淺析影響微波通信的主要因素及應(yīng)對(duì)措施

玄緒強(qiáng)

【摘要】? ? 微波在通信過(guò)程中受到地理?xiàng)l件和氣候因素的制約， 以及空間電磁波的干擾導(dǎo)致信號(hào)幅度隨時(shí)間不斷起伏變化、衰落和失真，甚至出現(xiàn)中斷現(xiàn)象一直是微波通信領(lǐng)域中急需解決的問(wèn)題。本文針對(duì)影響微波通信的主要因素進(jìn)行分析，并針對(duì)性地提出了應(yīng)對(duì)的策略。

【關(guān)鍵詞】? ? 微波通信? ? 干擾? ? 措施

一、概述

微波通信作為無(wú)線通信的主要手段，有著許多獨(dú)有的特點(diǎn)。因?yàn)槠渚哂泻軓?qiáng)的生存性、機(jī)動(dòng)性及抗干擾性，架設(shè)簡(jiǎn)便，目標(biāo)小，發(fā)射功率小，投入費(fèi)用低，因而廣泛地應(yīng)用在節(jié)點(diǎn)引接、近距離中繼傳輸?shù)葓?chǎng)合。

同時(shí)，干擾及衰落現(xiàn)象一直是微波通信領(lǐng)域中急需解決的問(wèn)題。雖然在理論上，干擾現(xiàn)象是不能被徹底清除的，但是通過(guò)相關(guān)技術(shù)手段還是可以實(shí)現(xiàn)控制微波通信干擾大小的目的。

二、影響微波傳輸?shù)闹饕蛩?/p>

1.電磁信號(hào)對(duì)微波傳輸?shù)挠绊?。微波通信是無(wú)線電通信的一種，用于微波通信的無(wú)線電頻率一般在300MHz-300GHz的頻段范圍內(nèi)， 目前我們常用的微波通信有三個(gè)波段，分別是1700-2300MHz， 3400-4200MHz，以及5900-6400MHz。其中，微波中繼站的標(biāo)準(zhǔn)間距為5km左右。對(duì)于微波信號(hào)的傳輸路徑，通?？梢苑譃閭鲗?dǎo)藕合和輻射藕合兩種。其中，在射頻電路、多導(dǎo)線的電纜中，一根導(dǎo)線上的干擾可以耦合到其他所有到線上即為傳導(dǎo)耦合;微波信號(hào)通過(guò)輻射電磁波傳播就是輻射藕合。而相應(yīng)的微波通信干擾現(xiàn)象也就包括了場(chǎng)線藕合、天線藕合以及線線藕合三種情況。一旦天線接收到干擾源天線或者非目標(biāo)天線發(fā)出的電磁波，就會(huì)發(fā)生天線間藕合的情況;而當(dāng)空間內(nèi)的電磁場(chǎng)經(jīng)由導(dǎo)線感應(yīng)而形成的藕合，這種藕合就是場(chǎng)線藕合;最后，線線藕合則是特指兩根平行導(dǎo)線引起的藕合。

2.大氣對(duì)微波傳輸?shù)挠绊?。微波中繼通信通常是在距地面5KM以下的對(duì)流層實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)模虼?，收信電平受到?duì)流層的影響非常大。波長(zhǎng)小于2cm的微波波段，氣體分子諧振易引起對(duì)電磁波能量的吸收，通常情況下水蒸氣的最大吸收峰在λ=1.3cm處，氧分子的最大吸收峰則在λ=0.5cm處。而波長(zhǎng)小于5cm微波波段，則極易受雨、雪、霧等惡劣天氣的影響，產(chǎn)生散射造成能量損耗。另外，由于大氣層中不均勻氣體的位置，形狀隨機(jī)變化，造成折射波、散射波與直射波之間在行段差上存在著隨機(jī)變化，進(jìn)而使接收點(diǎn)上會(huì)呈現(xiàn)電磁波振幅和相位的大幅度起伏變化，造成微波傳輸?shù)乃ヂ洹?/p>

3.多徑衰落對(duì)微波傳輸?shù)挠绊?。多徑衰落是指電磁波?jīng)不同路徑傳播后，各分量場(chǎng)到達(dá)接收端時(shí)間不同，按各自相位相互疊加，而使原來(lái)的信號(hào)產(chǎn)生失真或錯(cuò)誤。同時(shí)大容量微波通信由于所占用的頻帶較寬，各頻率分量在空間衰減程度上有很大的差異，造成合成信號(hào)輻度和相位的大幅度失真，從而產(chǎn)生頻率選擇性衰落。隨著大容量數(shù)字微波通信在通信領(lǐng)域的使用，數(shù)字微波通信經(jīng)多徑傳輸后，衰落情況非常嚴(yán)重。

三、常用的幾種抗干擾衰落措施

1.改進(jìn)電路設(shè)計(jì)。在有關(guān)微波通信的電子設(shè)備中，包括相應(yīng)的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)，都需要控制電路回路的面積，并且在保證性能的前提下盡量減小回路面積。因?yàn)閺?fù)雜的電路回路是引發(fā)共模干擾和差模干擾的重要的原因之一。復(fù)雜的電路回路會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而引起設(shè)備之間的相互擾動(dòng)造成磁場(chǎng)耦合。為此，必須減少電路回路的面積，進(jìn)而降低感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的危害性，最終控制微波通信干擾。

2.分集接收。所謂分集接收就是在若干支路上接收相互間相關(guān)性很小的載有統(tǒng)一消息的信號(hào)，然后通過(guò)合并技術(shù)再將各個(gè)支路信號(hào)合并輸出，以便使接收端衰落的影響得以減小。常用的分集接收有空間分集和頻率分集，因頻率分集接收頻段利用率低，一般不采用，常用的是空間分集接收[1]?？臻g分集接收是利用架設(shè)在不同高度上的兩付或以上的天線，接收同一頻率的高頻信號(hào)，以達(dá)到克服衰落的目的。空間分集還有一種變化形式為極化分集。它利用在同一地點(diǎn)兩個(gè)極化方向相互正交的天線發(fā)出的信號(hào)可以呈現(xiàn)不相關(guān)的衰落特性進(jìn)行分集接收，即在收發(fā)端天線上安裝水平、垂直極化天線就可以把得到的兩路衰落特性不相關(guān)的信號(hào)進(jìn)行極化分集。

3.實(shí)行必要的阻抗匹配。在高頻電子線路中，相鄰近的導(dǎo)線一旦出現(xiàn)線線方向相反和通電電流值相等的現(xiàn)象，就非?？赡茉谙嗤耐饨绛h(huán)境下，相互抵消了各自產(chǎn)生的磁場(chǎng)。對(duì)于微波通信領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，尤其是具有重要作用但是存在干擾風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備，可以根據(jù)高頻電子線路中的規(guī)律，在信號(hào)傳輸中應(yīng)用雙線的方式，該方式有助于電磁干擾的抵消。同時(shí)，當(dāng)設(shè)備中外部導(dǎo)線的長(zhǎng)度不小于微波四分之一波長(zhǎng)情況時(shí)，就應(yīng)當(dāng)對(duì)線路實(shí)行必要的阻抗匹配，來(lái)達(dá)到防止駐波現(xiàn)象出現(xiàn)的效果，并且避免微波通信強(qiáng)干擾問(wèn)題的形成。

4.自適應(yīng)均衡技術(shù)。所謂均衡就是接收端的均衡器產(chǎn)生與信道特性相反的特性，用來(lái)抵消信道的時(shí)變多徑傳播特性引起的干擾，即通過(guò)均衡器消除時(shí)間和信道的選擇性。均衡有兩個(gè)基本途徑：一是頻域均衡，它使包含均衡器在內(nèi)的的整個(gè)系統(tǒng)的總傳輸特性滿足無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件。它往往是分別校正幅頻特性和群時(shí)延特性，通常模擬通信多采用頻域均衡。二是時(shí)域均衡就是直接從時(shí)間相應(yīng)考慮，使包含均衡器在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)滿足無(wú)碼間串?dāng)_的條件一般數(shù)字通信多采用時(shí)域均衡。

四、結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工作中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察發(fā)現(xiàn)，在微波通信中，不能僅僅使用一種抗衰落措施，應(yīng)同時(shí)結(jié)合使用多種抗衰落措施。例如在微波干線上使用空間分集，但在站距小于30Km時(shí)，可以不用空間分集，因?yàn)榇藭r(shí)站距短，空間損耗小，有足夠的衰落儲(chǔ)備，空間衰落不易發(fā)生。另外，盡量不使用頻率分集和環(huán)路白愈網(wǎng)作為主要的抗衰落措施，因這樣會(huì)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，特別是頻率分集，用兩個(gè)頻率傳送一個(gè)信號(hào)，造成頻率利用率低。

在其它抗衰落措施的效果不明顯時(shí)，在某些斷面非常差的微波站和某些特別重要的微波站，應(yīng)使用環(huán)路自愈網(wǎng)。在各微波站的設(shè)備上安裝頻域自適應(yīng)的均衡器和時(shí)域自適應(yīng)均衡器，將各種抗衰落措施結(jié)合起來(lái)使用，可減少微波傳輸中不利影響，提高傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]李茜.減少微波傳輸衰落的措施. 山西焦煤科技