微波中繼通信

微波中繼通信

微波中繼通信是實現遠距離通信,一般說來,通信距離往往長達數千米甚至上萬米,或環繞地球曲面,由於地球曲面的影響以及空間傳輸的損耗,每隔50公里左右,就需要設定中繼站,將電波放大轉發而延伸。這種通信方式,也稱為微波中繼通信或稱微波接力通信。

微波是一種頻率極高的,波長很短的電磁波。微波的所謂“微”是指其波長比普通無線電波波長更微小。微波對應頻率大約為300MHz~3000GHz,波長範圍大約在1m~0.1mm之間。

基本介紹

  • 中文名:微波中繼通信
  • 外文名:microwaveradio relay communication
微波中繼傳輸線路,組成,微波站的主要設備,微波傳輸的特點,微波接力傳輸方式,

微波中繼傳輸線路

組成

由於衛星通信實際上是在微波頻段採用中繼(接力)方式通信,不過其中繼站設在衛星上而已,所以,為了與衛星通信區分,這裡所說的微波中繼通信是限定在地面上的。
中繼的原因
微波通信採用中繼方式的直接原因有兩個:
首先,因為微波傳播具有視距傳播特性,即電磁波沿直線傳播,而地球表面是個曲面,因此若在通信兩地直接通信,且天線架高有限,當通信距離超過一定數值時,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立若干中繼站,進行電磁波轉接
其次,因為微波傳播有損耗,在遠距離通信時有必要採用中繼方式對信號逐段接收、放大後傳送給下一段。
由於微波沿直線傳播,不能沿地球表面繞射。所以微波傳輸的特點是每隔50Km要設一個微波中繼站。微波傳輸靠幾個甚至幾十個微波站進行無線電波的發射和接收,進行接力傳送達到遠距離通信的目的。
①終端站。處於線路兩端的微波站,是系統的終端。它對一個方向收、發,採用不同的收、發頻率,可以上、下話路或數據。
②中繼站。線路的中間轉接站,將收到的微弱微波信號放大後轉發,便於在下一中繼段進行傳輸。
③分路站。除具有對接收信號放大、轉發的中繼站功能外,還能將信道上傳送的多路信號中的部分話路分離出來,並插入相同路數的新話路,以實現長距離傳輸系統的區間通信。
④樞紐站。兩條以上的微波線路交叉的微波站,它可以從幾個方向分出或加入話路或電視信號,實現兩條鏈路上信號或部分信號的交換。
各種類型的微波站,由於功能不同,相應配備的設備也不同。微波站的主要設備包括發信設備、收信設備、天線饋線系統、電源設備以及保障通信線路正常運行和無人維護所需的監測控制設備等。

微波站的主要設備

微波站的設備包括天線收發信機調製器、多路復用設備以及電源設備、自動控制設備等。多個收發信機可以共同使用一個天線而互不干擾。
  • 微波天線:微波天線都採用定向天線,增益約為40分貝。用得較多的有喇叭拋物面天線和卡塞格林雙反射面天線。
  • 發射機:發射機由調製器、發信本地振盪源、發信混頻器和微波功率放大器等主要部件組成。
  • 接收機:接收機由本地振盪源、收信混頻器、中頻放大器和調製器組成。收信本地振盪源的工作原理和採用的技術同發信本地振盪源類似。

微波傳輸的特點

可細分為特高頻(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.
1通信頻段的頻頻寬。微波頻段占用頻帶約300GHz,而全部長波、中波和短波頻段占有的頻帶總和不足30MHz,前者是後者的10000多倍。一套微波中繼通信設備可以容納幾千甚至上萬條話路同時工作,或傳輸電視圖像信號等寬頻帶信號。
2受外界干擾的影響小。工業干擾、天電干擾及太陽黑子的活動對微波頻段通信的影響小(當通信頻率高於100MHz時,這些干擾對通信的影響極小),但它們嚴重影響短波以下頻段的通信。因此,微波中繼通信較穩定和可靠。
3通信靈活性較大。微波中繼通信採用中繼方式,可以實現地面上的遠距離通信,並且可以跨越沼澤、江河、湖泊和高山等特殊地理環境。在遭遇地震、洪水、戰爭等災禍時,通信的建立、撤收及轉移都較容易,這些方面比電纜通信具有更大的靈活性。
4天線增益高、方向性強。當天線面積給定時,天線增益與工作波長的平方成反比。由於微波中繼通信的工作波長短,因而容易製成高增益天線,降低發信機的輸出功率。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的方向性,減少通信中的相互干擾。
5投資少、建設快。在通信容量和質量基本相同的條件下,按話路公里計算,微波中繼通信線路的建設費用不到同軸電纜通信線路的一半,還可以節省大量有色金屬,建設時間短。
具有類似光波的特性
微波頻段高端與光波頻段毗鄰,微波與光波是“鄰居”,因而微波的一些特性與其“鄰居”光波就很類似。
採用中繼傳輸方式
由於微波波段的電磁波是在視距範圍內沿直線傳播的,考慮到地球表面的彎曲,傳輸距離一般只有40~50km。因此,在長途傳輸中,必須採用“接力”的中繼方式,經過若干次中繼轉發才能將信號送到收端。

微波接力傳輸方式

微波接力傳輸系統的中繼方式有兩類。第一類,是將中繼站收到的前一站信號,經解調後再進行調製,然後放大,轉發至下一站。第二類是將中繼站收到的前一站信號,不經解調、調製,直接進行變頻,變換為另一微波頻段,再經放大發射至下一站。

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