通信概论 第三章

中频 输出
主 中 放
自 适 应 均 衡
合 成
检 出 控 制 器
本振
移相
前 置 中 放
收 信 混 频
抑 镜 滤 波
低 噪 声 放 大
微 波 滤 波
来自 下天线
微波中继通信系统的设备连接方框图
微波中继通信系统主要设备有以下几种：
(1)用户终端 P73
用户终端是逻辑上最靠近用户的输入/ 输出设备。用户终端主要通过交换机集中在 微波终端站或微波分路站。 (2)交换机 交换机既可实现本地用户终端之间的业 务互通，又可通过微波中继通信线路实现本 地用户终端与远地（对端交换机所辖范围) 用户终端之间的业务互通。
3．1
微波中继通信的概念
微波中继通信是利用微波作为载波并采 用中继(接力)方式在地面上进行的无线电通 信。微波频段的波长范围为1m一1mm，频率范 围为300MHz一300GHz，可细分为特高频(UHF) 频段／分米波频段、超高频(SHF)频段／厘米 波频段和极高频(EHF)频段／毫米波频段。由 于卫星通信实际上是在微波频段采用中继(接 力)方式通信，不过其中继站设在卫星上而巳， 所以，为了与卫星通信区分，这里所说的微 波中继通信是限定在地面上的。 P72
通常，数字微波中继通信系统按其传输容量分 为3类，小于10Mb/s的系统称为小容量系统；介于 10Mb/s与100Mb/s之间的系统称为中容量系统；大于 100Mb/s的系统称为大容量系统。
3、4、2、2
基带接口
基带接口是指数字复用设备与微波信道设 备之间、再生转接中间站收发信机之间的接 口，基带接口参数是数字微波中继设备的一 项重要指标。为了便于有线和微波终端设备 互联及不同设备在组成通信网时互联，基带 接口必须标准化。 1、基带接口的两种方式 (1)近距离接口。 (2)远距离接口。
3、4、2 传输容量与基带接口 P80
3、4、2、1 传输容量
按照CCITT的规定，数字微波中继通信系统的 传输容量是以PCM数字复用设备的基带信号容量即电 话路数来划分的，分为PCM--30／32路系列和PCM-24路系列，前者主要为西欧各国采用，后者主要为 日本和北美各国采用。我国的数字微波中继通信系 统基本采用PCM-30／32路系列。
3、微波转接方式
P77
微波转接与中频转接类似，但其转接接 口是微波接口，且为了使同一中间站的转发 信号不干扰接收信号，发信载频f1’相对与收 信载频f1需要移频，即移频振荡器的频率等 于f1’与f1之差。另外，为了克服传播衰落引 起的电平波动，还需在微波放大时采取自动 增益控制措施。微波转接电路技术实现起来 比中频转接困难，但微波转接方案简单，设 备体积小、功耗低，对于不需要上、下话路 的中继站可采用这种转接方式。
A、B两地间的远距离地面微波中继 通信系统的中继示意图如图3—1所示
¢ ¨Ð Ì Ó ¦ ß · Î ² Ö ¼ ½ Á Ï Â
对于地面上的远距离微波通信，采用中 继方式的直接原因有两个：1)微波传播具有 视距传播特性，即电磁波沿直线传播，而地 球表面是个曲面，因此若在通信两地直接通 信，且天线架高有限，当通信距离超过一定 数值时，电磁波传播将受到地面的阻挡。为 了延长通信距离，需要在通信两地之间设立 若干中继站，进行电磁波转接。2)微波传播 有损耗，在远距离通信时有必要采用中继方 式对信号逐段接收、放大和发送。 P72
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
甲地
乙地
用户 终端
数字微波通信系统实例
发信பைடு நூலகம்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
分路 滤波
自动电 平控制
公务信号
收信设备的组成
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
3．4
数字微波中继通信系统 设计中的若干问题 P78
3．4．1 假设参考电路与传输质量标准 为了便于考察各种实际数字微波中继通 信线路的传输质量，可以事先假设数字微波 中继通信电路(线路)并规定其传输质量，作 为实际线路的参考，称为假设参考电路。国 际无线电咨询委员会按照传输容量、传输距 离和传输质量等方面的不同，规定了高级、 中级和用户级等3类假设参考电路。
2、中频转接方式
P76
中间站把来自某一通信方向的载频为fl的接收 信号经对应中继机(微波收发信机)的天馈系统、微 波低噪声放大器后，与该中继机接收机本振信号混 频，混频输出信号经中放后转接到该中间站的另一 中继机的发信机功率中放，将信号放大到上变频器 所需的功率电平，然后与发信机本振信号进行上变 频，输出载频为f1’的微波信号。该信号经微波功 放、天馈系统后，向中间站的另一通信方向发送出 去。可见，信号从中间站的某 一中继机的收信机 转接到另一中继机的发信机时，接口频带为中频， 所以称作中频转接。中频转接不能上、下话路，不 能消除噪声积累。
用户级假设参考电路的长度为50km，主要用于本地数字 交换端局与64Kb／s用户之间的微波通信。
3、4、1、2
传输质量标准
P79
在数字微波中继通信系统中，误码性能 是决定传输质量的主要标准。CCIR规定了3 类假设参考电路64Kb/s数字信号输出端(音 频输出端)的误码性能。 1、高级假设参考电路的误码性能 2、中级假设参考电路的误码性能 3、用户级假设参考电路的误码性能
4、微波直放转接方式和无源转接方式
微波直放转接方式以微波宽带低噪声放大器、微波宽带线 性功率放大和微波分路滤波器等器件为基础，进行有源、双 向、无频率变换的微波信号直接放大，适用与模拟微波中继 通信和数字微波中继通信。采用该方式的微波直放中间站不 进行变频，其结构大为简化，体积很小，可以直接安装在天 线支架上；其功耗低，可利用太阳能供电；其可靠性较高， 一般不需维护。微波直放转接对用于延长通信距离，改善哀 落储备或克服某些地形障碍，且不需建机房、修道路和架设 电力线路，节省基建费用。但由于其转信和收信在同一载频， 所以必须采用增益高、方向性强、旁瓣低、前背比高的天线， 或加大天线之间的垂直间距，以避免本站收发信号之间的相 互干扰。对于越站干扰，可利用地形地物的阻挡以及选择站 址，使形成的路径转折角度小于160度来排除。 无源转接方式利用金属反射板改变微波波束的方向，这 种转接方式维护简单，主要用于克服山河等地形障碍，但对 反射板的抗风能力要求很高且造价较高。
(1)高级假设参考电路 P78
1)传输容量在二次群(8Mb／s)以上； 2)总长度为2500 km； 3)均匀分为9个数字微波段，在每个传输方 向上均包含9组符合CCITT建议的标准系列数字 复用设备； 4）包含两次64Kb／s数字信号转接(音频转 接)，其他转接为群转接； 5)适用于国际与国内的远距离微波干线通信
现代通信系统
主讲教师：张春业 课件设计：张春业 媒体制作：马树皓 赵同明
第3章
微波中继通信系统
微波通信是在第二次世界大战后期开始使用的 一种无线电通信技术，经过50年的发展，已经获得 广泛的应用。当微波通信用于地面上远距离长途通 信时，需要采用中继(接力)传输方式，称为微波中 继(接力)通信，分为模拟微波中继通信和数字微波 中继通信两类。模拟微波中继通信早已发展成熟， 并逐渐被数字微波中继通信取代。数字微波中继通 信已成为一种重要的传输手段，并与卫星通信、光 纤通信一起作为当今三大通信系统。本章将介绍微 波中继通信的概念，微波中继通信系统的组成，微 波中间站的转接方式，数字微波中继通信系统设计 中的若干问题，微波传播特性与微波线路设计，实 用数字微波中继设备等。 P72
(3)终端复用设备
终端复用设备的基本功能是将交换机送来的多路信号或群路信号适当 变换，送到微波终端站或微波分路站的发信机；将微波终端站或微波分 路站的收信机送来的多路信号或群路信号适当变换后送到交换机。模拟 微波中继通信系统的终端复用设备是频分多路载波机。数字微波中继通 信系统的终端复用设备是时分多路数字终端机，包括增量调制(M)和脉 冲编码调制(PCM)两种制式。 终端复用设备配置在微波终端站或微波分路站。
(3)通信灵活性较大。
(4)天线增益高、方向性强。当天线面积 给定时，天线增益和工作波长的平方成反比。 由于微波中继通信的工作波长短。因而容易 制成高增益天线，降低发信机的输出功率。 另外，微波电磁波具有直线传播特性，可以 利用微波天线把电磁波聚集成很窄的波束， 使微波天线具有很强的方向性，减少通信中 的相互干扰。 (5)投资少、建设快。
微波中继通信主要用来传送长途 电话信号、宽频带信号(如电视信号)、 数据信号、移动通信系统基地站与移 动业务交换中心之间的信号等。还可 用于通向孤岛等特殊地形的通信线路， 以及内河船舶电话系统等移动通信的 入网线路。P73
微波中继通信有以下特点：
(1)通信频段的频带宽。微波频段占用的 频带约300GHz，而全部长波、中波和短波频 段占有的频带总和不足30MHz，前者是后者的 10000多倍。占用的频带越宽，可容纳同时工 作的无线电设备越多，通信容量也越大。 (2)受外界干扰的影响小。工业干扰、天 电干扰及太阳黑子的活动对微波频段通信的 影响小(当通信频率高于100MHz时，这些干扰 对通信的影响极小)。但它们严重影响短波以 下频段的通信，因此，微波中继通信较稳定 和可靠。 P73
3、2
微波中继通信系统的组成
如图3—2，是一条微波中继通信线 路的示意图，其主干线可以长达几百公 里甚至几千公里，支线可以有多条。除 了在线路末端设置微波终端站外，还在 线路中间每隔一定距离设置若干微波中 继站和微波分路站。P73
数字微波通信系统组成
时分 复用 设备 市内 电话局 用户 终端
调制 解调 设备
(2)中级假设参考电路
1)传输容量在二次群(8Mb/s )以上； 2)基本长度为1220 kM；
P78
3)由4类传输质量不同的假设参考数字微波段组成； 4)图3—9(b)所示电路包含一次64Kb/s数字信号转接(音频 转接)，其他转接为群转接； 5)适用于国内微波支线通信。
(3)用户级假设参考电路
(4)微波站
P74
微波站的基本功能是传输来自终端复用设备的群路信号。按其与终端 复用设备的连接关系，微波站分为终端站、分路站和中继站。微波终端 站和中继站的结构示意图如图3-4和图3-5所示。微波分路站和枢纽站统 称微波主站，其系统连接(含备用设备)示意图如图3-6和图3-7所示。微 波中继站和分路站统称微波中间站。
2、基带接口要考虑的因素
(1)信号形式，包括速率、码型
(2)阻抗和回波损耗。
(3)峰—峰电压和电平过冲值。 (4)定时抖动特性。 (5)信息码流的统计特性。 (6)当需要在信息码流中插入附加码来测量误 码或传送勤务信号时，必须规定附加的比特数和插 入方式。
3、4、3
调制方式的选择
P82
如果要使数字基带信号以某种形式在带 通微波无线电信道中传输，必须在发送端用 数字基带信号调制微波载波，在接收端进行 信号解调，这需要相应的调制与解调技术或 方式。
3、3
微波中间站的转接方式
微波中继通信系统中间站的转接 方式，一般是按照收发信机转接信号 时的接口频带划分的，分为3种：基 带转接方式；中频转接方式和微波转 接方式；其方框图如图3-8所示。 P76
1、基带转接方式
P76
中间站把来自某一通信方向的载频为f1的接收信号经对 应中继机(微波收发信机)的天馈系统、微波低噪声放大器后， 与该中继机的接收机本振信号混频，混频输出信号经中放后 送到解调器解调输出基带信号。再转接到该中间站的另一中 继机(数字微波中继通信系统还要先进行基带信号再生)调制 其发信机的中频或直接对微波振荡器进行调制(图3—8(a)只 示出了前一种情况)。已调信号经过变频输出载频为fl的微波 信号，该信号经微波功放、天馈系统后，向中间站的另一个 通信方向发送出去。可见，信号从中间站的某一中继机的收 信机转接到另一中继机的发信机时，接口频带为基带，所以 称作基带转接。数字微波中继通信系统的基带转接称为再生 转接。基带转接方式可以直接上、下话路，是微波分路站和 枢纽站必须采用的转接方式。采用这种转接方式的中间站的 设备与终端站可以通用。