微波通信系統(tǒng)主要設(shè)備

數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)中繼站的轉(zhuǎn)接方式和模擬微波相似，可以分為:再生轉(zhuǎn)接、中頻轉(zhuǎn)接和微波轉(zhuǎn)接三種。

(1)再生轉(zhuǎn)接

載頻為f1的接收信號(hào)經(jīng)天線、饋線和微波低噪聲放大器放大后與接收機(jī)的本振信號(hào)混頻，混頻輸出為中頻調(diào)制信號(hào)，經(jīng)中放后送往解調(diào)器，解調(diào)后信號(hào)經(jīng)判決再生電路還原出信碼脈沖序列。此脈沖序列又對發(fā)射機(jī)的載頻進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，再經(jīng)變頻和功率放大后以f1'的載頻經(jīng)由天線發(fā)射出去，如圖2(a)所示。這種轉(zhuǎn)接方式采用數(shù)字接口，可消除噪聲積累，也可直接上、下話路，是目前數(shù)字微波通信中最常用的一種轉(zhuǎn)接方式。采用這種轉(zhuǎn)接方式時(shí)微波終點(diǎn)站和中繼站的設(shè)備可以通用。

(2)中頻轉(zhuǎn)接

載頻為f1的接收信號(hào)經(jīng)天線、饋線和微波低噪聲放大器放大后與收信本振信號(hào)混頻后得到中頻調(diào)制信號(hào)，經(jīng)中放放大到一定的信號(hào)電平后再經(jīng)功率中放，放大到上變頻器所需要的功率電平，然后和發(fā)信本振信號(hào)經(jīng)上變頻得到頻率為微波的調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)微波功率放大器放大后經(jīng)天線發(fā)射出去，如圖2(b)所示。中頻轉(zhuǎn)接采用中頻接口，由于省去了調(diào)制、解調(diào)器，因而設(shè)備比較簡單，但中頻轉(zhuǎn)接不能上、下話路，不能消除噪聲積累。因此，它實(shí)際上只起到增加通信跨距的作用。

(3)微波轉(zhuǎn)接

這種轉(zhuǎn)接方式和中頻轉(zhuǎn)接很相似，只不過前者在微波頻率上放大，后者在中頻上放大。如圖2(c)所示。為了使本站發(fā)射的信號(hào)不干擾本站的接收信號(hào)，需要有一個(gè)移頻振蕩器，將接收信號(hào)為f1的頻率變換為f1'的信號(hào)頻率發(fā)射出去，移頻振蕩器的頻率即等于f1與f1'兩頻率之差。此外，為了克服傳播衰落引起的電平波動(dòng)，還需要在微波放大器上采用自動(dòng)增益控制措施。這些電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來比在中頻上要困難。但是，微波轉(zhuǎn)接的方案較為簡單，設(shè)備的體積小，中繼站的電源消耗也較少，當(dāng)不需要上、下話路時(shí)，也是一種較實(shí)用的方案。

無論數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)，經(jīng)過長距離傳輸，特別是經(jīng)一站一站的轉(zhuǎn)接，將在原始信號(hào)上疊加各種噪聲和干擾;而且，由于實(shí)際信道的頻帶是有限制的，其信道特性也不會(huì)十分理想，因而會(huì)引入不同形式的失真，使信號(hào)質(zhì)量下降。對模擬微波中繼通信系統(tǒng)來說，中頻轉(zhuǎn)接和微波轉(zhuǎn)接失真較小，再生轉(zhuǎn)接由于在中繼站內(nèi)又經(jīng)過一次調(diào)制、解調(diào)，因而失真較大;而且隨著轉(zhuǎn)接站數(shù)增加，其失真和噪聲是逐站積累的。因此，模擬微波中繼通信系統(tǒng)一般都采用中頻轉(zhuǎn)接方案，只有分路站才采用群頻轉(zhuǎn)接方式。對數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)來說，再生電路可以消除噪聲和干擾，避免噪聲的沿站積累。因此，數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)一般采用再生轉(zhuǎn)接。

數(shù)字微波收信設(shè)備一般都采用超外差接收方式，如圖4所示。它由射頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)和解調(diào)系統(tǒng)等三大部分組成。來自接收天線的微弱的微波信號(hào)經(jīng)過饋線、微波濾波器、微波低噪聲放大器和本振信號(hào)進(jìn)行混頻，變成中頻信號(hào)，再經(jīng)過中頻放大器放大、濾波后送解調(diào)單元實(shí)現(xiàn)信碼解調(diào)和再生。

射頻系統(tǒng)可以用微波低噪聲放大器，也可以不用微波低噪聲放大器而采用直接混頻方式，前者具有較高的接收靈敏度，而后者的電路較為簡單。天線饋線系統(tǒng)輸出端的微波濾波器是用來選擇工作波道的頻率，并抑制鄰近信道的干擾。

中頻系統(tǒng)承擔(dān)了接收機(jī)大部分的放大量，并具有自動(dòng)增益控制的功能，以保證達(dá)到解調(diào)系統(tǒng)的信號(hào)電平比較穩(wěn)定。此外，中頻系統(tǒng)對整個(gè)接收信道的通頻帶和頻率響應(yīng)也起著決定性作用。

數(shù)字調(diào)制信號(hào)的解調(diào)有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方式。由于相干解調(diào)具有較好的抗誤碼性能，故在數(shù)字微波中繼通信中一般都采用相干解調(diào)。相干解調(diào)的關(guān)鍵是載波提取，即要求在接收端產(chǎn)生一個(gè)和發(fā)送端調(diào)相波的載頻同頻、同相的相干信號(hào)。這種解調(diào)方式又叫作相干同步解調(diào)。另外，還有一種差分相干解調(diào)，也叫延遲解調(diào)電路，它是利用相鄰兩個(gè)碼元載波的相位進(jìn)行解調(diào)，故只適用于差分調(diào)相信號(hào)的解調(diào)。

圖4僅是一種典型框圖，其中包括了空間分集接收的組成部分。來自天線1的信號(hào)經(jīng)帶通濾波器選出需要的工作頻率信號(hào)并抑制其他波道的干擾，然后把有用的信號(hào)送至低噪聲放大器。低噪聲放大一般采用微帶混合集成的砷化鎵場效應(yīng)管放大器，其噪聲性能越優(yōu)越。

低噪聲放大器是寬頻帶的，所以后面要加抑制鏡頻濾波器以消除鏡頻噪聲。抑制鏡頻濾波器可以用帶通式或帶阻式，要對鏡頻噪聲抑制13~20dB。

兩天饋線來的信號(hào)和多徑干擾信號(hào)，經(jīng)兩路相同的濾波、低噪聲放大、混頻、前中放，在相加器中合并。

多徑傳播衰落是數(shù)字微波通信必須克服的難題，常采用空間分集(圖4提供了兩重空間分集接收收信方式)和中頻自適應(yīng)均衡技術(shù)配合使用，才能最大限度減低通信中斷概率。

最后，信號(hào)經(jīng)中頻濾波器和主中放輸出。主中放提供較大增益和50dB左右的自動(dòng)增益控制范圍。

模擬微波設(shè)備已基本被數(shù)字微波設(shè)備所替代，我們就以終端站結(jié)構(gòu)的數(shù)字微波設(shè)備組成為例來介紹微波各設(shè)備的主要作用。數(shù)字微波通信是用微波作為載體傳輸數(shù)字信息的一種通信方式。它兼有數(shù)字通信和微波通信兩者的優(yōu)點(diǎn)。

① 數(shù)字信號(hào)可以"再生"，因此中繼段上的線路噪聲不會(huì)隨中繼站數(shù)的增加而積累，提高了抗干擾性。

② 由于數(shù)字微波傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，因而便于與數(shù)字程控交換機(jī)連接，不需經(jīng)數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，可組成傳輸與交換一體化綜合數(shù)字通信網(wǎng)。

③ 保密性強(qiáng)，易于進(jìn)行加密處理。

④ 體積小、重量輕、功耗低、設(shè)計(jì)調(diào)整方便。

一條數(shù)字微波中繼通信線路可長達(dá)幾千公里，組成此通信線路的設(shè)備主要分以下幾大部分(如圖1所示):

① 用戶終端:指直接為用戶所使用的終端設(shè)備，如:電話機(jī)、電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等。

② 交換機(jī):設(shè)置在電信部門，用戶可通過交換機(jī)進(jìn)行呼叫連接，建立起整個(gè)的通信電路，這種交換機(jī)可以是模擬交換機(jī)，也可以是數(shù)字交換機(jī)。

③ 數(shù)字終端復(fù)用設(shè)備(即數(shù)字終端機(jī))等，其基本功能是把來自交換機(jī)的多用戶音頻模擬信號(hào)變換成時(shí)分多路數(shù)字信號(hào)，以及把由解調(diào)器收到的多路數(shù)字信號(hào)反變換為音頻模擬信號(hào)，送到交換機(jī)至用戶端。

不同的微波中繼站形式由不同的發(fā)信設(shè)備組成，我們以再生中繼型的微波發(fā)信設(shè)備為典型進(jìn)行介紹，其組成見圖3。

在發(fā)信設(shè)備中，信號(hào)的調(diào)制方式分中頻調(diào)制和微波直接調(diào)制。數(shù)字微波發(fā)信設(shè)備通常有如下兩種組成方案。

(1)微波直接調(diào)制發(fā)射機(jī)

來自數(shù)字終端機(jī)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)碼型變換后直接對微波載頻進(jìn)行調(diào)制。然后，經(jīng)過微波功放和微波濾波器饋送到天線振子，由天線發(fā)射出去。這種發(fā)射機(jī)的通用性差。

(2)中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)

來自數(shù)字終端機(jī)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)碼型變換后，在中頻調(diào)制器中對中頻載頻(中頻載頻一般取70MHz或140 MHz)進(jìn)行調(diào)制，獲得中頻調(diào)制信號(hào)，然后經(jīng)過功率中放，把這個(gè)已調(diào)信號(hào)放大到上變頻器要求的功率電平，上變頻器把它變換為微波調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)微波功率放大器，放大到所需的輸出功率電平，最后經(jīng)微波濾波器輸出饋送到天線振子，由發(fā)送天線將此信號(hào)送出。可見，中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)的構(gòu)成方案與一般調(diào)頻的模擬微波機(jī)相似，只要更換調(diào)制、解調(diào)單元，就可以利用現(xiàn)有的模擬微波信道傳輸數(shù)字信息。因此在多波道傳輸時(shí)，這種方案容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字-模擬系統(tǒng)的兼容。在不同容量的數(shù)字微波中繼設(shè)備系列中，更改傳輸容量一般只需要更換中頻調(diào)制單元，微波發(fā)送單元可以保持通用。因此，在研制和生產(chǎn)不同容量的設(shè)備系列時(shí)，這種方案有較好的通用性。

勤務(wù)(公務(wù))信號(hào)采用微波調(diào)制方式，把勤務(wù)信號(hào)直接調(diào)制在微波本機(jī)振蕩源上。在數(shù)字調(diào)制的載波上進(jìn)行淺調(diào)頻的這種復(fù)合調(diào)制方式，設(shè)備簡單，但多占用主信道的功率和頻帶，不過能在非再生中繼站上、下勤務(wù)信號(hào)，是目前PDH數(shù)字微波最常采用的一種勤務(wù)傳送方式。

上變頻以后的微波信號(hào)接至帶通濾波器，取出邊帶信號(hào)，上變頻后的信號(hào)一般屬于弱信號(hào)，需經(jīng)微波功率放大器進(jìn)行放大。通常要把微波功率放大到瓦級以上，通過分路濾波器送到天線發(fā)射。自動(dòng)電平控制電路把輸出功率維持在合適的電平。