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2.4.1 地面微波

《无线通信网络与系统》第2章信号传输基础,本章的目的是使没有或者具有很少数据通信背景知识的读者能够对本书所包含的内容有一个初步的认识。在本章的最后,我们为感兴趣的读者提供了参考资料以便进行更深入的学习。本节为大家介绍地面微波。

作者:朱磊/许魁 译来源:机械工业出版社|2017-11-16 15:38

2.4.1 地面微波

物理描述 微波天线的最常见类型是抛物柱面反射器。典型的尺寸是大约3m的直径。天线被牢牢地固定并发射窄波束从而能够将信号通过视距传输到接收天线。微波天线通常放置在距地面足够高的地方,这样能够避免障碍物阻挡从而扩大天线的传输范围。为了实现远距离传输,通常使用多个微波中继塔进行微波接力,这样多个点对点的微波链路连在一起就可以实现期望的远距离传输。

应用 地面微波系统的一个基础应用是长途通信业务,其可以作为同轴电缆或光导纤维的替代方式。在相同传输距离的条件下,微波设备相对于同轴电缆所需要的放大器或中继器更少,但是其要求视距传输。微波通信常用于语音和电视传输。

微波通信的另一个不断增长的常用应用是建筑物间的短距离点对点通信,其可以作为闭路电视或者无线本地网的数据链路。短距离微波通信也适用于所谓的旁通应用。企业可以利用微波链路在城市中建立长距离电信设施,从而绕过电话公司。

微波通信的另两个比较重要的应用是,蜂窝系统和固定无线接入。这些将在第三部分详细介绍。

传输特性 微波传输覆盖了相当大部分的电磁频谱,常用于传输的频率范围为2~40GHz。使用的频率越高,潜在带宽就越宽,因而潜在数据速率就越高。表2-2给出了典型微波系统的带宽和数据速率。

表2-2 典型数字微波系统的性能

对于任何一个传输系统,信号损失的主要来源是衰减。对于微波(无线频段),信号衰减可以表示为

其中,d表示距离,λ表示波长,二者单位相同。因此,衰减大小与距离的平方成正比。与之相比,双绞线或者同轴电缆中的衰减大小与距离呈指数关系(线性分贝关系)。因此,对于微波系统来说,中继器或者放大器可以放置得更远,典型的距离为10~100公里。降雨会增加信号衰减。在10GHz频段以上,降雨的影响将尤为引人注目。频率增加,则波长减少,因而衰减会增加。微波系统的另一个损伤源是干扰。随着微波系统的日益普及,传输区域的重叠和相互干扰总是一种威胁。因此,频段划分是受到严格监管的。

长途通信最常用的频段是4~6GHz。随着频率拥塞程度的不断增加,11GHz频段现在开始使用。12GHz频段已经作为有线电视系统的一个组成部分。微波链路用来向本地有线电视设备提供电视信号,之后该信号通过同轴电缆发送给各个用户。更高的微波频段,典型的频段有22GHz,目前用于建筑物间的短距离点对点通信。由于衰减增加的原因,更高频率的微波频段很少用于长距离通信,但其足以应对短距离通信。除此之外,频率越高,天线尺寸就越小且造价越便宜。


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