微波中繼通信傳輸線路

由于衛(wèi)星通信實(shí)際上是在微波頻段采用中繼(接力)方式通信，不過(guò)其中繼站設(shè)在衛(wèi)星上而已，所以，為了與衛(wèi)星通信區(qū)分，這里所說(shuō)的微波中繼通信是限定在地面上的。

中繼的原因

微波通信采用中繼方式的直接原因有兩個(gè):

首先，因?yàn)槲⒉▊鞑ゾ哂幸暰鄠鞑ヌ匦裕措姶挪ㄑ刂本€傳播，而地球表面是個(gè)曲面，因此若在通信兩地直接通信，且天線架高有限，當(dāng)通信距離超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，電磁波傳播將受到地面的阻擋，為了延長(zhǎng)通信距離，需要在通信兩地之間設(shè)立若干中繼站，進(jìn)行電磁波轉(zhuǎn)接

其次，因?yàn)槲⒉▊鞑ビ袚p耗，在遠(yuǎn)距離通信時(shí)有必要采用中繼方式對(duì)信號(hào)逐段接收、放大后發(fā)送給下一段。

由于微波沿直線傳播，不能沿地球表面繞射。所以微波傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是每隔50Km要設(shè)一個(gè)微波中繼站。微波傳輸靠幾個(gè)甚至幾十個(gè)微波站進(jìn)行無(wú)線電波的發(fā)射和接收，進(jìn)行接力傳送達(dá)到遠(yuǎn)距離通信的目的。

①終端站。處于線路兩端的微波站，是系統(tǒng)的終端。它對(duì)一個(gè)方向收、發(fā)，采用不同的收、發(fā)頻率，可以上、下話路或數(shù)據(jù)。

②中繼站。線路的中間轉(zhuǎn)接站，將收到的微弱微波信號(hào)放大后轉(zhuǎn)發(fā)，便于在下一中繼段進(jìn)行傳輸。

③分路站。除具有對(duì)接收信號(hào)放大、轉(zhuǎn)發(fā)的中繼站功能外，還能將信道上傳送的多路信號(hào)中的部分話路分離出來(lái)，并插入相同路數(shù)的新話路，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的區(qū)間通信。

④樞紐站。兩條以上的微波線路交叉的微波站，它可以從幾個(gè)方向分出或加入話路或電視信號(hào)，實(shí)現(xiàn)兩條鏈路上信號(hào)或部分信號(hào)的交換。

各種類型的微波站，由于功能不同，相應(yīng)配備的設(shè)備也不同。微波站的主要設(shè)備包括發(fā)信設(shè)備、收信設(shè)備、天線饋線系統(tǒng)、電源設(shè)備以及保障通信線路正常運(yùn)行和無(wú)人維護(hù)所需的監(jiān)測(cè)控制設(shè)備等。

微波站的設(shè)備包括天線、收發(fā)信機(jī)、調(diào)制器、多路復(fù)用設(shè)備以及電源設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備等。多個(gè)收發(fā)信機(jī)可以共同使用一個(gè)天線而互不干擾。

可細(xì)分為特高頻(UHF)頻段/分米波頻段、超高頻(SHF)頻段/厘米波頻段和極高頻(EHF)頻段/毫米波頻段.

1通信頻段的頻帶寬。微波頻段占用頻帶約300GHz，而全部長(zhǎng)波、中波和短波頻段占有的頻帶總和不足30MHz，前者是后者的10000多倍。一套微波中繼通信設(shè)備可以容納幾千甚至上萬(wàn)條話路同時(shí)工作，或傳輸電視圖像信號(hào)等寬頻帶信號(hào)。

2受外界干擾的影響小。工業(yè)干擾、天電干擾及太陽(yáng)黑子的活動(dòng)對(duì)微波頻段通信的影響小(當(dāng)通信頻率高于100MHz時(shí)，這些干擾對(duì)通信的影響極小)，但它們嚴(yán)重影響短波以下頻段的通信。因此，微波中繼通信較穩(wěn)定和可靠。

3通信靈活性較大。微波中繼通信采用中繼方式，可以實(shí)現(xiàn)地面上的遠(yuǎn)距離通信，并且可以跨越沼澤、江河、湖泊和高山等特殊地理環(huán)境。在遭遇地震、洪水、戰(zhàn)爭(zhēng)等災(zāi)禍時(shí)，通信的建立、撤收及轉(zhuǎn)移都較容易，這些方面比電纜通信具有更大的靈活性。

4天線增益高、方向性強(qiáng)。當(dāng)天線面積給定時(shí)，天線增益與工作波長(zhǎng)的平方成反比。由于微波中繼通信的工作波長(zhǎng)短，因而容易制成高增益天線，降低發(fā)信機(jī)的輸出功率。另外，微波電磁波具有直線傳播特性，可以利用微波天線把電磁波聚集成很窄的波束，使微波天線具有很強(qiáng)的方向性，減少通信中的相互干擾。

5投資少、建設(shè)快。在通信容量和質(zhì)量基本相同的條件下，按話路公里計(jì)算，微波中繼通信線路的建設(shè)費(fèi)用不到同軸電纜通信線路的一半，還可以節(jié)省大量有色金屬，建設(shè)時(shí)間短。

具有類似光波的特性

微波頻段高端與光波頻段毗鄰，微波與光波是"鄰居"，因而微波的一些特性與其"鄰居"光波就很類似。

采用中繼傳輸方式

由于微波波段的電磁波是在視距范圍內(nèi)沿直線傳播的，考慮到地球表面的彎曲，傳輸距離一般只有40~50km。因此，在長(zhǎng)途傳輸中，必須采用"接力"的中繼方式，經(jīng)過(guò)若干次中繼轉(zhuǎn)發(fā)才能將信號(hào)送到收端。

微波接力傳輸系統(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(hào)，經(jīng)解調(diào)后再進(jìn)行調(diào)制，然后放大，轉(zhuǎn)發(fā)至下一站。第二類是將中繼站收到的前一站信號(hào)，不經(jīng)解調(diào)、調(diào)制，直接進(jìn)行變頻，變換為另一微波頻段，再經(jīng)放大發(fā)射至下一站。

地面上的遠(yuǎn)距離微波通信通常采用中繼(接力)方式進(jìn)行，原因如下:

A、B兩地間的遠(yuǎn)距離地面微波中繼通信系統(tǒng)如下圖所示。

在微波傳輸過(guò)程中，有不同類型的微波站，如下圖示。

衛(wèi)星通信是現(xiàn)代通信技術(shù)的重要成果，它是在地面微波通信和空間技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。與電纜通信、微波中繼通信、光纖通信、移動(dòng)通信等通信方式相比，衛(wèi)星通信具有下列特點(diǎn):

( 1)衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)。因?yàn)樾l(wèi)星距離地面很遠(yuǎn)，一顆地球同步衛(wèi)星便可覆蓋地球表面的1/3，因此，利用3顆適當(dāng)分布的地球同步衛(wèi)星即可實(shí)現(xiàn)除兩極以外的全球通信。衛(wèi)星通信是遠(yuǎn)距離越洋電話和電視廣播的主要手段。

(2)衛(wèi)星通信具有多址聯(lián)接功能。衛(wèi)星所覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有地球站都能利用同一衛(wèi)星進(jìn)行相互間的通信，即多址聯(lián)接。

(3)衛(wèi)星通信頻段寬，容量大。衛(wèi)星通信采用微波頻段，每個(gè)衛(wèi)星上可設(shè)置多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，故通信容量很大。 (4)衛(wèi)星通信機(jī)動(dòng)靈活。地球站的建立不受地理?xiàng)l件的限制，可建在邊遠(yuǎn)地區(qū)、島嶼、汽車、飛機(jī)和艦艇上。

(5)衛(wèi)星通信質(zhì)量好，可靠性高。衛(wèi)星通信的電波主要在自由空間傳播，噪聲小，通信質(zhì)量好。就可靠性而言，衛(wèi)星通信的正常運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)99.8%以上。

(6)衛(wèi)星通信的成本與距離無(wú)關(guān)。地面微波中繼系統(tǒng)或電纜載波系統(tǒng)的建設(shè)投資和維護(hù)費(fèi)用都隨距離的增加而增加，而衛(wèi)星通信的地球站至衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器之間并不需要線路投資，因此，其成本與距離無(wú)關(guān)。

但衛(wèi)星通信也有不足之處，主要表現(xiàn)在:

(1)傳輸時(shí)延大。在地球同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，通信站到同步衛(wèi)星的距離最大可達(dá)40000km，電磁波以光速(3×108m/s)傳輸，這樣，路經(jīng)地球站→衛(wèi)星→地球站(稱為一個(gè)單跳)的傳播時(shí)間約需0.27s。如果利用衛(wèi)星通信打電話的話，由于兩個(gè)站的用戶都要經(jīng)過(guò)衛(wèi)星，因此，打電話者要聽(tīng)到對(duì)方的回答必須額外等待0.54s。

(2)回聲效應(yīng)。在衛(wèi)星通信中，由于電波來(lái)回轉(zhuǎn)播需0.54s，因此產(chǎn)生了講話之后的"回聲效應(yīng)"。為了消除這一干擾，衛(wèi)星電話通信系統(tǒng)中增加了一些設(shè)備，專門用于消除或抑制回聲干擾。

(3)存在通信盲區(qū)。把地球同步衛(wèi)星作為通信衛(wèi)星時(shí)，由于地球兩極附近區(qū)域"看不見(jiàn)"衛(wèi)星，因此不能利用地球同步衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)對(duì)地球兩極的通信。

(4)存在日凌中斷、星蝕和雨衰現(xiàn)象。