐、新闻等多样化的广播内容。
在卫星通信中，微波传输还可以实现地球站与卫星之间的通信，支持远程通信和卫星电视等服务。
尽管微波传输在通信技术中具有广泛的应用，但也存在一些限制和挑战。
微波信号的传输距离较短，通常在几十公里到几百公里之间。
微波信号容易受到大气、障碍物等因素的干扰，信号质量可能会下降。
微波传输还需要配置大量的传输设备和接力站点，成本较高。
因此，在一些需要覆盖广大区域或长距离传输的场景中，可能会采用其他更适合的通信技术。
综上所述，微波传输作为通信技术中的一种重要方式，具有快速、稳定和高容量的传输特性。
无线通信工程(三)微波通信(课堂PPT)
11
微波接力通信系统的构成
收
收收
收收
收
发
发发
发发
发
信
信信
信信
信
机
机机
机机
机
多 路
用复 户用
设 备
终端站
用 户
接力站 （中继站）
多多 路路 复复 用用 设设 备备
分路站
分转站
多 路
用复 用 户用 户
设 备
终端站
12
第二节 数字微波接力通信系统
数字微波接力通信系统是指以微波接力方式 进行数字信号远距离传输的多路通信系统，又称 数字微波中继系统。对于电话、传真等模拟信号 ，须经抽样、量化、编码等过程把模拟信号变换 成比特率为64kbit/s的脉冲编码调制（PCM）数 字信号，并用时分多路复用（TDM）方式把多路 信号组成基带信号，然后以此基带信号对中频载 波进行二次调制（如移相键控PSK），再经上变 频搬移到微波波段。这种体制可记作TDM PSK。 数字微波系统可用来传输电话、数据、图像、电 视及其他新型通信业务。
天线
媒 质
双工器 馈线
高功率 放大器
低噪大器
上变频器 下变频器
上变频器 下变频器
调制器 解调器
调制器 解调器
多路复用设备
多路复用设备
用户末端设备
用户末端设备
6
天馈线系统由馈线、双工器及天线组成。
用户终端设备把各种信息变换成电信号。
多路复用设备把多个用户的电信号构成共用一个传输 信道的基带信号。 在发信机中调制器把基带信号调制到中频再经上变频变至 射频，也可直接调制到射频。
8
微波通信基础课件
散射传输技术是指将微波信号通过散射体进行传输的技术。这种技术主要应用于山区、丘陵等复杂地 形地区的通信，其优点是可以实现非视距通信，同时可以利用现有的散射网络进行传输。
散射传输技术通常采用散射天线进行信号散射，从而实现远距离的传输。这种技术的缺点是传输过程 中可能会出现信号衰减和干扰等问题，需要采取相应的措施进行解决。此外，散射传输技术还需要建 设大量的散射站点，因此成本较高。
交互和智能化发展。
微波通信发展趋势与新技术应用
5G技术的发展
随着5G技术的不断推进，微波 通信将发挥重要作用，实现更
高速、更可靠的数据传输。
智能反射面技术
通过智能反射面的设计，实现 对微波信号的智能调控和优化， 提高通信性能。
量子通信技术
利用量子纠缠等量子特性，实 现更加安全、高效的通信方式， 微波通信将在其中发挥关键作用。
比ASK有更好的抗噪声性能。
数字调制技术
相移键控（PSK） 用载波的相位偏移来代表数字信号的0、1比特。
比ASK和FSK有更好的抗噪声性能。
多路复用技 术
时分复用（TDM）
将时间划分为多个时隙，每 个时隙传输一路信号。
可以同时传输多路信号。
频分复用（FDM）
将频率划分为多个频带，每 个频带传输一路信号。 可以同时传输多路信号。
微波通信的历史与发展
01
02
03
起源
20世纪40年代，随着雷达 和电子管技术的快速发展， 人们开始利用微波频段进 行通信。
发展历程
经历了从模拟信号到数字 信号，从固定站到移动站， 从模拟调制到数字调制等 阶段。
现代应用
广泛应用于移动通信、卫 星通信、广播电视等领域。
《微波通信原理》课件
个人移动通信的发展
总结词
随着个人移动设备的普及，微波通信在 个人移动通信领域的应用越来越广泛， 为人们提供了更加便捷的通信方式。
VS
详细描述
个人移动通信是微波通信的重要应用领域 之一。通过微波通信技术，人们可以使用 智能手机、平板电脑等移动设备随时随地 进行语音、视频通话和数据传输，极大地 丰富了人们的通信方式和生活方式。
ERA
微波通信定义
微波通信是一种利用微波频段的电磁 波进行信息传输的通信方式。
它利用频率在0.3GHz至300GHz之间 的电磁波，通过定向天线将信号传输 到远方，实现信息的传递。
微波通信特点
传输容量大
微波频段具有丰富的频谱资源 ，可以实现高速、大容量的信
息传输。
传输质量稳定
微波信号在自由空间中传播时 受气象和地形影响较小，传输 质量较为稳定。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
《微波通信原理》PPT课件
• 微波通信概述 • 微波通信系统组成 • 微波传播特性 • 数字微波通信原理 • 模拟微波通信原理 • 微波通信的发展趋势与展望
目录
CONTENTS
01
微波通信概述
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
大气中的水蒸气、氧气和气溶胶等成分对微波信号产生吸收和 散射，导致信号衰减。
02
不同的大气条件（如湿度、温度和气压）对微波衰减有显著影
响。
大气衰减随频率增加而增大，因此高频率微波在传播过程中损
03
耗较大。
反射、折射与散射
1
微波遇到障碍物时，会部分地被反射、折射和散 射。
2
障碍物的电导率和介电常数对反射、折射和散射 有重要影响。
微波通信原理
微波通信原理
微波通信原理是一种无线通信技术，利用微波电磁波进行信息传输。
微波通信所使用的频率范围一般在300 MHz至300
GHz之间，对应的波长范围为1毫米至1米。
微波具有短波长、高频率和高传输速率的特点，因此在现代通信中被广泛应用。
微波通信的原理是利用发送端产生的微波信号，通过天线进行发射，经过传播媒介（如空气或纤维光缆）传输到接收端的天线。
接收端的天线将接收到的微波信号转换成电信号，并经过解调、放大等过程，最终恢复出原始的信息。
微波通信的传输距离一般较短，通常在几公里到数十公里之间，但由于其高频率和高传输速率，适用于高速数据传输和通信需求紧迫的场景。
微波通信的技术基础是电磁波的传播和传输理论。
微波信号是一种高频的电磁波，其传播具有直视传播和反射传播两种方式。
在直视传播中，微波信号沿直线传播，传输距离较远时需要使用天线进行定向传输。
在反射传播中，微波信号遇到障碍物后会发生反射，通过多次反射可以实现绕射传播，从而扩大通信范围。
微波通信的应用广泛，包括移动通信、卫星通信、无线局域网等。
在移动通信领域，微波通信被用于基站之间的跳频传输，实现了大范围的无线覆盖。
在卫星通信中，微波信号被用于卫星与地面站之间的通信，实现了远距离的数据传输和广播。
在无线局域网中，微波通信被用于无线路由器和终端设备之间的通信，实现了无线上网和数据传输。
总之，微波通信是一种利用微波电磁波进行信息传输的无线通信技术，具有高频率和高传输速率的特点，广泛应用于移动通信、卫星通信和无线局域网等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
微波的特点和应用
1. 微波在其传播过程中，若所遇物体的几何尺寸大于或可与波长相 比拟时，就会产生反射，波长越短，传播特性越与几何光学相似 (如近于直线传播的持性)。
2. 普通无线电波会被高空的电离层所吸收或被反射回来，而微波则 能够穿过电离层至外层空间。电视广播、卫星通信、宇宙航行， 射电天文学，以及受控热核反应中的等离子体的参数测量等，都 是利用了微波的这一特性才得以实现的；
衰落
微波传播必须采用直射波，接收点的场强是直射空间波与地面反 射波的叠加。传播媒介质是地面上的低空大气层和路由上的地面 、地物。当时间(季节、昼夜等)和气象(雨、雾、雪等)条件发生 变化时，大气的温度、湿度、压力和地面反射点的位置、反射系 数等也将发生变化。这必然引起接收点场强的高低起伏变化。这 种现象，叫做电波传播的衰落现象。显然衰落现象具有很大的随 机性。
地线的接地电阻应小于10欧姆 铁塔的接地电阻应小于10欧姆
IDU的接地
IDU
拉线塔
抛物面天线
高性能天线: 减小背面辐射 和 副辨辐射 > 15 dB) 风力改善: 0.6M : 230 km (64m/s) 1.8M : 190 km (53m/s)
天线的极化
线极化：水平极化和垂直极化 （以电场方向为参考）
用途 长距离干线 长距离干线 中，短距离 中，短距离 中，短距离 中，短距离 短距离，城区 短距离，城区 短距离，城区
光纤 光纤 弱 较低 高 长
频带宽、速率高
微波 自由空间
强 高 短 频带窄、速率低
设备连接
室外单元 (ODU)
0.6m 天线 中频电缆(同轴型)
室内单元(IDU)
分体式微波设备系统结构
避雷器
接地装置 接地电阻小 于10欧姆
地气
ODU
ODU的接地线应接到铁塔的角钢上， 其接地电阻小于0欧姆
同轴电缆
无源中继
无源中继站（实物照片）
反射板式无源中继站 Plane reflectors
双抛物面无源中继站 Parabolic reflectors
应用范围
宏蜂窝、微蜂窝网络传输 专用网 接入网 临时话音或数据链路 传输线的备份
微波传输通道系统组网图
光纤、微波传输方式比较
传输媒介 抗自然灾害能力
灵活性 建设费用 建设周期 传输速率
数字微波通信系统
数字微波通信系统是指利用微波（射频）携带， 通过大气传输的一种方式。
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；
B站（中继）
中继传输
微波 设备
电话 / 数据 图像等信息
C站（端）
终端站 分路站 中继站 枢纽站
无源 有源
€背靠背天线
•反射板
ž再生中继
•中频中继 •射频中继
微波站分类
一些链路中间被阻挡，且这条链路不是很长，我们通常
在靠近其中一个站点的地方找一个无源中转站，利用折射进 行无源接力。
d1 T
d2 R
微波通信原理
1 微波通信系统简介
微波站
微波的定义
微波是一种电磁波，从广义上讲，频率 从300MHZ~300GHZ，微波通信使用频 率范围3GHZ~30GHZ
根据微波传播的特点，可使其为平面波
微波通信的发展历程
微波传输中，10M以下为小容量，10M~100M为中容 量，大于100M为大容量
3. 微波的频率很高，因此可利用的频带较宽、信息容量大，从而使 微波通信得到了广泛的应用和发展。
不同的传输方法
同轴电缆
微波
MUX
MUX
卫星 光缆
微波设备 电话/数据图像等信息
A站
微波设备 电话/数据/图像等信息
B站
数字微波点对点传输模型
微波 设备
电话 / 数据 图像等信息
A站（端）
微波 设备
微波 设备
地面
K型衰落
由于折射系数（K）的变化，使直射波和地面反射波相干涉而 产生的衰落，或直射波因折射下凹而被地面的高地或高山阻挡 而发生的绕射性衰落。这种衰落的周期较长，约几分钟。
还是 气候 原因
€ 波导型衰落
€在无风的气候，在平原和水网地区，容易形成接近地面的 波导层，使波束发生汇聚或发散而导致衰减性衰落。这种 衰落的时间较长，有时可达几十分钟。
XC：5.85-8.2G
LF 低频
MF 中频
HF 高频
VHF 甚高频
UHF
SHF
微波频段
EHF
波长 10Km
1Km 100m 10m
1m 10cm
1cm
1mm
频率 30KHz 300KHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz
每个频段中定义的各种子频率范围，多种收发间 隔个波道间隔
微波使用频率：300M Hz to 300G Hz
波长 ：1m~1mm
频段：UHF: 0.3-1.12G X：8.2-12.4G
L: 1.12-1.7G
KU：12.4-18G
LS：1.7-2.6 G
K: 18-26G
S：2.6-3.95 G
Ka:26.5-40G
C：3.95-5.85G
U: 40-60G
高频段可以做 用户级传输
越高频段雨衰 越厉害！！
衰落的一般特性
1、波长越短、距离越长，衰落越严重 2、夜间比白天严重，夏季比冬季严重 3、晴天，宁静天气比阴天、风雨天气时严重 4、水上电路比陆上电路严重 5、平地电路比山区电路严重
工作频段用途
频率 7Ｇ ８Ｇ 13G １５Ｇ １８Ｇ ２３Ｇ ２６Ｇ ２８Ｇ ３８Ｇ
所以设计时就要考虑当地地 形与气候
€雨衰
€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10GHZ以上频段，中继间隔主要受降雨损耗的限制，如对13GHZ以 €上频段，100mm/小时的降雨会引起5dB/km的损耗，所以在13GHZ， €15GHZ频段，一般最大中继距离在10km左右。 €在20GHZ以上频段，由于降雨损耗影响，中继间距只能有几公里。
传输媒质,大气,链路,时间, 高度,气候等。
衰落类型
1.多径衰落 2. K型衰落 3.波导型衰落 4.雨衰
多径衰落
由于折射波，反射波，散射波等多途径传播引起的衰落。多径衰落周期较短 一般为几秒。多径衰落又叫频率选择性衰落。合成波的电平比正常传输低称 为下衰落，比正常传输高称为上衰落。
•大气不均匀 •水面 •光滑地面 是主要原因