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数字微波

通信技术

微波是指频率为300MHz~300GHz的电磁波。数字微波是一种工作在微波频段的数字无线传输系统，由于微波传输的特性和地球的曲面特性，一条数字微波线路通常是一段一段构成的，每一段均可以看成是一个点对点的无线通信系统。

概述
传播特性
（1）似光性
在电磁波谱中，微波以上的电磁波为光波，而光时直线传播的，因此微波也就具有类似光波的直线传播特性。
（2）极化特性
电磁波在传播过程中，电场和磁场在同一地点随时间t的变化存在某种规律，这种规律称之为极化特性，并规定电场矢量E的方向为极化方向。当电场矢量E的端点随时间t的变化轨迹在一条直线上时，称这种极化为线极化；若变化轨迹为圆和椭圆时，则分别称为圆极化和椭圆极化。
中继通信
由于微波具有同光一样的传播特性，因此微波在自由空间中只能沿直线传播，其绕射能力很弱，且在传播中遇到不均匀的介质时，将产生折射和反射现象。正因为如此，在一定天线高度的情况下，为了克服地球的凸起而实现远距离通信就必须采用中继接力的方式。微波采用中继方式的另一种原因是，电磁波在空间传播过程中，要受到散射、反射、大气吸收等诸多因素的影响，而使能量受到损耗，且频率越高，站距越长，微波能量损耗越大。因此微波每经过一定距离的传播后就要进行能量补充，这样才能将信号传向远方。
数字微波在整个通信网中的位置
数字微波作为通信网的一种传输方式，可以同其他传输方式一起构成整个通信传输网。为了在一条微波线路上同时传输多路信号，必须采用合适的复用技术。模拟微波系统常采用频分复用技术，但由于模拟信号传输在远距离传输中噪声是积累的，因此信号质量并不好，数字技术的出现逐渐代替了模拟信号作为传输的信号方式。数字微波系统通常采用时分复接技术作为复用技术，在数字微波系统中的复接等级按照PDH定义的等级进行逐级复分接。
数字微波线路
一条数字微波通信线路由两端的终端站，若干中继站和电波的传播空间构成。其中，中继站根据对信号的处理方式的不同又分成中间站和再生中继站。再生中继站又包括上下话路和不上下话路两种结构。此外，在两条及两条以上微波线路交叉点上的微波站又称为枢纽站。
中继方式
微波中继站的中继方式可以分成直接中继（射频转接）、外差中继（中频转接）、基带中继（再生中继）三种中继方式。不同中继方式的微波系统构成不同。
（1）直接中继方式
直接中继方式仅仅是将收到的射频信号直接移到其他射频上，无须经过微波——中频——微波的上下变频过程，因而信号传输失真小。这种方式的设备量小、电源功耗低，适用于不须上下话路的无人值守中继站。
（2）外差中继方式
外差中继方式是将射频信号进行中频解调，在中频进行放大，然后经过上变频调制到微波频率，发送到下一站。
（3）基带中继方式
基带中继方式是三种中继方式中最复杂的，它不仅需要上下变频，还需要调制解调电路，因此基带中继可以上下话路，同时由于数字信号的再生消除了积累的噪声，传输质量得到保证。因此基带中继是数字微波中继通信的主要中继方式。
一般在一条微波中继线上，可以结合使用三种中继方式。
微波站系统结构
微波站是数字微波线路的组成部分，数字微波线路的端站和枢纽站一般具有中频的数字解调调制设备。典型数字微波端站由微波天线、射频收发模块、基带收发部分、传输接口等部分组成。
（1）双工器
微波通信站都有接收和发射两套系统。双工器的作用是将发送和接收的信号分开，即从天线接收到的信号经过双工器后进入接收设备而不通向发送设备，发送信号经过双工器后直接经过天线发射出去而不通向接收设备。
（2）波道滤波器
波道是指无线通信设备的不同射频通道。在微波通信中，经常将一段微波频段分成若干波道，每个微波中继站使用若干波道。
波道滤波器的作用是分隔各个波道的信号，避免造成波道间干扰。
（3）微波收信器
微波收信器多采用超外差式接收机结构。通过本振与接收的微波信号进行混频，得到固定中频信号，然后对中频进行放大和滤波，供解调用。
（4）微波发信器
（5）调制与解调设备
调制是将数字基带信号调制到中频信号；解调是将中频信号解调为数字基带信号。
（6）无损伤切换
在数字微波系统中，为了提高系统的可靠性，对抗信道衰落，改善系统误码性能，大多采用波道备份方式。无损伤切换是保证主用设备与备用设备切换的关键。
数字微波的波道及其射频频率配置
在微波通信中，一般情况，一条微波线路提供的可用带宽都非常宽。而一般收发机的通频带较之小很多。因此如何充分利用微波通信的可用带宽是一个十分重要的问题。
波道的设置
为了使一条微波通信线路的可用带宽得到充分利用，人们将微波线路的可用带宽划分成若干频率小段，并在每个频率小段上设置一套微波收发信机，构成一条微波通信的传输通道。
射频波道配置
由于一条微波线路上允许有多套微波收发信机同时工作，这就必须对各波道的微波频率进行分配。分配应做到：在给定的可用频率范围内尽可能多安排波道数量；尽可能减少各波道间的干扰，以提高通信质量；尽可能地有利于通信设备的标准化、系列化。
射频波道的频率再用
由微波的极化特性可知，利用两个相互正交的极化方式，可以减少它们之间的干扰，由此我们可以对射频波道进行频率再用。频率再用是指在相同和相近的波道频率位置，借助不同的极化方式来增加射频波道安排数量的一种方式，其包括两种可行方案：同波道型频率再用；插入波道型频率再用。
监控与勤务信号
微波通信系统还应包括一些用于保证通信系统正常运行和为运行人员提供维护手段的辅助设备，如监控系统、勤务联络系统等。
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