【通信导论】第四章 无线通信系统

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1、第四章无线电通信微波通信天线概念与类型微波通信概念与特点数字微波中继通信系统本章内容：一、天线概念与类型１、天线的定义是无线通信收发信设备的“出入口”，即要完成将无线电波沿指定的方向发射出去，又要完成接收对方传来的电磁波。２、天线的两大重要特性天线方向性：指天线在一定方向上辐射电磁波的能力。它是衡量天线优劣的重要因素。天线的方向性通常是通过方向性图和一系列参数来体现的。天线增益：指当输入相同功率时，某一天线和无方向性天线在主波束方向上，每单位立体角内辐射功率之比。它表明了天线的输入功率被集中到主要方向的能力。天线的方向性图一、天线概念与类型线天线

2、是指由线径远小于波长，长度可与波长相比的一根或多根金属导线构成的天线。面天线是由初级辐射器及辐射口面构成的天线。初级辐射器：把馈线中传输的电磁能量转换为辐射口面辐射的电磁能量。辐射口面：把从初级辐射器获得的电磁能量按预定的要求向空间辐射，以获得所要求的方向性。同相天线阵几种常见的线天线菱形天线由导线组成的菱形结构，水平地悬挂在四根支柱上构成。八木天线由一根有源振子和几根与之共面平行的无源振子组成的天线。对数周期天线由臂长和间隔均按一定比例递增的共面平行对称振子组成。鱼骨形天线由在两根集合线上接入许多长度相同、间隔相等的平行对称振子构成。同相天线阵

3、由许多半波振子水平放置组成行与列，行与行之间相距　　，馈线每经一行交叉一次，使所有半波振子上的电流相同。菱形天线八木天线对数周期天线鱼骨形天线同相天线阵几种常见的面天线抛物面天线用抛物面作天线的反射器，将幅射源置于抛物面的焦点上的一种面式天线。卡塞格伦天线一种双反射面天线，主反射面为旋转抛物面，副反射面为双曲面。微带天线在有金属接地板的介质基片上面，应用印刷制版或微波集成工艺制成所需形状的金属泊片，形成辐射单元及其他馈电网络的一种天线。天线元的形状包括矩形、圆形、椭圆形、窄长条等。抛物面天线卡塞格伦天线矩形微带天线二、微波通信概念与特点1、微波通

4、信的基本概念微波是指频率为300MHz～300GHz的电磁波，其所对应的波长为1m～1mm。微波通信是把微波信号作为载波信号，用被传输的模拟信号或数字信号来调制它，故微波通信是模拟传输。微波波段300MHz~300GHz2、微波传播影响因素在微波的传输过程中，除了大气，气候对其传播产生影响以外，地面的影响也是较大的，主要表现在这几方面：①树林，山丘，建筑物等建筑物能够阻挡一部分电磁波的射线，从而增加了损耗。②平滑的地面和水面可以将一部分的信号反射到接收天线上，反射波与入射波叠加后，有可能相互抵消而产生损耗。有些时候地面上没有明显的障碍物，此时主

5、要是反射波对直射波产生的影响，反射是电平产生衰落的主要因素。3、微波通信的特点通信频段的频带宽，传输信息容量大通信稳定、可靠接力通信灵活性较大天线增益高、方向性强投资少、建设快数字化三、数字微波中继通信系统微波中继通信的特点数字微波通信系统的组成微波通信设备的天馈系统系统增益估算数字微波信道的干扰和噪声微波中继通信AB微波中继通信的特点（1）工作频率（GHz级别）高，微波无线电设备的通频带可以做得很宽，这样就能沿微波信道传输宽频带信号，便于我们采用抗干扰性强的调制方式（如调频、脉码调制等）及传输多路信号和宽带信号（电视图像等）。微波频段频率高，不

6、易受天电、工业噪声干扰及太阳黑子变化影响，因此，通信可靠性高。由于波长短，天线尺寸可做得很小，通常做成面式天线(简称面天线)，增益高，方向性强。特别在l～10GHz频段（称为无线电窗口的微波频段），衰减、干扰，以及自然条件等影响都比较小。微波中继通信的特点（2）微波中继通信是视距通信。这里视距是指要“看得见”对方天线的两站间的通信，距离不会太远，一般为50km。为了远距离传输信号，微波通信就像人们进行接力赛那样，把信号一段一段地往前传输，所以又称为微波接力通信（如图7-1所示）。数字微波通过再生中继，克服了噪声和失真的沿线积累，通过中继可方便地实

7、现远距离传输。微波中继通信的特点（3）与电缆光缆通信相比，微波信道建设迅速、投资较省，更适于在地形复杂地区应用，如多山地区、沼泽地区、与大陆之间隔着浅海的岛屿地区以及大城市市内网络等，在这些地区铺设电缆、光缆相对比较困难；微波通信还适合在人口稀少，业务量低、业务量增长缓慢的地区使用，在这样的地区使用光缆不经济；也适合于未建光缆系统而有急需数字通信的地区使用。在中小容量的一些支线传输系统中应用很广。比如，中国联通在其建设初期，由于缺乏电信网络基础，基站（BS）与基站控制器（BSC），基站控制器（BSC）与移动交换中心（MSC）之间大量采用数字微波进

8、行通信。微波中继通信的不足（1）站与站之间不能有阻挡物，一旦出现阻挡物，往往传输线路需重新规划与建设。特别在城市，这种情况常常会出现。（