【正文】 /m3 1013 hPa 25 g/m3 Attenuation Coefficient dB / km 各種衰落及抗衰落技術(shù) 大氣吸收衰減 Attenuation due to Gases: ?由于雨、霧、雪能對電波能量的吸收，微小水滴產(chǎn)生導(dǎo)電電流和定向輻射能量的散射。 ? 在微波規(guī)劃時，可用下圖的曲線來計算。 各種衰落及抗衰落技術(shù) 衰落的種類 衰落 衰落現(xiàn)象規(guī)律 : ?波長短，距離長，衰落嚴(yán)重 ?跨水面，平原，衰落嚴(yán)重 ?夏秋季衰落頻繁 ?晝夜交替時，午夜容易出現(xiàn)深衰落 ?雨過天晴及霧散容易出現(xiàn)快衰落 各種衰落及抗衰落技術(shù) ? 由于氣體分子的諧振引起對電波的吸收。 ?多徑衰落：主要是由于多徑傳播造成的，它是視距傳播信道深衰落的主要原因。 上衰落 Up fading和下衰落 Down fading(按接收點場強的高低劃分 ): ?上衰落：高于自由空間電平值的叫上衰落 ?下衰落：低于自由空間的電平值的叫下衰落 多徑衰落 Multipath fading和閃爍衰落 (按衰落發(fā)生的物理成因劃分 ): ?閃爍衰落：主要是因為大氣局部微小擾動引起電波射束散射所造成，各散射波的振幅小，相位著大氣變化而隨機變化。 各種衰落及抗衰落技術(shù) 衰落 快衰落 Rapid fading和慢衰落 Slow fading(按持續(xù)時間劃分 ): ?慢衰落：持續(xù)時間長的叫慢衰落，其持續(xù)時間一般長達(dá)數(shù)分種到幾小時。 ? 顯然，衰落現(xiàn)象具有很大的隨機性。 ? 這必然引起接收點場強的高低起伏變化。 ? 傳播介質(zhì)是地面上的低空大氣層和路由上的地面、地物。這種電波的擴散衰耗就稱為自由空間損耗。 ?但電波在自由空間傳播時，會因能量向空間擴散而衰耗，這如空中一只孤獨的燈泡所發(fā)出的光，均勻地向四周擴散。 在這個空間中充滿均勻的、理想的介質(zhì)，它的導(dǎo)電率 σ=0，介電常數(shù) ε=ε0=109/36π F/m(法拉 /米 )，導(dǎo)磁系數(shù) μ=μ0=4π 107 H/m （亨 /米）。 第二 ...第 N 個費涅耳區(qū)半徑表達(dá)式： Fn= (n)1/2 x F1 上式中： F1為第一費涅耳半徑。 非涅耳區(qū)的能量分布 : 幾個基本概念 費涅耳區(qū)定義 (The Fresnel Zone Definition) 費涅耳半徑 費涅耳半徑 The Fresnel Radius: 我們把費涅區(qū)上的任意一點到 RT連線的距離稱為費涅耳區(qū)半徑，用 F 表示。 The First Fresnel Zone 幾個基本概念 費涅耳區(qū)定義 (The Fresnel Zone Definition) The First Fresnel Zone Total received signal Direct signal 1st zone Reflected signal 180? 180? ?/2 幾個基本概念 費涅耳區(qū)定義 (The Fresnel Zone Definition) 1st zone + 2nd zone The Second Fresnel Zone The signal power is distributed in the space surrounding the direct line of sight Line of sight 幾個基本概念 費涅耳區(qū)定義 (The Fresnel Zone Definition) Total received signal Direct signal 2nd zone 1st zone Reflected signal 180? 180? ? The Second Fresnel Zone 幾個基本概念 費涅耳區(qū)定義 (The Fresnel Zone Definition) Line of sight 1st zone + 2nd zone 3rd zone + The signal power is distributed in the space surrounding the direct line of sight The Third Fresnel Zone 幾個基本概念 費涅耳區(qū)定義 (The Fresnel Zone Definition) ? 經(jīng)有關(guān)研究知道：在電波的傳播空間中，在接收點的合成場強，當(dāng)費涅耳區(qū)號趨近于無限多時，就接近于自由空間場強； ? 由第一非涅耳區(qū)在接收點的場強 ,接近于全部有貢獻(xiàn)的非涅區(qū)在接收點的自由空間場強的 2倍 。 ? 其外的圓環(huán)（外圓減內(nèi)圓得到的圓環(huán)）稱為第二個費涅耳區(qū)，再往外的圓環(huán)稱為第三費涅耳區(qū)、第四費涅耳區(qū) ...... 第 N費涅耳區(qū)。在空間此動點的軌跡是一個旋轉(zhuǎn)橢球面。 根據(jù)這個原理，對流層是電波的主要傳輸媒質(zhì)空間，它就是具有線性和各向同性的媒質(zhì)，因此在其中就可以減化工程計算。 ?在微波通信中，當(dāng)發(fā)信天線的尺寸遠(yuǎn)小于微波中繼距離時，可將發(fā)射天線看成是一個點源。 所以這樣的極化方式稱垂直極化 V＝ Vertical H=Horizontal b 幾個基本概念 ABa1aa3 a4a5 a6a7a8a9 a10a11a122b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10 b11b12波源ssEEHHHS0惠更斯原理二次波源示意圖示意圖 惠更斯 — 費涅耳原理 幾個基本概念 惠更斯 —— 費涅耳原理 ?光和電磁波都是一種振動，一個點源的振動傳遞給鄰近的質(zhì)點后，就形成了二次波源、三次波源等等。入射面地面入射面地面EEZZE YEXZXYXYEYEXZ圓極化波、橢圓極化波 水平線極化波垂直線極化波電波的干涉和極化 幾個基本概念 矩形波導(dǎo)中 H10模的場結(jié)構(gòu) a H10模是波導(dǎo)中傳輸?shù)碾姶挪ㄖ髂?，截至波長最長為 2a。 微波通信的基本介紹 LF MF HF VHF UHF SHF EHF Microwave ? 10Km 1Km 100m 10m 1m 10cm 1cm 1mm f 30KHz 300KHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 紅外線 可見光 工業(yè)和天電干擾，太陽黑子對微波通信影響較小 微波信號的頻率范圍 微波通信的基本介紹 Broadcasting ? Maximum coverage ? One programme per radio channel ? Applications: Radio (LW, MW, SW, FM)。 平面波沿傳播方向是沒有電場和磁場縱向分量的，所以稱為橫電磁波，記為TEM波。 微波一般稱為厘米波。隨著 GSM， CDMA以及 3G網(wǎng)絡(luò)的興建，微波設(shè)備在移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的重要作用是不容忽視的。微波通信原理 工程規(guī)劃設(shè)計部 第一章 微波通信的基本介紹 第二章 微波通信的基本原理 第三章 微波調(diào)制方式 第四章 微波頻率規(guī)劃 第五章 微波中繼站 微波通信原理 MUX Satellite Fibreoptics cable Radio link Coaxial cable MUX 現(xiàn)代通信的主要手段 微波通信的基本介紹 ? 統(tǒng)計資料顯示，國外發(fā)達(dá)國家的微波中繼通信在長途通信網(wǎng)中所占的比例高達(dá)５０％以上。 美國為６６％，日本為５０％，法國為５ 4％。 微波通信在通信系統(tǒng)中的作用 微波通信的基本介紹 微波的定義 微波 Microwave: 微波是一種電磁波，微波射頻為 300MHz～ 300GHz，是全部電磁波頻譜的一個有限頻段。 根據(jù)微波傳播的特點，可視其為平面波。有時我們把這種電磁波簡稱為電波。 TV etc ... 射頻傳輸?shù)膬煞N基本形式 Microwave links ? Radio beam ? One multiplex per radio channel ? Applications: Civiliars and military telemunication works 廣播 點－點視距微波 微波通信的基本介紹 ?通常把頻率 300MHz－ 300GHz的射頻無線信號稱為微波信號 ?利用微波作為載體的通信稱為微波通信 ?基帶傳輸信號為數(shù)字信號的微波通信是數(shù)字微波通信 ?一般基帶信號處理在中頻完成，再通過頻率變換到微波頻段 ?也可以在微波頻段直接調(diào)制，但調(diào)制限于 PSK ?微波通信的理論基礎(chǔ)是電磁場理論 微波通信 微波通信的基本介紹 第一章 微波通信的基本介紹 第二章 微波通信的基本原理 第三章 微波調(diào)制方式 第四章 微波頻率規(guī)劃 第五章 微波中繼站 微波通信原理 ? 幾個基本概念 ? 自由空間的電波傳播 ? 各種衰落及抗衰落技術(shù) ? 微波通信對設(shè)計的要求 ? 干擾信號 微波通信的基本原理 ? 電波的干涉及極化 ? 矩形波導(dǎo)的場結(jié)構(gòu) ? 惠更斯 — 費涅耳原理 ? 費涅耳橢球面 ? 費涅耳區(qū)定義 ? 費涅耳半徑 幾個基本概念 抵消增強Pd1d2 干涉強弱決定于 d 1 d 2 = m λ /2AB當(dāng) m 為偶數(shù)時增強；當(dāng) m 為奇倍時減弱。 向左圖那樣放置波導(dǎo)，它的電力線與地面垂直。 ?如果點源發(fā)出的波是球面波，那么由點源形成的二次波前面也是球面波、三次、四次 ...波前面也是球面波。 幾個基本概念 互易定理的概念 : 指出，在線性和各向同性的媒質(zhì)中，任何無線電路上，當(dāng)發(fā)射天線互換時，不會影響電路的傳輸特性，或者發(fā)射機移到接收點，而接收機同時移到發(fā)射點時，則接收性能，不變。 惠更斯 — 費涅耳原理 幾個基本概念 費涅耳橢球面 ?假定有一個微波中繼段發(fā)信點為 T，收信點為 R，站間距為 d，平面上一個動點 P到兩個定點（ T、 R）的距離若為一個常數(shù)，則此點的軌跡為一個橢圓。 ?對于電波傳播，這個常數(shù)當(dāng)為 d+λ /2時，得到的橢球面稱為第一費涅耳橢球面；常數(shù)為 d+2λ /2時，得到的橢球面稱為第二費涅耳橢球面 ...... 常數(shù)為 d+Nλ /2時，得到的橢球面稱為第 N費涅耳橢球面 . 幾個基本概念 d1 d2 d d1 + d2 d = ?/2 第一費涅耳橢球面 : 幾個基本概念 費涅耳橢球面 T R無限大平面s1s2s3sns1s2s3sn無限大平面任意費涅爾區(qū)的劃分示意圖d1 d2oF1F2F3FN費涅耳區(qū)定義 (The Fresnel Zone Definition) 幾個基本概念 The signal power is distributed in the space surrounding the direct line of sight Line of sight 1st zone 費涅耳區(qū) The Fresnel Zone: ? 如果前述定義的一系列費涅耳橢球面，與我們從 T或 R點出發(fā)認(rèn)定的某一波前面相交割，在交割的界面上我們就可以得到一系列的圓和環(huán)，中心是一個圓，稱為第一費涅耳區(qū)。 ? 這些圓和環(huán)我們可以把它們近似地看成，都為在垂直于地面且垂直與 T與 R間射線的平面區(qū)域圖形。 ? 相鄰費涅耳區(qū)在收信點處產(chǎn)生的場強的相位相反； ? 若以第一費涅耳區(qū)為參考 ,則奇數(shù)區(qū)產(chǎn)生的場強是使接收點的場強增強 ,偶數(shù)區(qū)產(chǎn)生的場強是使接收點的場強減弱。 當(dāng)這一點為第一費涅耳區(qū)上的點時，此半徑稱為第一費涅耳區(qū)半徑。 幾個基本概念 費涅耳半徑 (The Fresnel Radius) T RF1Pd1d2第一費涅耳區(qū)半徑 圖 1dF1=（ λd1d2/d） 1/2 F2=（ 2λd1d2/d） 1/2 = (2)1/2 F1 ...... Fn=（ nλd1d2/d） 1/2 = (n)1/2 F1 幾個基本概念 d1 d2 d d1 x d2 f x d rF = = x rF in meter d, d1, d2 in km f in GHz rF The First Fresnel Radius C xd1 x d2 f x d 幾個基本概念 費涅耳半徑 (The Fresnel Radius)