微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研究

蔣開朗

摘? ?要：微波通信技術(shù)在各個領(lǐng)域中被廣泛運(yùn)用，隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，微波通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出高效率、低成本的發(fā)展趨勢，推動我國通信行業(yè)的快速發(fā)展。在微波通信系統(tǒng)的發(fā)展中，對微波通信質(zhì)量和效率有著直接影響的是發(fā)射機(jī)，要想實(shí)現(xiàn)微波通信系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展，需要注重微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)技術(shù)的運(yùn)用。文章分析微波通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)技術(shù)，為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：微波通信系統(tǒng);發(fā)射機(jī)技術(shù);通信質(zhì)量

微波通信系統(tǒng)被廣泛地運(yùn)用，其分為衛(wèi)星通信系統(tǒng)、地面微波中繼通信系統(tǒng)等多個形式。每一種系統(tǒng)形式都有著不同的數(shù)字信號發(fā)射頻率，但微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，一旦發(fā)射機(jī)出現(xiàn)問題，微波通信系統(tǒng)所發(fā)出的數(shù)字信號質(zhì)量不佳，將影響整個通信事業(yè)的發(fā)展[1]。因此要注重微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)技術(shù)的發(fā)展。

1? ? 微波通信系統(tǒng)概念和特征分析

1.1? 微波通信系統(tǒng)概念

微波通信系統(tǒng)作為國家通信網(wǎng)絡(luò)中的重要通信手段，能夠利用微波實(shí)現(xiàn)容量大、質(zhì)量好以及超遠(yuǎn)距離的通信。微波通信被廣泛運(yùn)用在多個頻段中，即L，S，C，X諸頻段。微波在空中傳播特征與光波相近，通過直線方式進(jìn)行數(shù)字信號的傳播。為了實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的傳播，需借助中繼站實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)。微波數(shù)字信號具有頻率高、波長短的特性，一旦遇到阻擋時，數(shù)字信號就會被阻斷，影響數(shù)字信號的傳輸，通過微波通信接力的方式可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的有效傳播[2]。

1.2? 微波通信系統(tǒng)特征分析

1.2.1? 微波穿透高空電離層

微波穿透高空電離層的特性在衛(wèi)星通信領(lǐng)域有著重要的作用，同時也在宇航通信中有所運(yùn)用。而微波不能被電離層所反射，微波的地面通信距離較短，要想實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的通信，需借助中繼站完成，且微波站和微波站之間不能存在障礙物，不然會影響微波數(shù)字信號的傳播。

1.2.2? 微波波長短

微波的光束具有較強(qiáng)定向性，分辨能力較強(qiáng)，對于雷達(dá)、導(dǎo)航等領(lǐng)域的運(yùn)用有著至關(guān)重要的作用。同時，微波具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，受其他因素的影響較小，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的穩(wěn)定傳輸。

1.2.3? 微波儲存的信息量大

目前，大部分的通信都采用微波作為載波，主要原因是微波的頻帶較大，能夠存儲大量的信息。另外，微波不易受到電磁的干擾，其能夠在較短的時間內(nèi)完成數(shù)字信號的傳輸。

2? ? 微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式

2.1? 微波直接調(diào)制發(fā)射機(jī)

微波直接調(diào)制發(fā)射機(jī)是微波通信系統(tǒng)常用的一種發(fā)射機(jī)，主要由微波振蕩器、微波調(diào)制器、微波功放、微波濾波器以及轉(zhuǎn)碼器等部分組成，如圖1所示。數(shù)字終端機(jī)會發(fā)射出相應(yīng)的數(shù)字信碼，數(shù)字信碼需經(jīng)過碼型變化，并輸送到微波調(diào)制器中。將其進(jìn)行調(diào)制后，輸送到微波功放部分，經(jīng)由微波濾波器將數(shù)字信碼反饋到天線上，由天線將數(shù)字信號發(fā)射出去。這種微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的運(yùn)行原理較為簡單。一旦發(fā)射頻率處于較高的頻率時，微波直接調(diào)制發(fā)射機(jī)中微波功放設(shè)備的操作難度較大，而且在一個系列產(chǎn)品多種設(shè)備的場合下，微波直接調(diào)制發(fā)射機(jī)的通用性較差[3]。

2.2? 中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)

中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)是微波通信系統(tǒng)中另一種發(fā)射機(jī)，其主要由中頻振蕩器、中頻調(diào)制器、碼型變換、功率中放等部分組成，在中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)還包含上變頻器、微波本振、微波功放以及微波濾波器等部分，如圖2所示。數(shù)字終端機(jī)會發(fā)射出相應(yīng)的數(shù)字信碼，數(shù)字信碼需經(jīng)過碼型變化輸送到中頻調(diào)制器中，對其進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)而獲得中頻調(diào)制后的信號，并將該信號輸送到功率中放中，將已調(diào)制的信號進(jìn)行放大，直達(dá)到上變頻器所要求的功率電平。再經(jīng)由上變頻器將數(shù)字信號進(jìn)行變換，轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ㄕ{(diào)制信號，經(jīng)由微波功率放大器將其放大，達(dá)到輸出所需要的功率電平時停止，最終將其經(jīng)由微波濾波器反饋到天線上并發(fā)射出去。中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)的數(shù)字信號發(fā)射運(yùn)行原理與一般調(diào)頻的模擬微波發(fā)射機(jī)相近。要想實(shí)現(xiàn)利用現(xiàn)有的模擬微波信道傳輸數(shù)字信號，其只需要更換調(diào)制、解調(diào)單元達(dá)到上述目的。中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字模擬系統(tǒng)的兼容，適用于多波道傳輸。在不同容量的數(shù)字微波中繼設(shè)備系列中，只需要更改中頻調(diào)制單元，就可以實(shí)現(xiàn)傳輸容量，且后續(xù)的微波發(fā)送單元不必更改，保持通用[4]。由此可以說明中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)具有良好的通用性，能夠被廣泛運(yùn)用。

3? ? 微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的主要性能指標(biāo)

3.1? 工作頻段

微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的工作頻段范圍較寬，為1～40 GHz。一般來說，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)工作頻率越高，其所獲得通頻帶越寬、通信容量越大。但是微波通信系統(tǒng)的天線設(shè)備越具有較強(qiáng)的方向性，天線的體積重量就越小。一旦微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)工作頻率過高時，天線設(shè)備所發(fā)射的數(shù)字信號對于霧、雨或雪的吸收能力越強(qiáng)，進(jìn)而造成了數(shù)字信號的損耗，使得天線設(shè)備所發(fā)射的數(shù)字信號出現(xiàn)噪聲，隨著天線設(shè)備所發(fā)射的數(shù)字信號頻率越高，噪聲越大。因此，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)工作頻率超過12 GHz時，需要注重天線設(shè)備所發(fā)射的數(shù)字信號對水蒸氣的吸收問題，這種數(shù)字信號損耗會隨著頻率的增加而增加。若是工作頻率達(dá)到22 GHz，空氣中的水蒸氣與天線設(shè)備發(fā)射的信號產(chǎn)生諧振時，數(shù)字信號的損耗達(dá)到峰值[5]。

微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率主要與通話路數(shù)、頻帶有著直接相關(guān)性。要想保證微波通信質(zhì)量，需確保發(fā)信功率較高。另外，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率也同多徑衰落、站址選擇等因素有關(guān)。在短距離微波通信中，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率較小，只需要幾十兆瓦到幾百兆瓦功率，一旦進(jìn)行超長距離微波通信時，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率較大，需要幾瓦量級。

3.2? 頻率穩(wěn)定度

微波通信對于頻率穩(wěn)定度有著一定的要求，頻率穩(wěn)定度則需要依據(jù)通信制式及對通話質(zhì)量的要求而確定。目前，數(shù)字微波通信系統(tǒng)中所采用的通信制式為相移鍵控（Phase Shiftkeying，PSK）調(diào)制方式。一旦微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的頻率發(fā)生漂移現(xiàn)象，則會使得信號解調(diào)過程出現(xiàn)誤差，進(jìn)而影響整個數(shù)字信號的傳輸，造成有效信號下降，大量累積誤碼，影響微波通信質(zhì)量。微波通信系統(tǒng)發(fā)射頻率穩(wěn)定性取決于本機(jī)振蕩器的頻率穩(wěn)定度。當(dāng)前，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中所采用的微波介質(zhì)材料性能有所提升，其具有電路簡單、噪聲小、雜頻干擾小的優(yōu)勢，使其被廣泛地運(yùn)用在微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中[6]。

3.3? 諧波抑制度

在微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中設(shè)置該指標(biāo)，既要考慮數(shù)字微波通信系統(tǒng)本身存在的各種干擾，還要充分考慮衛(wèi)星通信系統(tǒng)、模擬通信系統(tǒng)所帶來的感染，因此，需要在微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中設(shè)置科學(xué)合理的工作頻段，另外，在必要時，可以采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

3.4? 通頻帶寬度

在微波通信系統(tǒng)的發(fā)信信道上的各個構(gòu)件，都需要具有寬頻帶的特性，僅濾波器除外。針對發(fā)信信道上的大功率微波放大器需求，其覆蓋兩個工作波段，而其他上變頻器和微波小信號功率放大器設(shè)置寬帶，滿足微波通信系統(tǒng)的寬頻帶需求，確保數(shù)字信號的存儲容量大。

4? ? 結(jié)語

微波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)在微波通信系統(tǒng)中占據(jù)著重要的位置，是整個通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。為了提升微波通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量，需要注重發(fā)射機(jī)技術(shù)的要運(yùn)用，對發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)工作指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計，同時還要選擇合適的材料，確保發(fā)射機(jī)的使用年限，提升發(fā)射機(jī)的工作質(zhì)量，保證微波通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)通信行業(yè)的快速發(fā)展。

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