数字微波传输系统.

微 波中继通 信
微波中间站收到信号后经再处理, 使数字信号再生后 又恢复为微波信号向下一站再发送, 这样一直传送到 收端站, 收端站把微波信号经过混频、中频解调恢复 出数字基带信号, 再分路还原为原始的数字信号。
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2)
无线通信是通过天馈系统来发射和接收信号的, 微波通信也不 例外。由于微波频率高, 波长短, 因此使用的天线一般都采用面 式天线, 有喇叭天线、 抛物面天线、卡塞格伦天线等。
④ 自适应均衡技术: 这种均衡技术分为频域自动均衡和 时域自动均衡两种。
⑤ 交叉极化干扰补偿技术。
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2. 分集技术分为信号分集接收技术(在收信中选择质量好的 某一路作为输出, 有的也称倒换式分集)和室内分集技术 (这里主要指最大功率组合器与最小色散组合器有多重室 内分集)。
3. 非线性失真补偿技术一般采用功率回退法与功率合成法、 预畸变法、前馈法等。
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4. SDH微波传输新技术 要使微波能传送更高速率的SDH数字传送模块, 达到STM-16以上, 就对微 波信道频谱利用率提出了极高的要求。 为满足这个要求, 必须研究一系列 的新技术：
① 提高调制的状态数及严格限带。为提高频带利用率, 一般采用多电平 QAM技术, 今后可能实现1024QAM/2048QAM或更高电平QAM调制技术。
② 采用更复杂的纠错编码技术以降低系统误码率。能、 全数字化的二维时域均衡技术。
⑤ 多载波的并联传输技术。
⑥ 采用多重空间分集接收、发端功放非线性预校正、 自适应正交极化干扰 消除电路等技术。
第三章 卫星通信系统
利用卫星进行通信的科学设想，是在 1945年由英国的克拉克首先提出的。但直至 1957年，前苏联发射了世界上第一颗人造地 球卫星，人们才真正看到实现卫星通信的希 望。1962年，美国成功地发射了第一颗通信 卫星,试验了横跨大西洋的电话传输。于是, 经过二十多年的探索和试验，卫星通信终于 跨入了实用阶段，渐渐走近我们的生活。
微波天线常用双反射面的抛物面天线(或卡塞格伦天线)。其主 反射面似一口大锅的抛物面，其抛物面中心(锅底)底部置馈源, 作为发送和接收电磁波信号的门户。
其馈线系统, 一般由波导和同轴电缆(工作频段在 2 GHz以下时) 组成。天线馈源与馈线是直接相连的, 微波信号天馈系统中还 要通过滤波、极化分离、极化旋转等多次变换, 这些滤波器、 极化器、匹配器等一般都是特殊的波导器件, 不同于传统的电 子器件。
3.1 概 述
卫星通信是指利用人造地球卫星作为 中继站转发无线电信号，在多个地球站之 间进行的通信。由于作为中继站的卫星离 地面很高，所以经过一次中继转接之后即 可进行长距离的通信。用于实现通信目的 的这种人造地球卫星被称为通信卫星。卫 星通信是宇宙通信形式之一，采用的是微 波频段。
• 其实，微波和无线电波均是电磁波，只是微波的频率 在300兆赫以上，而无线电波的频率在300兆赫以下。
2.1 数字微波通信系统
微波是指频率在300MHz至300GHz范围 内的电磁波。数字微波通信是指利用微波 携带数字信息，通过电波空间，同时传送 若干相互无关信息，并进行再生中继的通 信方式。
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数字微波中继通信的概念
在终端设备中将各种信号先变换成 数字信号并合路成基带信号，然后将 基带信号的频谱搬移到微波频段, 并 以接力的形式进行视距传输的通信方 式。
中继传输方式
地面微波接力通信系统工作在46GHz，它通 过地面多座中继站在两地之间建立通信链路，相
邻中继站的距΢ 离²¨为ÖÐ视¼Ì距½Ó（约Á¦ 5Ïß0Km·）。
电磁波频率不同, 波长不同(频率越低, 波长越 长), 其空间传播的特性也不一样, 因而用途也 有不同。
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长波绕射能力最强, 靠地波传播, 常用于长波 电台进行海上通信。中波较稳定, 主要用于短 距离广播。短波利用了电离层反射进行远距离 传播, 主要用于短波通信和短波广播。
在短波传输时，由于电离层的变化, 信号起伏 变化较大, 接收信号时强时弱; 晚上电离层较 稳定,因此传播效果也较好, 信号较稳定; 在 听无线电广播时人们能体会到这一特性。
适 应
合
放
均
成
衡
前 置 中 放
收 信 混 频
抑 镜 滤 波
低 噪 声 放 大
微 波 滤 波 来自
上天线
检 本振 出 控 制 器 移相
来自
前 置 中 放
收 信 混 频
抑 镜 滤 波
低 噪 声 放 大
微 下天线 波 滤 波
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4
1. 抗衰落的技术 在前面讲到微波传送信道(线路)时提到了微波是视距、 沿 直线传播的。但是在传播路径上由于气象条件变化, 传播环境 的不同, 会产生各种对电波影响的情况, 使传送的电波随时间 而恶化衰落, 称之为时变恶化因素。主要表现在: ① 大气吸收衰耗(大气中氧分子、磁界极子、水蒸气分子 (H2O)等吸收电波能量; ② 雨、雾引起的散射衰耗; ③ 多经衰落, 电波通过地面反射、大气折射、气流变化的 散射等情况产生的电波衰落;
调制 解调 设备
微波
收发信 设备
微波 中继站
微波
收发信 设备
调制 解调 设备
时分 复用 设备
市内 电话局
用户 终端
甲地
市内 电话局
用户 乙地 终端
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2.
1)
数字微波通信系统由两个终端站和若干个中间站构成, 如图所示。它由发端站、中间站和收端站组成。
工作过程从上图可知, 如从甲地端站送来的数字信号, 经过数字基带信号处理(数字多路复用或数字压缩处理) 后, 经数字调制, 形成数字中频调制信号(70 MHz或140 MHz), 再送入发送设备, 进行射频调制变成为微波信 号, 进而送入发射天线向微波中间站(微波中继站)发送。
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3.2
收、发两微波站间的电波传播, 受到电离层、 对流层及环 境的大气压力、温度、湿度等参数变化的影响。
在空间不同高度的波束, 其传播速度会发生变化, 当上层比 下层快时, 则电波射线往下弯曲, 当下层比上层传播快时则往上 弯曲, 如图所示。从图中看出，在传输线路上, 有一部分波会投 射到地面上来, 引起地面波的反射, 这样在收端除收到直射波外， 还会收到满足反射条件的反射波。 此时接收信号的电波即为 合成波。
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3 微波传输线路
3.1
在两个微波站间的电波传播我们称为微波信道或微波线路 (两站间的接力通道、 接力线路)。
它们之间存在衰减, 这种衰减可以按自由空间天线辐射能量 的衰落进行计算, 但其实际传播情况与两站内所处的环境、 自然 现象等有关。 如地面或山地的反射波, 雨、雾、雪等对电波的吸 收和散射、折射, 这些情况会引起电波的快衰落与慢衰落, 使对方 实际收到的电平要低十几至几十分贝。这些衰落还与频率高低有 关, 一般在无线电窗口(1～10 GHz)范围电波特性较好。
数字微波通信的特点
1.频带宽干扰小 2.中继传输组网灵活 3.抗干扰性强 4.保密性好 5.便于组成数字通信 网
数字微波系统实例
发信设备的组成
中放 中频 信号
发信 混频
发信 本振
变容管 调频
单 向 器
滤 波 器
微波 功放
输出 功放
自动电 平控制
公务信号
分路 滤波
收信设备的组成
中频
自
输出
主 中
微 波 中 继 通 信 地面反射和大气折射示意图
收
大 气折 射
直射 波
大 气折 射
发
反 射波
hc
h2
h1
d1
d2
d km
图6.3 地面反射和大气折射示意图
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从图中可看出微波线路的余隙概念,它是指从地面最高点 (设为信号反射点)至收、发天线连线间的距离, 用hc来表示。 在设计天线高度时一定要有余隙的计算。
微波波长短, 接近于光波, 是直线传播, 这就要求两个 通信点(信号转接点)间无阻挡, 即所谓的视距通信。微 波通信除此之外, 还有以下特点:
① 工作的微波频段(GHz级别)频率高, 不易受天电、工 业噪声干扰及太阳黑子变化影响, 因此, 通信可靠性高。 由于波长短, 天线尺寸可做得很小, 通常做成面式天线, 增益高, 方向性强。特别在1～10 GHz频段(称为无线电 窗口的微波频段), 衰减、干扰, 以及自然条件等影响都 比较小。因此在微波通信以及在卫星通信中首先采用, 而且使用范围一般为C波段。(4/6 GHz)频段。
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微波中继通信是本世纪60年代开始发展 的，它弥补了电缆通信的缺点，可到达电缆 无法敷设的地区，且容易架设，建设周期短， 投资也低于同轴电缆。
随着数字通信的发展，数字微波成为微 波中继通信的主要发展方向。
尽管微波通信面临光纤通信的严重挑战， 但仍将是长途通信的一个重要传输手段。
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④ 微波频率选择的衰落等。
对于以上的衰落, 常采用以下几种抗衰落措施:
① 自动增益控制(AGC)技术: 这是在收信机中频中， 普 遍采用的抗衰落技术, 一般使用在中频放大器中。
② 频率分集技术: 采用两个或两个以上, 具有一定频率间 隔的微波频率, 同时发送和接收同一信息。
③ 空间分集技术: 在空间不同垂直高度设置几副天线, 同 时接收一个发射天线的微波信号, 然后合成或选择其中一个强 信号。 有几副接收天线就称几重分集。
余隙要求:
当地面反射系数较小时，线路(山区、丘陵、城市、森林 等地区)天线不能太低, 否则会使大气折射电波向下弯曲。
当地面反射系数较大时，线路(如水面、 湖面、 稻田等 地区), 余隙不能太小。