现代通信技术 ch3.2 微波通信

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3.2 微波通信3.2.1 概述 3.2.2 微波通信的特点 3.2.3 数字微波通信系统的组成

3.2.4 微波中继通信的波道及其频率配置3.2.5 微波传输信道

3.2.6 SDH 数字微波系统3.2.7 SDH数字微波系统中的编码调制技术 3.2.8 SDH微波系统的主要设备

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3.2.1 概述(1)微波通信的定义 微波通信是指用微波频率作载波携带信息,通过无线 电波空间进行中继(接力)通信的方式 (2)微波通信的工作频段

微波频率指300MHz~300GHz,波长为 1m-1mm范围的电磁波。波段详细划分见讲义的1.1.7或3.1节 用于传输频分多路-调频制(FDM-FM)基带信号的系统 叫作模拟微波通信系统；用于传输数字基带信号的系统叫作 数字微波通信系统

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(3)微波通信的发展历史微波的发展是与无线通信发展是分不开的。1901年马克尼使用800KHz中波信号进行了从英国到北 美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的无线电波的通信 试验； 无线通信初期，人们使用长波及中波来通信；

20世纪20年代初，人们发现了短波通信，直到20世纪 60年代卫星通信的兴起，它一直是国际远距离通信的主 要手段，并且对目前的应急和军事通信仍然很重要。由于电磁波各波段的传播特性各异，因此，可以用于不同的通信系统。 中波主要沿地面传播，绕射能力强，适用于广播和海上通信。而短波 具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信。超短波和微波的绕射能 力较差，可作为视距或超视距中继通信。

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微波通信由于其通信的容量大而投资费用省(约占电 缆投资的五分之一),建设速度快，抗灾能力强等优点而 取得迅速的发展。20世纪40-50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，而后逐步进入中 容量乃至大容量数字微波传输。 80年代中期以来，随着频率选择性色散衰落对数字微波传输中断 影响的发现以及一系列自适应衰落对抗技术与多状态调制与检测技 术的发展，使数字微波传输产生了一个革命性的变化。 特别是80年代至90年代发展起来的一整套高速多状态的自适应编 码调制解调技术与信号处理及信号检测技术的迅速发展，对现今的 卫星通信，移动通信，全数字HDTV传输，通用高速有线/无线的接 入，乃至高质量的磁性记录等诸多领域的信号设计和信号的处理应 用起到了至关重要的作用。

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3.2.2 微波通信的特点 微波 微波是一个非常特殊的电磁波段，尽管它介于低频无线电 波和红外辐射之间，但却不能仅依靠将低频无线电波和高

频红外辐射加以推广的办法导出微波的产生、传输和应用的原理。 微波

波段之所以要从射频频谱中分离出来单独进行研究，

是由于微波波段有着不同于其他波段的重要特点。

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(1)似光性和似声性 波段的波长和无线电设备的线长度及地球上的一般物体(如飞机、 舰船、导弹等)的尺寸相当或小的多，当辐射在这些物体上时， 将产生显著的反射、折射，这和光的反射、折射一样。

同时微波的传播特性也和儿何光学相似，能够像光线一样直线 的传播和容易集中，即具有似光性。这样利用微波就可以获得 方向性极好、体积小的天线设备，用于接受地面上或宇宙空间 中各种物体发射或者反射回来的微弱信号，从而确定改变物体 的方向与距离，这就是雷达及导航技术的基础。 微波波段的波长与无线电波设备尺寸相当的特点，使得微波又 表现出与声波相似的特征，即具有似声性。例如：微波波导类 似于声学中的传声筒；喇叭天线和缝隙天线类似于声学中的喇 叭、萧和笛。谐振腔类似于声学中的共鸣箱。

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(2)分析方法的独特性 由于微波的频率很高，波长很短，使得在低频电路中被忽略了 的一些现象和效应(例如:趋肤效应、辐射效应、度越效应、相 位滞后现象等)在微波波段则不可以忽略。 低频电路常用的集总参数元件电阻、电感、电容已不适用，电 压、电流在微波波段甚至失去了唯一性意义。因此用它们已无 法对微波传输系统进行完全描述，而要求建立一套新的能够描 述这些现象的理论分析方法—基于电磁场理论的场与波传输的 分析方法，用新的装置(例如传输线、波导、谐振腔等)代替电 容、电感、电阻。

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(3)穿透性和非电离性 微波是射频波谱中除光波外唯一能穿透电离层的电磁波，因而 成为人类与外层空间通信的重要手段。能穿透云雾、雨、植被、 积雪和地表层，具有全天候和全天时工作的能力，成为遥感技 术的重要波段；微波能穿透生物体，成为医学热透疗法的重要 手段；毫米波还能穿透离子体，是远程导弹末端制导和航天器 重返大气层时实现通讯的重要手段。 微波的量子能量不够大，因而不会改变物质分子的内部结构或 破坏分子的化学键，所以微波和物体的作用是非电离的。由物 理学可知，分子、原子和原子核在外加电磁场的周期作用下所 呈现的许多共振现象都发生在微波范围，因此微波为探索物质 的内部结构和其基本特性提供了有效地研究手段。

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