盧躍才

遼寧省廣播電視傳輸發(fā)射中心（沈陽 110000）

淺談數(shù)字微波傳輸及設(shè)備組成

盧躍才

遼寧省廣播電視傳輸發(fā)射中心（沈陽 110000）

微波傳輸是一種先進(jìn)的傳輸方式，它利用微波來攜帶信息，通過電波空間進(jìn)行傳送，并且還能進(jìn)行再生中繼。它具有傳輸容量大，長距離傳輸穩(wěn)定、投資少、建設(shè)周期短和維護(hù)方便等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。

微波傳輸 數(shù)字傳輸 電波空間

1 數(shù)字微波傳輸發(fā)展概況

我國的數(shù)字微波傳輸研究始于20世紀(jì)60年代。在20世紀(jì)60年代至70年代初為起步階段。20世紀(jì)80年代后期至今，隨著同步數(shù)字序列（SDH）在傳輸系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，數(shù)字微波傳輸進(jìn)入了重要的發(fā)展時(shí)期。目前，單波道傳輸速率可達(dá)300 Mb/s以上，為了進(jìn)一步提高數(shù)字微波系統(tǒng)的頻譜利用率，同波道交叉極化傳輸、多重空間分集接收和無損傷切換等技術(shù)得到了使用。這些新技術(shù)的使用將進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的發(fā)展。

2 數(shù)字微波傳輸?shù)闹饕攸c(diǎn)

根據(jù)所傳輸基帶信號的不同，數(shù)字微波傳輸又分為兩種體制，即PDH微波和SDH微波。SDH微波已成為今后微波傳輸系統(tǒng)發(fā)展的方向。

數(shù)字微波除了具有微波傳輸?shù)钠毡樘攸c(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)。

（1）抗干擾性強(qiáng)，整個(gè)線路躁聲不積累。經(jīng)數(shù)字微波信道傳輸?shù)臄?shù)字信號，要經(jīng)過微波中繼站的多次轉(zhuǎn)發(fā)，站上有對數(shù)字信號進(jìn)行處理的再生中級器。而再生中級器是采用抽樣判決的辦法來接收每一個(gè)碼元。經(jīng)過一個(gè)中繼段傳輸后，只要干擾躁聲還沒大到影響對信碼錯(cuò)判的程度，經(jīng)過判決識別后，就可以把干擾躁聲清除掉，再生出與發(fā)送端一樣的“干凈”波形，從而繼續(xù)傳輸。這種再生作用使數(shù)字微波傳輸?shù)木€路躁聲不逐站積累，提高了抗干擾性。而模擬微波傳輸?shù)木€路躁聲是隨線路增加而增加，并且逐站積累的。

必須說明的是，一旦躁聲干擾對數(shù)字信號造成了誤碼，在繼續(xù)傳輸過程中被糾正過來的可能性是很小的，所以誤碼被認(rèn)為是逐站積累的。

（2）保密性強(qiáng)，便于加密。數(shù)字信號本身就具有一定的保密性，又因?yàn)楦鞣N信號數(shù)字化后形成的信碼，可采用不同的規(guī)律或方式，方便靈活地加進(jìn)密碼，在線路中傳輸，接收端再按相同的規(guī)律解除密碼，所以這種通信方式的保密性強(qiáng)。

（3）器件便于固態(tài)化和集成化，設(shè)備體積小。

（4）便于組成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）。

此外，數(shù)字微波要求傳輸信道帶寬較寬，因而產(chǎn)生了頻率選擇性衰落，其抗衰落技術(shù)比模擬微波中相應(yīng)的技術(shù)要復(fù)雜。

3 數(shù)字微波設(shè)備的組成

數(shù)字微波設(shè)備主要由發(fā)信設(shè)備和收信設(shè)備兩大部分組成。

3.1 發(fā)信設(shè)備

數(shù)字微波發(fā)信設(shè)備通常有兩種組成方案。

（1）微波直接調(diào)制發(fā)信機(jī)

微波直接調(diào)制發(fā)信機(jī)的方框圖如圖1所示。來自數(shù)字終端機(jī)的信碼經(jīng)過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，由天線發(fā)射出去。這種方案的發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，但當(dāng)發(fā)信頻率處在較高頻率時(shí)，其關(guān)鍵設(shè)備微波功放比中頻調(diào)制發(fā)信機(jī)的中頻功放設(shè)備技術(shù)要求高，因此發(fā)信機(jī)通用性差。

圖1 微波直接調(diào)制發(fā)信機(jī)

（2）中頻調(diào)制發(fā)信機(jī)

中頻調(diào)制發(fā)信機(jī)的方框圖如圖2所示。來自數(shù)字終端機(jī)的數(shù)字信號經(jīng)過碼型變換后，在中頻調(diào)制器對中頻載頻（中頻頻率一般取70 MHz或140 MHz）進(jìn)行調(diào)制，獲得中頻調(diào)制信號，然后經(jīng)過功率中放，把這個(gè)已調(diào)信號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，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，由發(fā)射天線將此信號送出?？梢?，中頻調(diào)制發(fā)信機(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。這種方案有較好的通用性。

3.2 收信設(shè)備

數(shù)字微波收信設(shè)備的組成一般都采用超外差接收方式。它由射頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)和解調(diào)系統(tǒng)三大部分組成。來自接收天線的微弱信號進(jìn)過饋線、微波濾波器、微波低噪聲放大器和本振信號進(jìn)行混頻，變成中頻信號，再經(jīng)過中頻放大器放大、濾波后送解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的解調(diào)和再生。

圖2 中頻調(diào)制發(fā)信機(jī)

射頻系統(tǒng)可以用微波低噪聲放大器，或采用直接混頻方式，前者具有較高的接收靈敏度，而后者的電路較為簡單。天饋線系統(tǒng)輸出端的微波濾波器用來選擇工作信道的頻率，并抑制臨近信道的干擾。

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（AGC）的功能，以保證到達(dá)解調(diào)系統(tǒng)的信號電平比較穩(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)也起著決定性的作用。目前，數(shù)字微波的中頻系統(tǒng)大多采用寬頻帶放大器和集中濾波器的組成方案。由前置中放和主中放完成放大功能，由中頻濾波器完成濾波的功能。這種方案的設(shè)計(jì)、制造與調(diào)整都比較方便，而且容易實(shí)現(xiàn)集成化。

數(shù)字調(diào)制信號的解調(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)制波的載頻同頻、同相的相干信號，這種解調(diào)方式又叫做相干同步解調(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)相信號的解調(diào)。這種方法電路簡單，但與相干同步解調(diào)相比較其抗誤碼性能較差。

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