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1、微 波 原 理 与 维 护微波原理与维护交流资料大纲一：微波通信及应用二：数字微波系统的构成与干扰、衰落 1：数字微波系统的构成 2：数字微波的干扰与衰落三：微波的维护 1：微波的认识 2：DMC微波的日常维护及指示灯状态：简单故障排除 4：板件更换步骤四：微波维护中的注意事项微波简史（一）在了解微波通信的具体工作原理之前，让我们先回顾一下微波通信的发展。 微波的发展是与无线通信的发展是分不开的。1901年马克尼使用800KHz中波信号进行了从英国到北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的无线电波的通信试验，开创了人类无线通信的新纪元。无线通信初期，人们使用长波及中波来通信。20世纪20年代初人们
2、发现了短波通信，直到20世纪60年代卫星通信的兴起，它一直是国际远距离通信的主要手段，并且对目前的应急和军事通信仍然很重要。 用于空间传输的电波是一种电磁波，其传播的速度等于光速。无线电波可以按照频率或波长来分类和命名。我们把频率高于300MHz的电磁波称为微波。由于各波段的传播特性各异，因此，可以用于不同的通信系统。例如，中波主要沿地面传播，绕射能力强，适用于广播和海上通信。而短波具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信。超短波和微波的绕射能力较差，可作为视距或超视距中继通信。 微波的发展历史（一） 微波通信是二十世纪50年代的产物。由于其通信的容量大而投资费用省（约占电缆投资的五分之一），
3、建设速度快，抗灾能力强等优点而取得迅速的发展。20世纪40年代到50年代产生了传输频带较宽，性能较稳定的微波通信，成为长距离大容量地面干线无线传输的主要手段，模拟调频传输容量高达2700路，也可同时传输高质量的彩色电视，而后逐步进入中容量乃至大容量数字微波传输。80年代中期以来，随着频率选择性色散衰落对数字微波传输中断影响的发现以及一系列自适应衰落对抗技术与高状态调制与检测技术的发展，使数字微波传输产生了一个革命性的变化。特别应该指出的是80年代至90年代发展起来的一整套高速多状态的自适应编码调制解调技术与信号处理及信号检测技术的迅速发展，对现今的卫星通信，移动通信，全数字HDTV传输，通用高
4、速有线/无线的接入，乃至高质量的磁性记录等诸多领域的信号设计和信号的处理应用，起到了重要的作用。 国外发达国家的微波中继通信在长途通信网中所占的比例高达50%以上。据统计美国为66%，日本为50%，法国为54%。我国自1956年从东德引进第一套微波通信设备以来，经过仿制和自发研制过程，已经取得了很大的成就，在1976年的唐山大地震中，在京津之间的同轴电缆全部断裂的情况下，六个微波通道全部安然无恙。九十年代的长江中下游的特大洪灾中，微波通信又一次显示了它的巨大威力。在当今世界的通信革命中，微波通信仍是最有发展前景的通信手段之一。 微波简史（二） 卫星通信方面，从1945年克拉克提出三颗对地球同步
5、的卫星可覆盖全球的设想以来，卫星通信真正成为现实经历了20年左右的时间。先是诸多低轨卫星的试验，而1957年10月4日原苏联成功发射的世界上第一颗距地球高度约1600km的人造地球卫星，实现了对地球的通信，这是卫星通信历史上的一个重要里程碑；1965年4月6日发射的“晨鸟”（Early Bird）号静止卫星标志着卫星通信真正进入了实际商用阶段，并纳入了世界上最大的商业卫星组织INTELSAT的第一代卫星系统IS-I。GEO商用卫星通信以INTELSAT卫星系统为典型，从1965年IS-I以来，至今正式商用的卫星系统历经八代12种，目前正在研制第九代卫星系统IS-IX，预计2001年发射。 微波
6、的发展历史（二） 移动通信方面，它的发展至今大约经历了五个阶段：第一阶段为20年代初到50年代末，主要用于船舰及军用，采用短波频段及电子管技术，至该阶段末期财出现150MHz的单工汽车公用移动电话系统MTS，第二阶段未50年代到60年代，此时频段扩展到UHF450MHz，器件技术已经向半导体过度，大都为移动环境中的专用系统，并解决了移动电话与公用电话的接续问题；第三阶段为70年代初到80年代，此时频段已经扩展到800MHz，美国进行了AMPS试验，第四阶段为80年代到90年代中，第二代数字移动通信兴起并且大规模的发展，并逐步向个人通信发展。出现了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DC
7、S、cdmaOne、PDC、PHS、DECTPACS、PCS等各类系统，频段扩至900MHz到1800MHz，而且除了公众移动电话系统以外，无线寻呼系统，无绳电话系统，集群系统等各类移动通信手段适应用户与市场需求同时兴起；第五阶段为90年代中期到现在，随着数据通信与多媒体的业务需求的发展，适应移动数据，移动计算机及移动多媒体的第三代移动通信开始兴起cdma2000,WCDMA,LAS-cdma等相应的标准应允而生。无线通信技术前景一片光明。 近十年来，国内信息网络的发展对通信基础设施提出了越来越高的要求。各种网络接入技术越来越受到人们的重视。网络接入大致上可分为网络接入和单机接入两类。许多技术
8、如DDN、xDSL、56K、ISDN、微波、帧中继、卫星通信等都成为人们的关注对象。迄今，尽管中国电信基础建设取得了极大的发展，但是仍无法满足网络迅速发展的迫切需要。因此，无线微波扩频通信以其建设快速简便等优势成为建立广域网连接的另一重要方式，并在一些城市中（如北京）形成一定规模，是国内城市通信基础设施的有效补充，引起了很多网络建设单位的兴趣。微波扩频通信目前在国内的重要应用领域之一是企事业单位组建Intranet并接入ISP。一般接入速率为64K-2Mbps，使用频段为2.4G2.4835GHz，该频段属于工业自由辐射频段，也是国内目前唯一不需要无委会批准的自由频段。一：微波通信及应用所谓微
9、波是指频率为300MHz-300GHz，所对应波长为1m-1mm的电磁波。在微波频段，由于频率很高，电波的绕射能力弱，所以信号的传输主要是利用微波在视线距离内的直线传播，又称视距传播。这种传播方式虽然与短波相比具有传播比较稳定，受外界干扰小等特点，但在电波的传播过程中，却难免受到地形、地物、及气候状况的影响引起反射、折射、散射和吸收现象，产生衰落和失真。利用微波波段的电磁波进行通信的一种通信方式称为微波通信，而利用微波频段的电磁波传输数字信号的一种通信方式称为数字微波通信。由于我们现在使用的微波是数字微波，以下主要介绍数字微波通信。那么作为微波通信，它具有那些优点那？1：频带宽，通信容量大，多
10、波道同时工作互不影响。由于微波波段包括分米波，厘米波，毫米波，他们的带宽为27GHz是长波是长波、中波、短波总带宽的1000倍。频段越宽，通信容量越大。2：天线尺寸小，方向性强。采用抛物面天线，其结构类似探照灯，利用放在抛物面焦点处的辐射源发射出的球面波，经抛物面反射形成定向的平面波束射向空间。3：抗干扰性强，噪声不积累。由于在微波线路中，采用了可对数字信号进行处理的再生中继器，因此，线路噪声不会随传输距离的增加而积累，提高了抗干扰能力。而模拟微波通信的线路噪声则是积累的。4：保密性强。采用伪随机码对输入信息进行扩展频谱编码处理，然后在某个载频进行调制以便传输。5：便于组成数字网。综合业务数字
11、网（ISDN）要求端到端的数字连接，包括终端设备，交换接点及传输链路，显然，在微波通信中只有数字微波通信才可能成为ISDN中的一种通信手段。6：设备集成度高，体积小，功耗低。由于采用了大规模集成电路。7：通信灵活，投资少，建设快。属于一次性投入，可重复使用，如果有移动性的需要，无论军事或是商业数字微波通信装备架设起来都十分方便，且通信效率也相当高。架设数字微波传播途径所需要的时间较同轴电缆、光纤通信系统短，且受地形或障碍物影响较小。通常只要二到三个工作日就可以架设好一组具有中继的微波通信设备。由于具有这些优点，所以被广泛应用于各种通信业务，包括微波多路通信、微波中继通信、移动通信等。二：数字微
12、波系统的构成和干扰、衰落 1：数字微波系统的构成 微波站分为终端站、中继站、枢纽站三部分构成终端站背靠背天线反射板再生 中继中频中继射频中继无源有源中继站枢纽站中继站点的典型配置每端微波有信号处理单元、射频处理单元、天馈系统三部分构成，具体工作原理如下：上变频调制中放功放滤波滤波放大下变频中放解调判决发 射 部 分 接 收 部 分2:微波通信线路中的干扰与衰落干扰；在微波通信系统工程设计中，如何避免线路中的干扰是个非常重要的问题。干扰可有系统本身引起，也可有系统本身引起。系统外部的干扰主要是指卫星通信线路的干扰和雷达干扰等。如何减少干扰，就要在设计一条新的微波线路时，必须考虑的问题。常见的微波
13、干扰有：回波干扰在馈线及分路系统中有很多波导元件，若波导元件之间的连接出不理想就有可能有电波反射。起结果是在馈线及分路系统中，除主波信号外，还会有反射波造成的回波。因为回波与主波信号的振幅以及延时不同，并叠加在主波信号之上，成为回波信号干扰。：交叉极化干扰在微波通信中，为了提高频谱利用率，有时可用同一个微波射频的两种极化波（垂直、水平且两者正交）去载送不同波道的信息，这就是同频在生方案。但因种种原因，如天线馈线系统本身性能不完善及电波的多径传播等，都将是两个正交的极化波彼此之间产生耦合并形成干扰，这种干扰叫交叉极化干扰。：越站干扰为避免越站干扰，微波安装尽量避免几个微波站在一条直线上。：邻近波
14、道干扰当微波通信系统处于多波道工作时，发端或收端个波道的射频频率应保留有一定的间隔，否则会造成邻近波道干扰。衰落；微波在空间传播中将受到大气效应和地面效应的影响，导致接受机接受的电平随着时间的变化而不断起伏变化，我们把这种现象称为衰落衰落的大小与气候条件，站距的长短有关。衰落的时间长短不一，程度不一，有的衰落持续时间很短，只有几秒钟，称之为快衰落：有的衰落持续时间很长，几分钟甚至几个小时则称为慢衰落。衰落的出现将使得信号发生畸变。接收电平低于自由空间传播电平的称为下衰落。而接收电平高于自由空间传播电平的则称为上衰落。显然慢衰落和下衰落对微波通信有很大的影响。从衰落的物理因素来看，可以分成以下几
15、类：吸收衰落：就是大气中的氧分子与水分子能从电磁波吸收能量，这就导致微波在传输过程中的能量损耗而产生衰落。：雨雾衰落：由于雨雾中的小水滴会使电磁波产生散射，从而造成电磁波的能量损失产生散射衰减。一般来讲，z以下的频段雨雾的散射衰耗并不太严重，z以上的频段雨雾的散射衰耗最为严重。：型衰落：这是由于多径传播产生的干涉型衰落，它是由直射波和反射波在到达接收端时，由于行程差，是它们的相位不一样，在叠加时产生的电波衰落。由于这种衰落与行程差r有关，而r是随着大气的折射参数值的变化而变化的，故称为型衰落。这种衰落在水面，湖泊，平滑的地面显得特别严重。除了地面的反射以外，大气中有时出现的突变层也能对电磁波产生反射和折射，也可以造成电波的多径传输在接收点产生干涉型衰落。：波导型衰落：由于气象的影响，大气层中会形成不均匀的结构，当电磁波通过这些不均匀的层时将产生超折射现象，称为大气波导传播。若微波射线通过大气波导，而收、发两点在波导层外，则接受点的电场强度除了有直线波和地面反射波以外，还有波导层以外的反射波，形成严重的干扰性衰落，造成通信中断。三：微波的维护：微波基础知识；微波类型：SP2、X
