光与无线网络系统简介

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：表3-1无线频率资源占用情况波长为1～10 mm的电磁波称为毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围内，因而兼有两种波谱的特点。通常认为毫米波的频率范围为26.5～300 GHz，带宽高达273.5 GHz，超过从直流到微波全部带宽的10倍。③与激光的传播相比，毫米波的传播受气候的影响要小得多，可以认为毫米波具有全天候特性。要想成功地设计并研制出性能优良的毫米波系统，必须了解毫米波在不同气象条件下的大气传播特性。

随着网络的不断发展，用户对通信系统的要求日渐提高，传统的无线通信系统已经不能满足宽带通信的要求，无线通信系统有限的系统容量和低下的工作效率问题亟待解决。

为了提高无线通信系统的容量并实现宽带通信，我们需要提高通信系统的工作效率。表3-1给出了我国通信系统的频带占用情况。从表3-1中我们可以看出，目前我国大多数业务都集中在3 GHz以下的频带范围内，而对于30 GHz以上的高频段资源利用较少，特别是对20 GHz和60 GHz频段的两个大气传输高损耗窗口。如果能把频带资源充分利用起来，就可以实现超宽带的无线接入，而利用这一频段的无线电波就是毫米波。

表3-1　无线频率资源占用情况

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波长为1～10 mm的电磁波称为毫米波（Millimeter Wave），它位于微波与远红外波相交叠的波长范围内，因而兼有两种波谱的特点。与光波相比，毫米波利用大气窗口（毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率）传播时衰减小，受自然光和热辐射源的影响小。毫米波的主要优点如下。

①极宽的带宽。通常认为毫米波的频率范围为26.5～300 GHz，带宽高达273.5 GHz，超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收，在大气中传播时只能使用4个主要窗口，但这4个窗口的总带宽可达135 GHz，为微波以下各波段带宽之和的5倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。

②波束窄。在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如，一个12 cm的天线，在9.4 GHz时波束宽度为18°，而在94 GHz时波束宽度仅为1.8°。因此可以通过毫米波分辨相距较近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。

③与激光的传播相比，毫米波的传播受气候的影响要小得多，可以认为毫米波具有全天候特性。

④和微波元器件相比，毫米波元器件的尺寸要小得多，因此毫米波系统更容易小型化。

毫米波在通信、雷达、遥感和射电天文等领域有大量的应用。要想成功地设计并研制出性能优良的毫米波系统，必须了解毫米波在不同气象条件下的大气传播特性。影响毫米波传播特性的因素主要有构成大气成分的分子吸收（氧气、水蒸气等）、降水（包括雨、雾、雪、雹、云等）、大气中的悬浮物（尘埃、烟雾等）以及环境（包括植被、地面、障碍物等），这些因素的共同作用会使毫米波信号衰减、散射、改变极化和传播路径，进而在毫米波系统中引进新的噪声，这些因素将对毫米波系统的工作造成极大影响，从而使得损耗增大。

为了解决上述问题，人们提出了ROF（Radio Over Fiber）技术，该技术充分结合了光纤与无线通信系统传输的特点，能实现大容量、低成本的射频信号有线传输和超宽带无线接入（大于1 Gbit/s）。

光与无线网络系统就是利用光纤来传输无线信号的。将射频信号直接调制在光上，通过光纤传播到基站，再通过基站进行光电转换恢复成射频信号，然后通过天线发射给用户。由于光载波上承载的是射频信号，因此光与无线网络系统是模拟传输系统。

光与无线网络系统简介

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