傳輸與接入考試微波中繼通信

13.1 微波中繼通信

微波通信是在第二次世界大戰(zhàn)后開始使用的一種無線電通信技術(shù)，經(jīng)過50年的發(fā)展，已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用。當(dāng)微波通信用于地面上遠(yuǎn)距離長途通信時(shí)，需要采用中繼（接力）傳輸方式，稱為微波中繼（接力）通信，分為模擬微波中繼通信和數(shù)字微波中繼通信兩類。模擬微波中繼通信早巳發(fā)展成熟，并逐漸被數(shù)字微波中繼通信取代；數(shù)字微波中繼通信已成為一種重要的傳輸手段，并與衛(wèi)星通信、光纖通信一起作為當(dāng)今三大傳輸手段。

13.1.1 微波中繼通信的概念

微波中繼通信是利用微波作為載波并采用中繼（接力）方式在地面上進(jìn)行的無線電通信。微波頻段的波長范圍為lm?ltnm,頻率范圍為300MHz?300GHz,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。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，這里所說的微波中繼通信是限定在地面上的。

A,B兩地間的遠(yuǎn)距離地面微波中繼通信系統(tǒng)的中繼示意圖如圖13-1所示。

對于地面上的遠(yuǎn)距離微波通信，采用中繼方式的直接原因有兩個(gè)：

一是微波傳播具有視距傳播特性，即電磁波沿直線傳播，而地球表面是個(gè)曲面，因此若在兩地間直接通信，因天線架高有限，當(dāng)通信距離超過一定數(shù)值時(shí)，電磁波傳播將受到地面的阻擋。為了延長通信距離，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。

二是微波傳播有損耗，在遠(yuǎn)距離通信時(shí)有必要采用中繼方式對信號(hào)逐段接收、放大和發(fā)送。

世界上最早的模擬微波中繼通信系統(tǒng)是第二次世界大戰(zhàn)后期美國貝爾研究所建立的TDX系統(tǒng)（4GHz頻段的調(diào)頻系統(tǒng)），1947年貝爾研究所又研制了數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)TD*2。20世紀(jì)60年代末，日本投入了世界上最早的商用數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)，20世紀(jì)70年代以來，數(shù)字微波中繼通信發(fā)展迅速，日本、美國、意大利、加拿大、法國、英國和挪威等都進(jìn)行了大量研究、開發(fā)和應(yīng)用工作。我國在20世紀(jì)50年代開始研制并使用模擬微波中繼通信系統(tǒng)，20世紀(jì)70年代研制并使用數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)并進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)和開發(fā)。目前，世界上許多都把微波中繼通信作為其通信網(wǎng)的主要傳輸手段之一。

微波中繼通信主要用來傳送長途電話信號(hào)、寬頻帶信號(hào)（如電視信號(hào))、數(shù)據(jù)信號(hào)、移動(dòng)通信系統(tǒng)基地站與移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心之間的信號(hào)等，還可用于通向孤島等特殊地形的通信線路.以及內(nèi)河船舶電話系統(tǒng)等移動(dòng)通信的入網(wǎng)線路。微波中繼通信在軍事上可構(gòu)成專向通信(如陸軍師團(tuán)指揮所之間，海軍、空軍的基地、場站之間等），或用于野戰(zhàn)通信網(wǎng)的干線通信和支線通信。

微波中繼通信有以下特點(diǎn)。

(1)通信頻段的頻帶寬，微波頻段占用的頻帶約300GHz,而全部長波、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，占用的頻帶越寬，可容納同時(shí)工作的無線電設(shè)備越多，通信容量也越大。一套短波通信設(shè)備一般只能容納幾條話路同時(shí)工作，而一套微波通信設(shè)備可以容納幾千甚至上萬條話路同時(shí)工作，或傳輸電視圖像信號(hào)等寬頻帶信號(hào)。

(2)受外界千擾的影響小。工業(yè)干擾、天電干擾及太陽黑子的活動(dòng)對微波頻段通信的影響?。ó?dāng)通信頻率高于100MHz時(shí)，這些干擾對通信的影響極小)，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)爭等災(zāi)禍時(shí)，通信的建立、撤收和轉(zhuǎn)移都較容易，這些方面比電纜通信具有更大的靈活性。

(4)天線增益髙、方向性強(qiáng)，當(dāng)天線面積給定時(shí)，天線增益與工作波長的平方成反比，由于通信的工作波長短，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)周期也比后者短。

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