微波接力通信

一條微波通信干線包括終端站和若干個中繼站。終端站的設備有天線、發(fā)射機、接收機和載波終端設備，中繼站一般只有天線、發(fā)射機和接收機。

天線都采用定向天線，增益約為40分貝。目前用得最多的有喇叭拋物面天線和卡塞格林雙反射面天線，用高頻同軸電纜或波導管與發(fā)射機或接收機相連。在一個微波站內，同一傳輸方向的收發(fā)，可以單獨裝設發(fā)射天線和接收天線，也可以共用一副天線。微波傳輸一般采用線極化(水平極化、垂直極化)波，因而相鄰波道或收發(fā)之間可采用不同的極化波。收發(fā)頻率和極化的合理配置，良好的天饋線系統(tǒng)極化去耦防衛(wèi)度，應保證波道間和收發(fā)信系統(tǒng)間不因干擾而影響通信質量。

發(fā)射機由調制器、發(fā)信本地振蕩源、發(fā)信混頻器和微波功率放大器等主要部件組成。調制器在模擬微波通信系統(tǒng)中多為調頻制，即用載波電話機輸出的模擬群頻信號控制器中副載頻的頻率，以形成調頻信號;在數(shù)字微波通信系統(tǒng)中則用調相制或正交調幅制，即用脈碼調制設備輸出的，由數(shù)字化話音信號組成的高次群數(shù)字信號控制調制器中副載頻的相位，以形成調相或正交調幅信號。發(fā)信本地振蕩源，一般采用晶振倍頻方式或直接微波空腔振蕩方式產生的高穩(wěn)定度單一微波。發(fā)信混頻器則將調制器輸出的調制信號與發(fā)信本振頻率進行混頻，使調制信號由中頻搬移到所需的微波頻段，再經功率放大器放大到發(fā)射機額定的輸出功率。

接收機由本地振蕩源、收信混頻器、中頻放大器和解調器組成。收信本地振蕩源的工作原理和采用的技術同發(fā)信本地振蕩源類似。收信混頻器將接收到的微波信號和收信本地振蕩信號差相轉為中頻，再經中頻放大器放大，然后送至解調器。解調器的功能和發(fā)射機的調制器相反，即把調制信號還原為原來的模擬群頻信號或數(shù)字脈碼調制高次群信號，然后再經這些基帶信號的相應復用設備還原為話音信號。

電視節(jié)目的傳送，在模擬微波通信系統(tǒng)中直接將視頻信號送入調制器進行調制;在數(shù)字微波通信系統(tǒng)中,則首先要經過模數(shù)轉換，將視頻信號碼化，然后再送入調制器。其他非電話業(yè)務(如傳真、電報、數(shù)據(jù)等)都在話路中傳輸，分別經相應的調制解調器或復用設備并入話器。

微波接力通信系統(tǒng)的中繼方式有兩類。第一類，是將中繼站收到的前一站信號，經解調后,再進行調制,然后放大，轉發(fā)至下一站。第二類是將中繼站收到的前一站信號，不經解調、調制，直接進行變頻，變換為另一微波頻段，再經放大發(fā)射至下一站。

微波接力通信的通信容量大,建設費用低,不受地形限制，抗災害性強，能滿足各種電信業(yè)務(電話、廣播、傳真、電視、電報、數(shù)據(jù))的傳輸質量要求。是通信網的重要組成部分。

通常使用分米波段和厘米波段。這種通信方式受地形和天線高度的限制，兩站之間的通信距離僅為50公里左右。因此利用這種通信方式進行長距離通信，必須建立一系列將接收到的信號加以變頻和放大的中繼站，接力式地傳輸?shù)浇K端站。

20世紀50年代出現(xiàn)使用1GHz以下頻段的小容量微波接力通信系統(tǒng)。稍后，發(fā)展了2GHz和4GHz頻段，每波道可傳輸300~960個話路或一路電視(加伴音)的通信系統(tǒng)。60~70年代，采用長壽命行波管和微波集成電路等新器件，發(fā)展了4~6GHz波段,每波道可以傳輸2700個話路或一路彩色電視加四路伴音的大容量微波通信系統(tǒng)。70年代以來，隨著通信網的逐步數(shù)字化，數(shù)字微波接力通信系統(tǒng)也開始迅速發(fā)展，并獲得日益廣泛的應用。

中國自1958年開始研制2GHz頻段，每波道60話路的微波接力通信設備。其后，又研制4GHz頻段,每波道600話路和960話路的微波接力通信設備。70年代初,建成以北京為中心，連接27個省會城市的微波干線。目前，大容量模擬微波接力通信已成為中國長途電信網的重要組成部分，中小容量的數(shù)字微波系統(tǒng)也在油田、礦山、電力干線上廣泛應用。

主要是:

①高頻段的開發(fā)和數(shù)字化。10~20GHz 頻段的數(shù)字微波系統(tǒng)已投入使用。 40GHz頻段也已用于城市內電視中繼傳輸系統(tǒng)。調制方式有脈碼調制-調頻(PCM-FM)或脈碼調制-移相鍵控(PCM-PSK)以及脈碼調制-正交調幅(PCM-QAM)等。在大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)中,由多經傳輸引起的衰落，不但使信噪比變壞，而且產生幅度失真和相位失真，導致誤碼率惡化。因此，除采用空間分集、頻率分集等抗衰落措施外,還發(fā)展了自適應均衡技術,用以減小失真的影響。

②數(shù)-模兼容技術的應用。在原模擬微波系統(tǒng)上利用話路基帶上下頻段，開拓話上數(shù)據(jù)和話下數(shù)據(jù)，或把模擬波道直接改造為數(shù)字波道。

③設備固態(tài)化和低功耗。大功率砷化鎵場效應管的出現(xiàn),微波集成電路和微帶技術的應用，實現(xiàn)了接收-發(fā)射機的全固態(tài)化和集成化，使微波接力通信系統(tǒng)的可靠性更高，適應性更強，而且它的總功耗僅為幾十瓦，有利于使用新能源(太陽能電池、風力發(fā)電、燃料電池等)。

④提高微波頻譜的有效利用率。調頻制已達到每個波道傳輸3600話路，而采用單邊帶調幅，則可使每個波道傳輸6000話路,數(shù)字微波通信也由于采用8PSK和16QAM等調制方式，使每個波道傳輸碼率達到2×34Mb/s和140Mb/s。

⑤中繼站的無人值守和系統(tǒng)的自動化管理。器件的長壽命、設備的高可靠性和微秒級波道轉換開關的出現(xiàn)，為中繼站的無人值守創(chuàng)造了條件。借助于遙信、告警系統(tǒng)和計算機，不但可以監(jiān)視全系統(tǒng)的運行情況，而且可以實現(xiàn)自動化管理。一個終端站(或樞紐站)一般可以管理幾十個以至上百個中繼站,從而提高了工作效率,降低了維護費用。

⑥天線和饋線的發(fā)展。早期采用透鏡天線，20世紀50年代中期開始采用喇叭拋物面天線，此后陸續(xù)出現(xiàn)雙反射型的卡塞格林天線、多波段天線(4、6、7GHz頻段共用,或4、6、11GHz頻段共用)和安德魯天線系統(tǒng)。安德魯天線系統(tǒng)采用在反射拋物面上加邊，內放微波吸收材料的方法，可抑制旁瓣輻射達20dB左右。近幾年發(fā)展的圓號角型天線，無論在寬頻帶性能上，背向輻射防衛(wèi)度上和天線本身駐波比指標上,都優(yōu)于前面幾種天線,是一種很有發(fā)展前途的天線。2GHz以下的頻段，多采用同軸型饋線;2GHz以上的頻段，則多應用波導饋線。矩形波導饋線，波型傳輸穩(wěn)定，但衰耗較大，適用于短饋線系統(tǒng);圓波導饋線，衰耗雖小，但必須直線裝設;橢圓波導饋線，其衰耗介于上述兩者之間，可以制成整根軟波導管，安裝方便，是一種良好的饋線。