微波通信技术

WEIBO TONGXIN JISHU

微波通信技术(microwave communication techniques) 微波通信是指利用波长为1米～0.1毫米（频率为0.3～3000吉赫）的无线电波进行的通信。包括微波视距接力通信、卫星通信、散射通信、一点多址通信、毫米波通信及波导通信等。

微波通信特点是：频率范围宽，通信容量大，传播相对较稳定，通信质量高，采用高增益天线时可实现强方向性通信，抗干扰能力强，可实施点对点、一点对多点或广播等形式的通信联络。它是现代通信网的主要传输方式之一，也是空间通信的主要方式。微波通信在军事战略通信和战术中占有显著的地位。

微波按照波长可分为分米波、厘米波、毫米波和丝米波，其中部分波段用一些常用代号来表示（见表）。

L以下频段适用于移动通信。S至Ku波段适用于以地球表面为基地的通信，其中，C波段的应用最为普遍。60GHz的电波在大气中衰减较大，适用于近距离的保密通信。94GHz的电

波在大气中衰减很小，适合地球站与空间站之间的远距离通信。

系统组成及工作原理微波通信系统由发信机、收信机、多路复用设备、用户设备和天馈线等组成（见图1）。其中发信机由调制器、上变频器、高功率放大器组成；收信机由低噪声放大器、下变频器、解调器组成；天馈线设备由馈线、双工器及天线组成。

图1微波通信系统组成

其工作原理是：用户设备把各种要传输的信息变换成基带信号或把基带信号变换成原信息。多路复用设备可使多个用户的信号共用一个传输信道。调制器把基带信号调制到中频（频率一般为数十至数百兆赫）上，也可直接调制到射频上。解调器的功能与调制器相反。上、下变频器实现中频信号与微波信号之间的频率变换。高功率放大器把发射信号提高到足够的电平，以满足在信道中传输的需要。百瓦以下的设备中，功率放大器采用固态微波功放；当射频输出电平在百瓦以上直至数十千瓦时，通常采用行波管或速调管放大器。低噪声放大器用于提高接收机的灵敏度，主要采用微波低噪声场效应管放大器。天馈线设备是传输和辐射（或接收）射频电磁波的装置。微波通信天线一般为强方向性、高效率、高增益的反射面天线，常用的有抛物面天线、卡塞格伦天线等。馈线主要采用波导或同轴电缆。传播媒介为视距空间、人造中继转发设施（如人造卫星）或大气层中特定的气象体（如湍流团）。除了与主信号流程有关的各部分外，在系统中还有其它一些部件和辅助电路，如：勤务、监（遥）控、自检、人-机对话和自动化操作等功能。军用微波系统还具有独立加密、专用抗干扰模块等。

发展及应用微波通信技术的发展经历了一个从模拟到数字的过程。模拟微波通信主要是在早期用于传输多路载波电话、载波电报及电视等，其调制方式一般为调频。数字微波通信主要用于传输多路数字电话、高速数据、可视电话及数字电视等，调制一般为调相、正交调幅等数字调制技术。至二十世

纪九十年代，微波通信已经实现数字化。微波通信的主要方式有接力通信、对流层散射通信和卫星通信（参看图2）。微波接力通信传输可靠、质量高、发射功率较小，天线口径一般在3米以下，设备易小型化，主要用于国内电话和电视的传输，也是军事通信网中重要的传输方式。微波对流层散射通信的单跳距离为100～500千米，跨越距离远，信道不受核爆炸的影响，在军事通信中受到重视。卫星通信具有广播和多址连接的特点，通信质量高，传播距离远，是国际通信与电视广播的主要方式，也是国内通信与电视广播的重要方式，在军事上获得了广泛的应用。此外，各种车、舰及机载移动式或可搬移式微波通信系统也是通信网的重要组成部分，可用于救灾或战时快速抢通被毁的通信线路，开通新的通信干线或建立地域通信网等。在数字化战场，微波系统可作为广域子系数（WAS）节点在视距范围内的扩展；亦可充分地用于10千米以内的由广域网到局域网（LAS）的节点之间，包括无线个人子系统（RAP）节点之间的中继连接。在现代通信网微波通信已成为重要的宽带无线接入手段；在近距离无线数字通信中，如“蓝牙”技术，亦是微波通信技术的新应用。

设计合理利用频率资源是微波通信系统设计中的一个课题，对于11吉赫以下频段尤为突出，由于信道十分拥挤，需要协调和管理，采取各种措施尽量减少本系统与相邻系统的相互干扰。这些措施包括选用频谱利用率较高的调制体制，限制发射信号中的杂散成分及提高接收机的选择性，采用低旁瓣天

线，合理选择站址和传播路由等。对军用微波通信，在技术上应保证系统具备完善的电子防御能力（抗干扰），即必须具有电子反对抗措施（ECCM），具备高的电磁兼容性（EMC）、电子防护措施（EPM）及电子支援措施（ESM）。目前，微波通信系统的抗干扰技术主要有：加密、扩频、纠错编码、自动功率控制、自动频率控制、自适应非线性滤波、自适应调零天线、自适应干扰抵消、自适应码速控制等，还可采用猝发通信及组网技术来提高抗干扰能力。

简史及展望20世纪20年代末开始了微波通信技术的研究。1931年，在英国多佛尔与法国加来之间建立了世界上第一条微波通信线路。第二次世界大战后，微波接力通信得到迅速发展。1955年对流层散射通信在北美问世。20世纪50年代末开始进行卫星通信试验，60年代中期投入使用。80年代毫米波通信已部分投入使用。中国的微波通信是从50年代开始发展的，1956年北京至保定建立了国内第一条微波接力线路。70年代中期全国已建成数万千米的微波接力线路，连通了国内绝大多数省、市、自治区。在此期间，还进行了散射通信与毫米波波导通信试验并开始发展卫星通信。70年代后期，中国人民解放军已装备一定数量的战略与战术微波通信设备，建成了若干条对流层散射通信线路和数字卫星通信线路，并将数字微波接力通信用于地域通信网中。80年代后期至九十年代，充分利用现代微波通信技术的微波通信网路已具有相当的规模并日臻完善。微波通信技术的发展趋势是：开发更高的应用频段，采

用新的调制技术，进一步扩大通信容量；微波通信系统正向集成化、微型化、模块化、软件化方向发展；通信设备与计算机相结合，实现无人值守及自动化管理；开发更先进的抗干扰技术以进一步提高在战争环境及电子对抗条件下的生存能力。

图2 微波通信示意图