第2章2 微波中繼通信系統(tǒng)

1.

天線技術工作原理:基本功能:輻射和接收無線電波發(fā)射:把高頻電流轉換為電磁波接收:把電滋波轉換為高頻電流根據電磁場理論，當導體通過高頻電流時會在周圍空間產生電場和磁場當導體長度足夠大（能夠與波長相比擬時），就能使電磁波有效輻射出去工作原理:電磁波從發(fā)射天線輻射出來后，向四面?zhèn)鞑コ鋈バ纬呻姶艌鲈诮蛔冸姶艌鲋蟹胖靡粚Ь€，在電磁波的作用下，導線會產生感應電動勢該導線與接收設備相連，在接收設備的輸入端就會產生高頻電流工作原理:天線的互易原理：發(fā)信天線和收信天線都屬于能量變換器，具有“可逆性”天線用作發(fā)信時的參數和收信時的參數保持不變，這就是天線的互易原理天線參數天線的性能主要關心其信號覆蓋范圍和輻射強度。決定天線性能因素有些與天線本身無關，如天線架設高度等。有些因素與天線的設計生產工藝相關，這些因素稱為天線參數。主要的天線參數方向圖 效率增益 輸入阻抗工作頻帶 極化方式1、天線的方向性天線對空間不同方向具有不同的輻射或接收能力，這就是天線的方向性。在水平面上，輻射與接收無最大方向的天線稱為全向天線，有一個或多個最大方向的天線稱為定向天線。天線方向圖用來表示天線的輻射或接收強度隨空間方向的對應關系全向天線全向天線由于其無方向性，所以常用在一點對多點通信的中心臺。定向天線定向天線具有最大輻射或接收方向，因此能量集中，增益相對較高，適合于遠距離點對點通信。波瓣寬度天線方向圖的最大輻射功率所在的波瓣稱為主瓣，其余為副瓣主瓣最大輻射方向兩側，輻射強度降低3dB的兩點間的夾角定義為波瓣寬度

水平波瓣全向天線的水平波瓣寬度為360度垂直波瓣基站定向天線的垂直波瓣寬度為10度左右；對于同一種類的天線，增益相同時，水平波瓣越寬，垂直波瓣就越窄；較窄的垂直波瓣會在基站近端產生信號“死區(qū)”。天線下傾調整限制信號在所服務的小區(qū)范圍內，減小“死區(qū)”，降低對其它小區(qū)的干擾。機械下傾：小于10度電調下傾：角度可調，后瓣同時下傾2、天線效率天線效率定義為：天線輻射功率Pr與天線輸入功率Pin之比；天線輻射功率與所消耗的功率Ps之和為輸入功率。3、天線的增益天線增益系數是方向系數與天線效率的乘積，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益就越高。在同等條件下，天線增益越高，電波傳播的距離越遠，一般基地臺天線都采用高增益天線4、天線的輸入阻抗天線的輸入阻抗為輸入端電壓與輸入端電流之比。為使天線能獲得最大的功率，應使天線輸入阻抗與饋線特性阻抗匹配。5、工作頻帶天線的各種電性能參數不超過允許范圍時，所對應的工作頻率寬度即為天線工作頻帶。對頻分雙工的收發(fā)共用天線，必須考慮天線的工作頻帶寬度。6、天線極化方式分為線極化天線、圓極化天線和橢圓極化天線；基站多采用線極化方式，又分為垂直極化和水平極化方式；天線增益（dBi）

在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。天線最直接的參數微波天線的主要電氣參數前后比

前后比即天線后向(180°±30°的范圍內)的副瓣電平與前向最大波束電平之差.它表明了天線對后瓣抑制的能力.前后比低的天線,天線后瓣有可能產生越區(qū)覆蓋,導致切換關系混亂,產生掉話.一般來說,前后比在18～45dB之間,工程中一般應選用前后比為30dB的天線。微波天線的主要電氣參數微波天線的主要電氣參數駐波比駐波比全稱為電壓駐波比。

在無線電通信中，天線與饋線的阻抗不匹配或天線與發(fā)信機的阻抗不匹配，高頻能量就會產生反射折回，并與前進的部分干擾匯合發(fā)生駐波。

SWR=R/r=(1+K)/(1-K)

反射系數K=(R-r)/(R+r)

駐波比總是大于1的。

天線的種類按工作頻段分：短波、超短波、微波按用途分：基地臺、移動臺按方向性分：全向、定向按結構分：線狀、面狀、天線陣列2.分集接收技術分集接收技術掌握分集技術的基本概念；理解每一種不同的分集方式和合并方式；了解其它分集方式的含義概念分集是指分散傳輸和集中接收。分集接收是指接收端對它收到的經過多個相互獨立路徑傳輸的信號進行特定的處理來減小衰落的深度與持續(xù)時間的方法。獨立衰落信號的特點t如果一條無線傳播路徑中的信號經歷了深度衰落，而另一條相對獨立的路徑中可能仍包含著較強的信號。分集接收的含義分散傳輸：使接收端能獲得多個統(tǒng)計獨立的、攜帶同一信息的衰落信號；集中接收：把收到的多個統(tǒng)計獨立的衰落信號進行合并以降低衰落的影響。分集方式分類宏分集：減小大尺度衰落的分集技術；“多基站”分集

微分集：減小小尺度衰落影響的分集技術。微分集的種類空間分集時間分集頻率分集極化分集角度分集1、空間分集空間分集的依據在于快衰落的空間獨立性?？臻g分集的接收機至少需要兩副相隔距離為d的天線，間隔距離d與工作波長、地物及天線高度有關，在移動信道中，通常?。菏袇^(qū)d=0.5λ郊區(qū)d=0.8λ空間分集工作示意圖天線切換邏輯或解調器輸出1G1G1G12m可變增益2、頻率分集頻率分集方式是指用兩個或兩個以上的頻率來傳送相同的信息的方式。頻率分集的工作原理是基于在信道相干帶寬之外的頻率上不會出現同樣的衰落。

3、極化分集基本工作原理：空中的水平極化和垂直極化路徑是非相關的。使用水平和垂直兩個正交的分集支路，也稱正交極化分集；可看作是一種特殊的空間分集方式，只使用兩副天線，且天線間距縮短。4、角度分集使電波通過幾個不同路徑，并以不同角度到達接收端；而接收端利用多個方向性尖銳的接收天線分離出不同方向來的信號分量；這些分量具有互相獨立的衰落特性，因而可以實現角度分集。5、時間分集以超過信道相干時間的間隔重復發(fā)送相同的信號的分集方式。工作原理：在相干時間之外的信號不會出現同樣的衰落，也就是說各次發(fā)送信號所出現的衰落將是彼此獨立的；有利于克服移動信道中因多普勒效應引起的衰落現象。合并方式對接收到的多個分集信號，進行合并處理，減小衰落對信號傳輸的影響；一般都使用線性合并器，其通用合并信號表達式為：1、選擇式合并檢測所有分集支路的信號，選擇其中信噪比最高的那一個支路的信號作為合并器的輸出。信號表達式中的加權系數只有一項為1，其余均為0。二重分集選擇式合并2、最大比值合并是最佳合并方式；每一支路的加權系數ak與信號包絡rk成正比而與噪聲功率Nk成反比，即為：輸出信號包絡為最大比值合并示意圖3、等增益合并無需對信號加權，各支路的信號等增益相加，輸出的信號包絡為：不同合并方式的性能對比在相同分集重數情況下，最大比值合并方式改善信噪比最多，等增益合并方式次之在分集重數較小時，等增益合并的信噪比改善接近最大比值合并，是一種較實用的合并方式；選擇式合并只利用了最強的一路信號，而其它各支路信號都沒有被利用，所得到的信噪比改善量最少。不同合并方式的性能對比分集接收抗衰落的效果

某微波通信系統(tǒng)不采用分集接