第6章微波通信傳輸信道的特征

第六章微波通信傳輸信道的特征內(nèi)容提要微波中繼傳輸系統(tǒng)及其應(yīng)用微波傳播路徑

微波傳輸線路噪聲及參數(shù)計(jì)算26.1微波中繼傳輸系統(tǒng)及其應(yīng)用

微波中繼傳輸系統(tǒng)概述微波傳輸系統(tǒng)中的天饋線微波中繼傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用

36.1.1微波中繼傳輸系統(tǒng)概述微波是電磁波頻譜中無線電波的一個(gè)分支，它是頻率很高且波長很短的一個(gè)無線電波段，通常指頻率范圍在300MHz~300GHz或波長在1m~1mm之間的無線電波。在微波波段中，還可以劃分為分米波、厘米波和毫米波，其中厘米波是目前開發(fā)最成熟和應(yīng)用最廣的波段。地面微波接力通信微波一點(diǎn)多址通信衛(wèi)星通信微波散射通信46.1.1微波中繼傳輸系統(tǒng)概述1.數(shù)字微波中繼傳輸系統(tǒng)組成

通信的容量大投資費(fèi)用?。s占電纜投資的五分之一）建設(shè)速度快抗災(zāi)能力強(qiáng)80年代至90年代發(fā)展起來的一整套高速多狀態(tài)的自適應(yīng)編碼調(diào)制解調(diào)技術(shù)與信號(hào)處理及信號(hào)檢測技術(shù)的迅速發(fā)展，更加促進(jìn)了微波及相關(guān)無線通信技術(shù)的發(fā)展56.1.1微波中繼傳輸系統(tǒng)概述數(shù)字微波中繼傳輸系統(tǒng)組成調(diào)制是將基帶信號(hào)對微波載波或中頻進(jìn)行調(diào)制，解調(diào)是調(diào)制的逆過程。發(fā)射機(jī)將已調(diào)信號(hào)功率放大后饋送給發(fā)射天線發(fā)射出去；接收機(jī)將受空間傳輸衰減后的微弱信號(hào)進(jìn)行放大、混頻、濾波等處理分路系統(tǒng)（或稱雙工器）實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收共用一副天線天饋線系統(tǒng)由天線及其饋線完成由發(fā)射機(jī)發(fā)出的微波能量定向輻射出去，或把定向接收下來的微波能量傳輸給接收機(jī)66.1.1微波中繼傳輸系統(tǒng)概述微波傳輸線路終端站：處于線路兩端或分支線路終點(diǎn)的站稱為終端站，上、下全部活路。中間站：線路中的中間轉(zhuǎn)接站，只負(fù)責(zé)對兩個(gè)方向信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)，而不進(jìn)行上下話路的操作。分路站：處在線路中間，上下部分話路。主站或樞紐站：承擔(dān)三個(gè)以上力向的信號(hào)轉(zhuǎn)接任務(wù)的分路站7

3.微波傳輸系統(tǒng)的頻率配置在一個(gè)中間站，一個(gè)單向波道的收信和發(fā)信必須使用不同頻率，而且有足夠大的間隔，以避免發(fā)送信號(hào)被本站的收信機(jī)接收到，使正常的接收信號(hào)受到干擾。多波道同時(shí)工作時(shí)，相鄰波道頻率之間必須有足夠的間隔，以免互相發(fā)生干擾。整個(gè)頻譜必須緊湊，使給定的頻段可以得到充分有效的利用。因微波天線和天線塔建設(shè)費(fèi)用很高，多波道系統(tǒng)要設(shè)法共用天線。所以選用的頻率配置方案應(yīng)有利于天線共用，達(dá)到天線建設(shè)費(fèi)用低，又能滿足技術(shù)指標(biāo)的目的。對于外差式收信機(jī)，不應(yīng)產(chǎn)生鏡像干擾，即不允許某一波道的發(fā)信頻率等于其他波道收信機(jī)的鏡像頻率。6.1.1微波中繼傳輸系統(tǒng)概述8多波道二頻制的頻率配置方案：

當(dāng)一個(gè)站上有多個(gè)波道工作時(shí)，為了提高頻帶利用率，對一個(gè)波道而言，宜采用二頻制。即兩個(gè)方向的發(fā)信使用一個(gè)射頻頻率，兩個(gè)方向的收信使用另外一個(gè)射頻頻率。

6.1.1微波中繼傳輸系統(tǒng)概述96.1.1微波中繼傳輸系統(tǒng)概述3.微波傳輸系統(tǒng)的頻率配置在微波頻段的使用方面，必須遵照CCIR的建議和各國無線電管理委員會(huì)的規(guī)定。106.1.1微波中繼傳輸系統(tǒng)概述4.微波傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)通信容量大：微波頻段的頻帶很寬，多路復(fù)用可以容納更多話路工作。設(shè)相對通頻帶為10％，當(dāng)載頻為2MHz時(shí)，絕對通頻帶為200kHz；當(dāng)載頻為2GHz時(shí)，絕對通頻帶為200MHz。傳輸質(zhì)量高：微波波段受工業(yè)、天電和宇宙等外部干擾影響很小，所以其信道參數(shù)變化也很小，而且微波波段內(nèi)波束以直線定向傳播，可以采用高增益定向天線，質(zhì)量較高，通信穩(wěn)定，并且具備較好的保密性。

116.1.1微波中繼傳輸系統(tǒng)概述接力通信：由于地球是圓的，使得地球上兩點(diǎn)（兩個(gè)微波站）間不被阻擋的距離有限，為了可靠通信，一條長的微波中繼線路就要在線路中間設(shè)若干個(gè)中繼站，采用接力的方式傳輸信息，如圖6-5所示。方便靈活，成本較低：微波通信與其他波長較長的無線通信以及電纜通信相比，能較方便地克服地形帶來的不便，有放大的靈活性，并且成本較低，可以節(jié)省有色金屬，施工也較快。由于微波頻率高，故其波長短。微波通信一般使用面式天線，當(dāng)面式天線的口徑面積給定時(shí)，其增益與波長的平方成反比，故微波通信很容易制成高增益天線。126.1.2微波傳輸系統(tǒng)中的天饋線從微波中繼傳輸系統(tǒng)組成，可看出它與其他的傳輸系統(tǒng)類似，所不同的是天饋線系統(tǒng)。下面重點(diǎn)討論微波天饋線結(jié)構(gòu)原理。在微波雷達(dá)、微波通信設(shè)備中最通用的定向天線是拋物面天線和卡塞格林（雙曲面形）天線，它們由輻射器（饋源）和金屬反射面組成。另外還有喇叭天線、微帶天線和智能天線。136.1.2微波傳輸系統(tǒng)中的天饋線數(shù)字微波天饋線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

天饋線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)146.1.2微波傳輸系統(tǒng)中的天饋線拋物面天線拋物面天線結(jié)構(gòu)及坐標(biāo)關(guān)系原理圖，如圖7-5所示。由圖可知從焦點(diǎn)F發(fā)射的電波經(jīng)拋物反射后，反射波都平行OF軸的方向沿Z向傳播，即饋源在焦點(diǎn)F所發(fā)出的波在拋物面反射后成為一束平行波，且反射波到達(dá)基準(zhǔn)面AA’的路徑相等（即等相面）。由于拋物面天線的這種聚焦作用，可實(shí)現(xiàn)把能量集中在一個(gè)方向發(fā)射出去。156.1.2微波傳輸系統(tǒng)中的天饋線拋物面天線（a）結(jié)構(gòu)（b）坐標(biāo)關(guān)系原理圖拋物面天線及原理圖166.1.2微波傳輸系統(tǒng)中的天饋線卡塞格林天線卡塞格林天線結(jié)構(gòu)及坐標(biāo)關(guān)系原理圖，如圖7-6所示。卡塞格林雙反射面天線是有主反射面、副反射面和輻射器（源）三個(gè)部分構(gòu)成：主反射面是一個(gè)拋物面，其焦點(diǎn)F；副反射面是一個(gè)雙曲面，位于主反射面的焦點(diǎn)與頂點(diǎn)之間，雙曲面有兩個(gè)焦點(diǎn)一個(gè)虛焦點(diǎn)C與F重合，輻射器放置在另一個(gè)實(shí)焦點(diǎn)C’上；輻射器通常采用喇叭形狀。這種天線經(jīng)過副反射面和主反射面的連續(xù)反射，把輻射器輻射的球面波形變成天線口面向外輻射的平面波束。176.1.2微波傳輸系統(tǒng)中的天饋線卡塞格林天線示意圖（a）結(jié)構(gòu)（b）坐標(biāo)關(guān)系原理圖186.1.2微波傳輸系統(tǒng)中的天饋線由圖可知其雙曲線有兩個(gè)卡塞格林天線要用的特征：①雙曲線上任意一點(diǎn)P至兩焦點(diǎn)（C’、C）距離之差等于常數(shù)，即。②雙曲線上任一點(diǎn)P的法線PN與CP延長線的夾角α等于PN與PC’的夾角β，即α=β。雙曲線幾何關(guān)系196.1.2微波傳輸系統(tǒng)中的天饋線數(shù)字微波中繼傳輸系統(tǒng)組成卡塞格林天線的幾何關(guān)系是：如果把雙曲面的焦點(diǎn)C與拋物面的焦點(diǎn)F重合在一起，同時(shí)把輻射源放在C’上，則由輻射源發(fā)的電波將按如下幾何關(guān)系前進(jìn)：①從輻射源發(fā)出的射線C’照在雙曲面P上，在雙曲面上反射，其反射角α=β，此反射線再經(jīng)拋物面的二次反射，使反射波以平行射束的方式沿Z軸行進(jìn)。②雙曲線上任一點(diǎn)的反射波似乎都是由C點(diǎn)發(fā)出的一樣，也就是相當(dāng)于從拋物面的焦點(diǎn)發(fā)出的一樣。只是因?yàn)?，相?dāng)于全部射線多走了2a長度的行程而已。206.1.3微波中繼傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用

微波應(yīng)用主要分為兩大類：一類是以微波作為信息載體，主要應(yīng)用在雷達(dá)、導(dǎo)航、通信、遙感等領(lǐng)域；另一類是利用微波能，主要用在微波加熱、微波生物醫(yī)學(xué)及電量非電量的檢測等領(lǐng)域。微波作為信息載體的微波傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用主要有PDH微波傳輸系統(tǒng)和SDH微波傳輸系統(tǒng)：PDH微波傳輸系統(tǒng)——小容量系統(tǒng)SDH微波傳輸系統(tǒng)——大容量系統(tǒng)

目前，SDH微波傳輸系統(tǒng)是微波傳輸系統(tǒng)最典型的應(yīng)用。216.1.3微波中繼傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用微波中繼傳輸系統(tǒng)在電信網(wǎng)中的應(yīng)用微波中繼傳輸作為通信網(wǎng)的一種傳輸方式，可以同其他傳輸方式一起構(gòu)成整個(gè)通信傳輸網(wǎng)，如圖7-8所示，微波、光纖、衛(wèi)星一體的傳輸組網(wǎng)方式。圖7-8微波中繼傳輸系統(tǒng)在全網(wǎng)中位置22微波中繼傳輸系統(tǒng)在移動(dòng)通信網(wǎng)中的應(yīng)用在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，微波傳輸可應(yīng)用在兩個(gè)地方：一是基站收發(fā)信臺(tái)和基站控制器之間，二是基站控制器和移動(dòng)交換機(jī)之間。如圖7-9所示。6.1.3微波中繼傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用基站收發(fā)信機(jī)基站控制器交換機(jī)微波傳輸微波傳輸移動(dòng)臺(tái)圖7-9微波中繼傳輸在移動(dòng)通信網(wǎng)中的應(yīng)用236.2微波中繼的傳輸線路地面對微波傳播的影響大氣對微波傳播的影響微波線路設(shè)計(jì)

地面凸起高度與天線高度

24地面對無線電波傳播的影響

地面對無線電波傳播的影響，主要有直射、反射、繞射和地面散射。地面上的障礙物，如山頭、森林和高大建筑物等可阻擋無線電波射線，使無線電波繞過障礙物向非接收方向傳播，進(jìn)而使接收的無線電波信號(hào)能量大大減小。25地面對無線電波傳播的影響菲涅耳區(qū)的原理及其概念路徑中刃形障礙物的阻擋損耗地面反射對接收電平的影響26菲涅耳區(qū)的原理及其概念 惠更斯原理：一點(diǎn)波源的振動(dòng)可傳遞給鄰近質(zhì)點(diǎn)，使其成為二次波源。當(dāng)點(diǎn)源發(fā)出球面波時(shí)，二次波源產(chǎn)生的波前也是球面，三次、四次··波也是如此。27惠更斯原理-1 圖中T為發(fā)射天線，視為點(diǎn)源，它發(fā)出球面波。把波前分解為許多面積元，點(diǎn)源T在接收處R產(chǎn)生的場強(qiáng),便是許多面積元在R處產(chǎn)生的場強(qiáng)之矢量和。盡管T與R之間有障礙物，但不能擋住所有面積元，在R處仍可收到一定的場強(qiáng)。28惠更斯原理-2 由解析幾何知，球面上一動(dòng)點(diǎn)P至兩定點(diǎn)T、R的距離之和為常數(shù)時(shí)，此動(dòng)點(diǎn)軌跡為橢球體。在討論微波傳播時(shí)，若該常數(shù)為：d＋λ/2，則得到的橢球面稱為第一菲涅爾橢球面,式中d＝|TR|。 若該常數(shù)為：d＋nλ/2，n=1,2,3……

則得到第n費(fèi)涅爾橢球面29惠更斯原理-330第n菲涅爾區(qū)的半徑Fn-1

第n菲涅爾區(qū)邊界的某個(gè)點(diǎn)P到TR連線的距離為第n菲涅爾區(qū)的半徑Fn.Fn31第n菲涅爾區(qū)的半徑Fn-2因第n菲涅爾區(qū)定義:TP+PR=d+nλ/2，所以:當(dāng)n=1,第1菲涅爾區(qū)的半徑32顯然，P點(diǎn)位置不同時(shí)，F(xiàn)n亦不相同。當(dāng)P在線路中點(diǎn)時(shí)（d1=d2=d/2時(shí)），F(xiàn)n最大，用Fnm表示。

第n菲涅爾區(qū)的半徑Fn-3所以33費(fèi)涅爾區(qū)對電波傳播的影響圖中T點(diǎn)發(fā)射的球面波向R方向傳播。由菲涅爾區(qū)定義可知，經(jīng)過各菲涅爾區(qū)端點(diǎn)P1、P2、P3…的電波射線TP1R、TP2R、TP3R…依次相差λ/2。34費(fèi)涅爾區(qū)對電波傳播的影響-2 各相鄰費(fèi)涅爾區(qū)在R處產(chǎn)生的電波場強(qiáng)相位相差180o，即第二費(fèi)涅爾區(qū)在R處產(chǎn)生的電波場強(qiáng)與第一費(fèi)涅爾區(qū)的反相，第一費(fèi)涅爾區(qū)的電波場強(qiáng)與第三費(fèi)涅爾區(qū)的同相。 各費(fèi)涅爾區(qū)面積相等，但是由于到R點(diǎn)距離不同，故在R處產(chǎn)生的場強(qiáng)不等，近似為等差數(shù)列，其中第一費(fèi)涅爾區(qū)產(chǎn)生的場強(qiáng)最大為E135費(fèi)涅爾區(qū)對電波傳播的影響-336費(fèi)涅爾區(qū)對電波傳播的影響-4 在自由空間，并不是所有費(fèi)涅爾區(qū)的能量都使R處的場強(qiáng)增大，而是相互干涉，偶數(shù)區(qū)的抵消奇數(shù)區(qū)的，最后結(jié)果是R處從所有費(fèi)涅爾區(qū)的得到的場強(qiáng)大致等于第一費(fèi)涅爾區(qū)在R處產(chǎn)生場強(qiáng)之半。37路徑中刃形障礙物的阻擋損耗-1障礙物頂部至TR線的垂直距離hc稱為余隙。障礙物在TR線之下時(shí)，hc為正值,稱為正余隙障礙物的頂部在TR線以上時(shí)，hc為負(fù)值,稱為負(fù)余隙38用費(fèi)涅爾區(qū)解釋阻擋物的影響-2如果余隙hc=h0=0.577F1時(shí)，阻擋引起損耗正好是0dB，即路徑損耗正好是自由空間損耗，所以h0稱為自由空間余隙39用費(fèi)涅爾區(qū)解釋阻擋物的影響-3若余隙hc大于h0，路徑損耗隨hc的增加略有波動(dòng)，最終穩(wěn)定在自由空間損耗上若余隙hc小于h0，那么隨著hc的減小，路徑損耗急劇增加微波鏈路設(shè)計(jì)時(shí)，首先要保證自由空間余隙內(nèi)沒有任何障礙物。在實(shí)際中往往要求在第一菲涅爾區(qū)內(nèi)不存在任何障礙物。

40例題 已知在自由空間傳輸條件下接收機(jī)的收信功率P=-35dBm，在傳輸途中有如圖5-7所示的刃形障礙物，且hc=0，求此時(shí)接收功率電平。解：hc=0時(shí)，查圖得：L=6dB此時(shí)接收功率：P=-35-6=-41dBm41地面反射對接收電平的影響

實(shí)際應(yīng)用中，總是將收發(fā)天線對準(zhǔn)，以便收方接收到較強(qiáng)的直射波，但由惠更斯原理，總會(huì)有一部電波折射到地面；若發(fā)射天線方向性不尖銳，也會(huì)有電波折射到地面。這時(shí)，接收點(diǎn)除收到直射波外，還收到地面反射的波（反射角等于入射角）。42地面反射對接收電平的影響衰落因子：且：實(shí)際微波接收機(jī)的接收功率可由下式求出：式中PR0是未考慮地面影響時(shí)自由空間收信功率電平即

微波反射是不規(guī)則地形將微波反射到各個(gè)方向，相當(dāng)于亂反射。顯然，散射會(huì)損耗微波能量。436.2.2大氣對無線電波傳播的影響

大氣對無線電波的折射大氣對無線電波的衰減446.2.2對流層對微波天線高度設(shè)計(jì)影響的工程計(jì)算對流層對微波的衰減主要來自三方面：一是云、霧、雨等小水滴對微波能量的熱吸收及氧分子對微波的諧振吸收，諧振吸收與工作波長有關(guān)，對波長λ≤2cm的微波，吸收才較顯著，當(dāng)λ>2cm時(shí)可不考慮；二是云、雨、霧、雪等水滴對微波的散射，散射率減與水滴半徑和工作波長有關(guān)，λ≤5cm時(shí)要考慮這種衰減，λ>

5cm時(shí)可不考慮；三是對流層溫度隨高度的增加而下降（平均每公里下降6oC），壓力隨高度的增加而減小，水汽含量隨高度的增加而迅速下降。45在真空中電波傳播速度為：在大氣中，介電常數(shù)

，磁導(dǎo)率

。電波傳播速度為：466.2.2大氣對無線電波傳播的影響大氣對無線電波的折射電波依次通過每個(gè)界面，都將產(chǎn)生一次折射，每折射一次，射線都將向下偏折一次，于是，在大氣層中的電波射線就不再是一條直線而是一條不斷偏折的折線。如果將大氣層的分層取得無限薄，則射線就是一條向下彎曲的弧線476.2.2大氣對無線電波傳播的影響大氣對無線電波的折射利用折射定律，可以推出上述弧線的曲率半徑為：式（5-8）說明在低空大氣層內(nèi)傳播的電波，其射線的曲率半徑不是由折射率的大小來確定．而是由折射率梯度

確定的：（5-8）486.2.2大氣對無線電波傳播的影響大氣對無線電波的折射當(dāng)<0時(shí),電波射線的曲率ρ>0(類似于開口向下拋物線)；當(dāng)>0時(shí),電波射線的曲率ρ<0(類似于開口向上的拋物線)；當(dāng)=0時(shí),電波射線的曲率ρ=∞（為直線）。49等效地球半徑-1

可以認(rèn)為大氣的n是連續(xù)變化的，是由無限簿層構(gòu)成的，在其中傳播的微波將是連續(xù)折射彎曲的曲線

50等效地球半徑-2用電波直射線分析的結(jié)果都不成立，而用彎曲射線分析又相當(dāng)困難。為了解決這一困難，在工程上，引入“等效地球半徑Re”概念。引入Re后，便可把電波仍視為直射線，而真正地球半徑R（6370km）變成了Re等效條件：等效前后電波射線軌跡上各點(diǎn)與地面之間垂直距離處處不變。由幾何學(xué)知，若兩曲線的曲率差相等，則它們之間距離處處相等，這樣，等效條件是電波路徑與地面之曲率差應(yīng)相等。51等效地球半徑-352等效地球半徑-4引入等效地球半徑系數(shù)K：

等效前，電波射線的曲率半徑為真實(shí)地球的曲率半徑為因此：53折射示意54正負(fù)折射及標(biāo)準(zhǔn)折射

①無折射K＝1，Re＝R，無折射。②負(fù)折射Re＜R，Ｋ＜１,電波射線折射向上彎曲，與地球彎曲方向相反，故稱負(fù)折射。③正折射K＞１，電波射線折射向下彎曲，與地球彎曲方向相同，故稱正折射。在正折射中，K=∞稱為臨界折射。K=4/3，ρ=4R稱為標(biāo)準(zhǔn)大氣折射；K<0，ρ<R時(shí)稱為超折射現(xiàn)象。

556.2.3

微波線路設(shè)計(jì)地面上的障礙物，如山頭、森林、高大建筑物等可阻擋微波射線，使微波繞過障礙物向非接收方向傳播，使接收的微波信號(hào)能量大大的減小。例7-1已知微波發(fā)信功率1W，工作頻率3800MHZ，微波兩站相距45km，發(fā)射天線的增益為40dB，接收天線的的增益為20dB，收發(fā)兩端饋線系統(tǒng)損耗[LR]=[Lt]=1dB，傳輸路徑上障礙物的hc=0，求：實(shí)際微波接收機(jī)能接收的功率[PR]。566.2.3

微波線路設(shè)計(jì)解：由式（5.14）自由空間損耗[L’P]為：自由空間下接收功率：576.2.3

微波線路設(shè)計(jì)查圖得：[Lr]=6dB微波接收實(shí)際的接收功率：586.2.4地面凸起高度與天線高度由于地球近似為圓形，相鄰二微波站AB間，地形剖面圖是弧AB，如圖7-11（a）所示。（a）凸起高度及余隙（b）求c點(diǎn)的凸起高度596.2.4地面凸起高度與天線高度弧上各點(diǎn)至AB的垂直距離稱為該點(diǎn)的地面凸起高度，記為h。現(xiàn)用圖7-11（b）求c點(diǎn)的凸起高度h。通過E點(diǎn)作地球直徑DF，h≈DE。由于DE：EB＝AE：EF，而AE＝d1，EB＝d2，又EF>>DE，EF≈2R，故可得：考慮電波折射，地面有效凸起高度為he，R換為Re（且Re=KR），故可得：

（6.1）（6.2）606.2.4地面凸起高度與天線高度例7-2：設(shè)微波中繼通信采用f＝8GHz，站距為50km，路徑為光滑球形地面，求收發(fā)天線最小高度hmin，如圖7-12所示。求（1）不計(jì)大氣折射K=1，保證自由空間余隙h0時(shí)，等高收發(fā)天線的最小高度；（2）在k＝4/3時(shí)，收發(fā)天線最小高度。圖7-12收發(fā)天線的最小高度616.2.4地面凸起高度與天線高度解：（1）地形為光滑球面，地球半徑6370km，線路中點(diǎn)之地面凸起高度h最大，可設(shè)中點(diǎn)為反射點(diǎn)（一般以地形最高點(diǎn)為反射點(diǎn)），d1=d2=25km,而，于是自由空間余隙為：

當(dāng)K=1時(shí)，地面凸起高度：626.2.4地面凸起高度與天線高度確定收發(fā)天線高度時(shí)，應(yīng)使地面凸起高度最大處還留有的傳播空間，故：（2）K＝4/3時(shí)，地面凸起高度

本題若f改為6GHz，則增大，由知，h0將增大，于是Hmin亦增加?？梢姽ぷ黝l率提高，天線高度可以降低。636.3微波傳輸線路噪聲及參數(shù)計(jì)算

微波線路噪聲熱噪聲各種干擾噪聲微波傳輸線路的載噪比微波傳輸線路參數(shù)計(jì)算一定誤碼率指標(biāo)下的實(shí)際門限載噪比衰落儲(chǔ)備衰落概率指標(biāo)分配及估算646.3.1微波線路噪聲數(shù)字微波通信線路信道的噪聲可分為4類：熱噪聲（包括本振噪聲）各種干擾噪聲波形失真噪聲其他噪聲。這里著重介紹前兩種噪聲。656.3.1微波線路噪聲熱噪聲本節(jié)中討論的熱噪聲是指收信機(jī)的固有熱噪聲和收發(fā)本振熱噪聲。收信機(jī)的固有熱噪聲是天線饋線系統(tǒng)送給收信機(jī)輸入端的固有熱噪聲功率N固，表達(dá)式為：N固＝NFKT0B

K為波爾茲曼常數(shù)，K=1.38×10-23(W/Hz.K)，T0收信機(jī)的環(huán)境溫度（用絕對溫度表示），B為收信機(jī)的等效帶寬（單位為Hz)，NF為接收機(jī)噪聲系數(shù)。收發(fā)本振源的熱噪聲主要由寄生調(diào)相噪聲和寄生調(diào)幅噪聲組成。

666.3.1微波線路噪聲各種干擾噪聲從干擾噪聲的性質(zhì)來看，基本上可分為兩大類：一類是設(shè)備及饋線系統(tǒng)造成的，例如回波干擾、交叉極化干擾等就屬于這一類；另一類屬于其他干擾，可認(rèn)為是外來干擾。如收發(fā)干擾，鄰道干擾，天線系統(tǒng)的同頻干擾。下面簡述幾種常見的干擾噪聲。676.3.1微波線路噪聲各種干擾噪聲回波干擾：在饋線及分路系統(tǒng)中，有很多導(dǎo)波元件，當(dāng)導(dǎo)波元件之間的連接處的連接不理想時(shí)，會(huì)形成對電波反射。因回波與主波信號(hào)的振幅以及時(shí)延都不相同，并且回波是疊加在主波信號(hào)之上的，因而成為主波信號(hào)的干擾信號(hào)，故稱為回波干擾。交叉極化干擾：為了提高高頻信道的頻譜利用率，在數(shù)字微波通信中用同一個(gè)射頻的兩種正交極化波（即利用水平極化波和垂直極化波的相互正交性）來攜帶不同波道的信息，這就是同頻再用方案。盡管采用該方案可以提高系統(tǒng)的通信容量，但也給系統(tǒng)引進(jìn)了新的問題，這就是交叉極化干擾。686.3.1微波線路噪聲各種干擾噪聲收發(fā)干擾：在同一個(gè)微波站中，對某個(gè)通信方向的收信和發(fā)信通常是共用一副天線的。這樣發(fā)支路的電波就可以通過饋線系統(tǒng)的收發(fā)公用器件（也可能通過天線端的反射）而進(jìn)入收信機(jī)，從而形成收發(fā)支路間的干擾。鄰近波道干擾：當(dāng)多波道工作時(shí)，發(fā)端或收端各波道的射頻頻率之間應(yīng)有一定的間隔，否則就會(huì)造成對鄰近波道的干擾。天線系統(tǒng)的同頻干擾：天線間的耦合會(huì)使二頻制系統(tǒng)通過多種途徑產(chǎn)生同頻干擾。696.3.1微波線路噪聲微波傳輸線路的載噪比載噪比是指載波功率與噪聲功率之比。通常用符號(hào)C/N表示。載噪比越低，誤碼率越高，信道的傳輸質(zhì)量也就越差。若假設(shè)各種噪聲是彼此獨(dú)立的，則總噪聲功率是各種噪聲功率之和，即：N總＝N1＋N2+N3總噪聲“載噪比”與各項(xiàng)噪聲“載噪比”的關(guān)系式為：706.3.2微波傳輸線路參數(shù)計(jì)算一定誤碼率指標(biāo)下的實(shí)際門限載噪比理論載噪比表示的是一定誤碼率指標(biāo)下信號(hào)與高斯白噪聲的比值，這些噪聲包括熱噪聲和各種干擾噪聲，但沒有考慮設(shè)備性能不完善的影響。實(shí)際門限載噪比應(yīng)等于理論載噪比與惡化儲(chǔ)備（即固有惡化成分值）之差，則實(shí)際門限載噪為：716.3.2微波傳輸線路參數(shù)計(jì)算一定誤碼率指標(biāo)下的實(shí)際門限載噪比例7-3：已知某數(shù)字微波通信系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如下：理論載噪比＝25.1dB，固定惡化=2dB，在室溫下（290K），接收機(jī)的噪聲系數(shù)＝1.62，接收機(jī)的等效帶寬=25.833MHz，試計(jì)算出該系統(tǒng)的門限載波信號(hào)功率電平值。解：噪聲功率：726.3.2微波傳輸線路參數(shù)計(jì)算衰落儲(chǔ)備衰落儲(chǔ)備包括平衰落儲(chǔ)備和多徑衰落儲(chǔ)備。平衰落是指頻帶內(nèi)的各種頻率分量所受到的衰減近似相等的衰落。平衰落儲(chǔ)備則是數(shù)字微波系統(tǒng)為保證傳輸質(zhì)量而預(yù)留的儲(chǔ)備。平衰落儲(chǔ)備在數(shù)值上等于自由空間收信電平與實(shí)際門限接收電平之差，可見這是一個(gè)很理想的定義。736.3.2微波傳輸線路參數(shù)計(jì)算衰落儲(chǔ)備當(dāng)發(fā)射端機(jī)所發(fā)射的功率信號(hào)經(jīng)過自由空間后，如果收、發(fā)單端的天線增益相同為GA，那么根據(jù)平衰落儲(chǔ)備的定義，平衰落儲(chǔ)備Mf為：式中PT為發(fā)射