一级建造师(通信)讲义-----第07讲 1L411030微波和卫星传输系统(一).doc

1L411030 微波和卫星传输系统
大纲要求：熟悉SDH数字微波系统构成
熟悉微波信号的衰落及克服方法
了解卫星通信及VSAT通信系统的网络结构和工作特点
1L411031 熟悉SDH数字微波系统构成
一、微波通信（Microwave Communication）的基本概念
微波通信：是使用波长在1mm～1m(或频率在300MHz～300GHz)之间的电磁波-------微波进行空间传输的一种通信方式。目前微波通信所用的频段主要有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(12.4～18GHz)以及K波段(18～26.5GHz).

图1 微波通信系统结构图
二、SDH数字微波中继通信系统的组成
数字微波中继通信的概念：在终端设备中将各种信号先变换成数字信号并合路成基带信号，然后将基带信号的频谱搬移到微波频段, 并以接力的形式进行视距传输的通信方式。

图2 数字微波系统组成
SDH微波通信系统的组成：终端站、分路站、枢纽站及若干中继站。
一个微波通信系统的容量配置 = 一个备用波道 + 一个或一个以上的主用波道，简称N+l。

1.终端站处于微波传输链路两端或分支传输链路终点。终端站的设备有天线、发射机、接收机和载波终端设备。
终端站的基本任务是：在发信时，将复用设备送来的基带信号，通过调制器变为中频信号送往发信机上进行变频，使之成为微波信号，然后在通过天线发射给对方站；在收信时，由天线接收到的对方站微波信号，送往微波接收机，进行下变频后的中频信号传给解调器，通过解调器还原的基带信号送到复用设备。这种站可上、可下全部话路，具有波道倒换功能，可作为数据微波网管的中心站或次中心站。
2．分路站也叫上下话路站或双终端站，处于微波传输链路中间。分路站既要完成信号的转发任务，又要分出或插入一部分话路功能。分路站可以上、下话路，具有波道倒换功能，可以作为数字微波站网管的中心站，也可以作受控站。
3．枢纽站是指位于微波传输链路中部，具有两个以上方向数字微波电路汇接点，可以上、下话路，具有波道倒换功能的微波站点，可作数字微波管网中心站或次中心站。
4. 中继站处于微波传输链路的中部。
中继站的任务是：对收到的已调信号解调、判决、再生，转发至下一方向的调制器。经过它可以去掉传输中引入的噪声干扰和失真，这体现出数字通信的优越性。
中继站可分为基带转接站、中频转接站、射频有源转接站和射频无源转接站。这种站不上、下话路，不具备波道倒换功能，具有站间公务联络和无人值守功能。
三、数字微波站的基本组成

图4 数字微波站的基本组成结构
一个完整的微波站由天线、馈线及分路系统、收发信机设备、调制解调设备、复用设备、基础电源及其自动控制设备组成。
（一）天馈线和分路系统
常用的天线类型为卡塞格林天线，从天线至分路系统间的连接部分称为馈线系统。
1．微波天线的基本参数为天线增益、半功率角、极化去耦、驻波比。
2. 馈线有同轴电缆型和波导型两种形式。
一般在分米波段( 2GHz)，采用同轴电缆馈线，在厘米波段（(4GHz以上频段）故采用波导馈线，波导馈线系统又分为圆波导馈线系统、椭圆软波导馈线系统和矩形波导馈线系统。
馈线系统中还配有 密封节、杂波滤除器、极化补偿器、极化旋转器、阻抗变换器、极化分离器等波导器件。
3．收、发信波道分路系统
位置：在馈线和收信机射频输入及发信机射频输出接口之间；
作用: 是将不同波道的信号分开。
分路系统：环形器、分路滤波器、终端负荷及连接用波导节、波道同轴转换等组成。
(二)微波收发信机
微波收发信机是数字微波通信设备的重要组成部分。
其中发信机一般由功率放大器、上变频器、发信本振等主要单元组成，其主要指标有输出功率、频率稳定度、自动发信功率控制范围(AT—PC)。
收信机主要指标有本振频率稳定度、噪声系数、收信机最大增益、自动增益控制范围(AGC)。
(三)调制解调器 ：QAM（正交振幅调制）
(四)复用设备
复用设备完成不同接口速率数据流的复用和交叉连接。
(五)基础电源
基础电源为浮充制式蓄电池直流供电，正极接地，-48V。
1L411032 熟悉微波信号的衰落及克服方法
一、电磁波衰落的分类
(一)大气吸收衰落
一般来说，对于频率较低的电磁波站距在50km以上，大气的衰耗和自由空间衰耗相比较可以忽不计。
(二)雨雾引起的散射衰落
由于雨雾中的大小水滴会使电磁波产生散射，从而造成电磁波能量损失，产生散射衰落。
衰落程度主要与电磁波的频率和降雨强度有关：频率越高及降雨量越大，衰落就越大，一般来说，频率在10GHz以下，雨雾造成的衰落不太严重，通常50km站距的衰耗只有几个分贝，10GHz以上频段，中继站之间的距离主要受到降雨衰耗的限制。
(三)闪烁衰落
由于大气中局部的不均匀体的存在，对电磁波的照射产生散射作用，在接收端因相位干涉而形成快衰落。其特点是持续时间短，电平变化小，一般不足以造成通信中断。
(四)K型衰落
K型衰落又叫多径衰落。这是由于直射波与地面反射波(或在某种情况下的绕射波) 到达收信端时，因相位不同发生相互干涉而造成的微波衰落。其相位干涉的程度与行程差有关，而在对流气层中，行程差△r又随大气折射率的K(大气折射的重要参数)因子而变化，因此称为K型衰落。这种衰落尤其是微波线路经过海面、湖泊或平滑地面时显得特别严重，甚至会造成通信中断。因地面影响产生的反射衰落以及因大气折射产生的绕射衰落．当其衰落深度随时间变化时均属于K型衰落。
(五)波导型衰落
由于种种气象条件的影响，如夜间地面的冷却、早晨地面被太阳晒热以及平静的海面和高气压地区都会形成大气层中不均匀结构，会在某个大气层中出现K＜0的情况，当电磁波通过对流层中这些不均匀大气层时将产生超折射现象，这种现象称为大气波导。只要微波射线通过大气波导，而收、发信天线在波导层下面，则接收点的场强除了直射波和地面反射波外，还可能收到波导层边界的反射波，形成严重的干涉型衰落。这种衰落发生时，往往会造成通信中断。

二、衰落对微波传输的影响
电磁波衰落对微波传输的影响主要表现在使得接收点收信电平出现随机性的波动，这种波动有如下两种情况：平衰落、频率选择型衰落；严重时均有可能造成电路中断。
三、克服衰落的一般方法
1．利用地形地物削弱反射波的影响。
2．将反射点设在反射系数较小的地面。
3．利用天线的方向性。
4．用无源反射板克服绕射衰落。
5．分集接收。一般常用的分集接收方法有两种：频率分集和空间分集。以往采用的波道备用的方法就是频率分集接收。目前采用最多的是空间分集。
【例1】 利用在不同高度处的两付或多付天线，接收同一频率的信号以达到克服衰落的目的的方法是（ ）
A.利用天线的方向性
B.频率分集接收
C.空间分集接收
D.时间分集接收
答案： C
【解析】：采用的波道备用的方法就是频率分集，利用不同高度的两付或多付天线天线，接收同一频率的信号，以达到克服衰落的目的。