中心議題：

• 微波簡介
• 微波通信係統
• 微波發射機

解決方案：

• 提高QAM調製級數及嚴格限帶
• 網格編碼調製及維特比檢測技術
• 自適應時域均衡技術
• 多載波並聯傳輸

zuoweichuanshujiezhi，weiboyouzheqitatongxinfangshiwufabinideyoudian。weibozhongjitongxinxitongyijixianyoudeweibokuandaitongxinxitongshiyijingshangyongdexitong。congtongxinxitongshiyongdexindaochuanshupinlvlaikan
，shuyuweibotongxinxitongdeyouweixingtongxinxitong、地麵微波中繼通信係統
、本地多點分配接入係統(LMDS)等係統。這些微波通信係統基本上具有相同的發射機結構，本文將探討通用的微波發射機技術。

微波簡介

微波是指頻率在300MHz～300GHz的電磁波，對應波長為1m～1km，傳播速度與光速相同。目前工業微波設備所采用的微波頻率為2450MHz和915MHz兩種。在工業微波設備中
，微波的特性主要表現為吸收性、穿透性和反射性。微波能夠被極性分子的介質所吸收
，並將微波能轉化為熱能
，即微波對極性分子具有熱效應。

當對介質施加頻率達2450MHz的微波電場時，電場方向每秒鍾變換24.5億次

，極性分子也會隨之擺動24.5億yi次ci。這zhe種zhong分fen子zi的de擺bai動dong受shou到dao分fen子zi問wen作zuo用yong力li的de幹gan擾rao和he阻zu礙ai而er產chan生sheng熱re能neng，形xing成cheng宏hong觀guan的de微wei波bo加jia熱re，介jie質zhi的de溫wen度du也ye隨sui之zhi升sheng高gao。水shui是shi典dian型xing的de極ji性xing分fen子zi，所suo以yi微wei波bo可ke以yi用yong來lai對dui含han水shui物wu料liao進jin行xing幹gan燥zao。微wei生sheng物wu的de細xi胞bao也ye是shi由you極ji性xing分fen子zi構gou成cheng的de。微wei波bo對dui微wei生sheng物wu不bu僅jin具ju有you熱re效xiao應ying
，而er且qie具ju有you生sheng物wu效xiao應ying，使shi微wei生sheng物wu的de細xi胞bao失shi去qu生sheng物wu活huo性xing而er死si亡wang。所suo以yi，微wei波bo可ke以yi殺sha滅mie食shi品pin、藥品或其他物料中的細菌

、蟲及蟲卵。微波可以穿透絕緣材料(如陶瓷、玻璃、紙張
、塑料等)，遇到金屬則會被反射。

微波的主要特性有以下幾點。

①微波能穿透高空電離層，這一特點為天文觀測增加了一個“窗口”，shideshediantianwenxueyanjiuchengweikeneng。tongshi，weibonengchuantoudianlicengzheyitedianyoukebeiyonglaijinxingweixingtongxinheyuhangtongxin。danlingyifangmian，yezhengshiyouyuweibobunengweidianlicengsuofanshe
，suoyiliyongweibodedimiantongxinzhixianyutianxiandeshijufanweizhinei，yuanjuliweibotongxinxuyongzhongjizhanjieli。

②微波的波長比一般宏觀物體如建築物


、船艦、飛機

、導dao彈dan等deng的de尺chi寸cun短duan得de多duo，因yin此ci當dang微wei波bo波bo束shu照zhao射she到dao這zhe些xie物wu體ti上shang時shi將jiang產chan生sheng顯xian著zhu的de反fan射she。一yi般ban地di說shuo，電dian磁ci波bo的de波bo長chang越yue短duan，其qi傳chuan播bo特te性xing就jiu越yue接jie近jin於yu光guang波bo。微wei波bo的de波bo長chang短duan這zhe一yi特te點dian
，對dui於yu雷lei達da、導(dao)航(hang)和(he)通(tong)信(xin)等(deng)應(ying)用(yong)都(dou)是(shi)很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)。此(ci)外(wai)
，一(yi)般(ban)微(wei)波(bo)電(dian)路(lu)的(de)尺(chi)寸(cun)可(ke)以(yi)和(he)波(bo)長(chang)相(xiang)比(bi)擬(ni)。由(you)於(yu)延(yan)時(shi)效(xiao)應(ying)
，電(dian)磁(ci)波(bo)的(de)傳(chuan)播(bo)特(te)性(xing)將(jiang)明(ming)顯(xian)地(di)表(biao)現(xian)出(chu)來(lai)，使(shi)得(de)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)能(neng)量(liang)分(fen)布(bu)於(yu)整(zheng)個(ge)微(wei)波(bo)電(dian)路(lu)之(zhi)中(zhong)，形(xing)成(cheng)所(suo)謂(wei)的(de)“分布參數”，這與低頻時電場和磁場能量分別集中在各個元件中的所謂“集總參數”有原則的區別。

③由(you)於(yu)微(wei)波(bo)的(de)頻(pin)帶(dai)較(jiao)寬(kuan)，信(xin)息(xi)容(rong)量(liang)較(jiao)大(da)
，故(gu)需(xu)要(yao)傳(chuan)送(song)較(jiao)大(da)信(xin)息(xi)量(liang)的(de)通(tong)信(xin)都(dou)可(ke)以(yi)用(yong)其(qi)作(zuo)為(wei)載(zai)波(bo)。在(zai)微(wei)波(bo)有(you)線(xian)通(tong)信(xin)方(fang)麵(mian)，利(li)用(yong)同(tong)軸(zhou)電(dian)纜(lan)可(ke)同(tong)時(shi)傳(chuan)送(song)幾(ji)千(qian)路(lu)電(dian)話(hua)和(he)幾(ji)路(lu)電(dian)視(shi)


，而(er)光(guang)纖(xian)傳(chuan)輸(shu)線(xian)的(de)問(wen)世(shi)與(yu)發(fa)展(zhan)使(shi)信(xin)息(xi)容(rong)量(liang)更(geng)為(wei)大(da)增(zeng)；在無線通信方麵
，利用微波中繼接力傳送電視和進行通信。人造衛星通信的射頻都是工作在微波波段的，利用三個互成120°的位於外層空間的同步衛星便可進行全球的電視傳播。

微波通信係統

微波中繼通信係統可使用的傳輸頻率覆蓋了L波段到Ka波段川。根據原CCTIT建議。1～40GHz的頻段用作微波通信的頻段，占有39GHz的頻寬，具有較大的通信容量，可以傳送綜合業務。現在我國主要使用微波通信的頻段為2、4
、6
、7、8
、11GHz。

其中，2、4、6GHz用作國家一級幹線；7、8、11GHz作為省內二級幹線用。而作為幹線光纖傳輸的備份及補充
，如點對點的SHD微波通信係統、PHDweibotongxinxitongdeng
，zhuyaoyongyuganxianguangxianchuanshuxitongzaiyudaozizaihaishidejinjixiufu，yijiyouyuzhongzhongyuanyinbushiheshiyongguangxiandediduanhechanghe。zhezhongyongyuguangxianjielideweibotongxinxitongjiangshiyonggenggaodepinduan

，ruKa頻段，以順利實現傳輸速率的增高。

衛星通信係統具有廣大的覆蓋區域、無縫連接，建設成本與距離無關

，易於建站組網等特點。衛星通信係統常使用C
、Ku和Ka波段，如加拿大Telesat公司於2004年發射的AnikF2，擁有24個C波段轉發器，32個Ku波段轉發器
，38個Ka波段轉發器，共有45個點波束
，覆蓋整個北美地區。2004年發射的亞洲首顆新型寬帶通信衛星iPSTAR
，工作在Ku/Ka波段，Ku波段84個點波束、3個成形波束(用於通信和廣播)
，7個地區廣播波束(專門用於廣播)，可提供45Gb/S以上的通信容量。於2005年4月12日發射的亞太六號衛星(Apstar6)，擁有S3個C頻段和12個Ku頻段轉發器
，帶有抗幹擾功能，覆蓋範圍遍及亞太區域。

MLDS是一種微波寬帶係統，它工作在微波頻率的高端(10～40GHz)，使用的帶寬可以達到1GHz以上。LMDS可以在較近的距離(3～10km)傳輸，可以實現用戶遠端到骨幹網的寬帶無線接入，能夠實現從64kb/s～2Mb/s，甚至高達155Mb/s的用戶接入速率。LMDS可以實現點對多點雙向傳輸話音、視頻和圖像信號等多種寬帶交互式數據及多媒體業務
，也可作為Internet的接入網，支持ATM、TCP/IP和MPEG-2等標準。

LMDS組網靈活，可靠性高，在網絡投資、建設速度、業務提供上比光纖經濟、快速
、方便
，能為運營商提供有效的網絡服務，因此具有“無線光纖”的美稱。特別是，隨著Internet的快速發展
，國內居民對於家中高速上網的需求也日益巨大，這使得LMDS發展日益蓬勃。出於大帶寬，高容量的考慮
，其使用的傳輸頻率大體為24-38GHz。如NEC公司的PASOLINK係列的微波通信產品
，工作頻率覆蓋7～38GHz，在26GHz的工作頻率上，采用QPSK調製方式
，發射功率為20dBm；P-COM公司的Tel-LinkPMP係列的微波通信產品
，工作頻率覆蓋10～38GHz，在26GHz的工作頻率上，采用QPSK調製方式時發射功率為22dBm，采用16QAM時發射功率為20dBm，采用64QMA時發射功率為18dBm。

微波發射機

微波發射機的實現方式

(1）微波直接調製發射機

微波直接調製發射機的方框圖如圖1所示。來自數字終端機的信碼經過碼型變換後直接對微波載頻進行調製
，然後
，經過微波功放和微波濾波器饋(kui)送(song)到(dao)天(tian)線(xian)，由(you)天(tian)線(xian)發(fa)射(she)出(chu)去(qu)。這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)的(de)發(fa)射(she)機(ji)結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan)，但(dan)當(dang)發(fa)射(she)頻(pin)率(lv)較(jiao)高(gao)時(shi)，頻(pin)調(tiao)製(zhi)發(fa)射(she)機(ji)的(de)中(zhong)頻(pin)功(gong)放(fang)設(she)備(bei)製(zhi)作(zuo)難(nan)度(du)大(da)，而(er)且(qie)在(zai)一(yi)個(ge)係(xi)列(lie)產(chan)品(pin)多(duo)種(zhong)設(she)備(bei)的(de)場(chang)合(he)下(xia)，這(zhe)種(zhong)發(fa)射(she)機(ji)的(de)通(tong)用(yong)性(xing)差(cha)。

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(2）中頻調製發射機

中頻調製發射機的方框圖如圖2suoshi。xinmajingguomaxingbianhuanhou，zaizhongpintiaozhiqizhongjinxingtiaozhi

，huodezhongpintiaozhixinhao，ranhoujingguogonglvzhongfang，bazhegejitiaoxinhaofangdadaoshangbianpinqiyaoqiudegonglvdianping。shangbianpinqibatabianhuanweiweibotiaozhixinhao

，zaijingweibogonglvfangdaqifangdadaosuoxudeshuchugonglvdianping，zuihoujingweibolvboqishuchukuisongdaotianxian
，youfashetianxianjiangxinhaosongchu。

可見
，中頻調製發射機的構成方案與一般調頻的模擬微波發射機相似
，隻要更換調製、解(jie)調(tiao)單(dan)元(yuan)，就(jiu)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)現(xian)有(you)的(de)模(mo)擬(ni)微(wei)波(bo)信(xin)道(dao)傳(chuan)輸(shu)數(shu)字(zi)信(xin)息(xi)。因(yin)此(ci)，在(zai)多(duo)波(bo)道(dao)傳(chuan)輸(shu)時(shi)
，這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)容(rong)易(yi)實(shi)現(xian)數(shu)字(zi)模(mo)擬(ni)係(xi)統(tong)的(de)兼(jian)容(rong)
，而(er)在(zai)不(bu)同(tong)容(rong)量(liang)的(de)數(shu)字(zi)微(wei)波(bo)中(zhong)繼(ji)設(she)備(bei)係(xi)列(lie)中(zhong)，更(geng)改(gai)傳(chuan)輸(shu)容(rong)量(liang)隻(zhi)需(xu)要(yao)更(geng)換(huan)中(zhong)頻(pin)調(tiao)製(zhi)單(dan)元(yuan)，微(wei)波(bo)發(fa)送(song)單(dan)元(yuan)可(ke)以(yi)保(bao)持(chi)通(tong)用(yong)。因(yin)此(ci)

，在(zai)研(yan)製(zhi)和(he)生(sheng)產(chan)不(bu)同(tong)容(rong)量(liang)的(de)設(she)備(bei)係(xi)列(lie)時(shi)
，這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)有(you)較(jiao)好(hao)的(de)通(tong)用(yong)性(xing)


圖2中頻調製發射機

發射機的主要性能指標

(1）工作頻段
微波通信係統的頻段為1～40GHz。gongzuopinlvyugao，yurongyihuodejiaokuandetongpindaihejiaodadetongxinrongliang。tongshi，tianxianshebeiyejuyougengjianruidefangxiangxing，erqietijizhongliangjianxiao，danshipinlvgaoshi，wu、雨或雪的吸收顯著，傳播損耗
、衰減和接收設備噪聲也愈高。從12GHz起
，必須考慮大氣中水蒸氣的吸收問題
，吸收衰耗隨頻率上升而增加。當頻率接近22GHz時，即水蒸氣分子諧振頻率時，是大氣中傳播損耗的峰值
，衰減量很大。

(2）輸出功率
微wei波bo發fa射she機ji所suo需xu的de發fa射she功gong率lv和he很hen多duo因yin素su有you關guan
，例li如ru

，通tong話hua路lu數shu愈yu多duo
，頻pin帶dai愈yu寬kuan。為wei保bao持chi同tong樣yang的de通tong信xin質zhi量liang，必bi須xu有you更geng大da的de發fa信xin功gong率lv。另ling外wai，也ye和he站zhan址zhi選xuan擇ze
，多duo徑jing衰shuai落luo的de影ying響xiang，分fen集ji接jie收shou的de采cai用yong等deng諸zhu多duo因yin素su有you關guan。一yi般ban情qing況kuang下xia，數shu字zi微wei波bo發fa射she機ji輸shu出chu功gong率lv有you時shi隻zhi需xu幾ji十shimW到幾百mW功率，隻有長距離情況下才需要幾W量級。

(3）頻率穩定度
發fa射she機ji的de每mei個ge工gong作zuo波bo道dao都dou有you一yi個ge標biao稱cheng的de射she頻pin中zhong心xin工gong作zuo頻pin率lv。微wei波bo通tong信xin對dui頻pin率lv穩wen定ding度du的de要yao求qiu取qu決jue於yu所suo采cai用yong的de通tong信xin製zhi式shi及ji對dui通tong話hua質zhi量liang的de要yao求qiu。對dui於yu數shu字zi微wei波bo通tong信xin係xi統tong經jing常chang采cai用yongPKS調製方式來說，發射機頻率漂移將使解調過程產生相位誤差，致使有效信號幅度下降、誤碼率增加。因此
，采用數字調相的數字微波發射機比采用模擬調頻的模擬微波發射機應該有更高的頻率穩定度。采用PSK調tiao製zhi方fang式shi時shi
，頻pin率lv穩wen定ding度du可ke以yi取qu。發fa射she頻pin率lv穩wen定ding度du取qu決jue於yu本ben機ji振zhen蕩dang器qi的de頻pin率lv穩wen定ding度du。近jin年nian來lai

，由you於yu微wei波bo介jie質zhi材cai料liao性xing能neng的de提ti高gao，介jie質zhi穩wen頻pin振zhen蕩dang器qi日ri益yi被bei廣guang泛fan采cai用yong。此ci種zhong振zhen蕩dang器qi可ke以yi直zhi接jie產chan生sheng微wei波bo振zhen蕩dang

(4）交調失真
發射設備處在大信號工作狀態，往往工作在非線性區域，如功率放大器和上變頻器等。如果存在兩個正弦信號，其角頻率分別為w1和w2，則由於電路的非線性作用將產生許多交叉調製分量：mw1±nw2，n=0，1，2，…。按照諧波次數(m+n)的大小
，各分量分別稱為(m+n)階交調分量。在各階交分量中2w1-w2和2w2-w1處在w1和w2附近，大多數情況下則處在通頻帶之內
，從而成為幹擾信號。

一yi般ban
，在zai微wei波bo通tong信xin係xi統tong中zhong，更geng高gao階jie的de交jiao調tiao分fen量liang和he高gao次ci諧xie波bo分fen量liang已yi處chu在zai頻pin帶dai之zhi外wai，而er且qie功gong率lv也ye不bu大da
，所suo以yi不bu構gou成cheng危wei害hai。電dian路lu非fei線xian性xing度du愈yu壞huai，交jiao調tiao分fen量liang愈yu大da。由you於yu兩liang頻pin率lv相xiang距ju不bu遠yuan，這zhe兩liang個ge譜pu線xian的de功gong率lv相xiang差cha不bu大da。雙shuang頻pin信xin號hao輸shu入ru時shi的de三san階jie交jiao調tiao係xi數shu是shi發fa送song設she備bei非fei線xian性xing的de一yi項xiang重zhong要yao指zhi標biao，例li如ru在zai限xian帶dai情qing況kuang下xia
，PKS調製的三階交調係數約為-20～-25dB
；而對於多電平正交調幅係統
，如16QAM係統
，則要求在-25～-30dB以上。也就是說，對三階交調係數的要求，取決於通信體製及誤碼性能惡化等因素。

(5）諧波抑製度
總(zong)體(ti)設(she)計(ji)在(zai)規(gui)定(ding)此(ci)項(xiang)指(zhi)標(biao)時(shi)，除(chu)了(le)考(kao)慮(lv)數(shu)字(zi)微(wei)波(bo)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)本(ben)身(shen)的(de)各(ge)種(zhong)幹(gan)擾(rao)以(yi)外(wai)，還(hai)應(ying)考(kao)慮(lv)其(qi)對(dui)模(mo)擬(ni)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)和(he)衛(wei)星(xing)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)的(de)幹(gan)擾(rao)。因(yin)此(ci)
，應(ying)適(shi)當(dang)地(di)配(pei)置(zhi)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)和(he)采(cai)取(qu)必(bi)要(yao)的(de)防(fang)護(hu)措(cuo)施(shi)。

(6）通頻帶寬度
chulelvboqiyiwai，faxinxindaodegezuchengbujiandouyingjuyoukuanpindaitexing。tongchang，shangbianpinqiheweiboxiaoxinhaogonglvfangdaqiyiyushixiankuandaisheji，erduiyudagonglvweibofangdaqiyaoqiuhenkuandegongzuopindaishibuheshide，yibanzhiyaoqiunengfugailianggegongzuoboduan。zheyang
，zongtishejishi
，kebukaolvtamenduifaxinxindaotongpindaideyingxiang。

當前微波通信技術的主要發展方向

1提高QAM調製級數及嚴格限帶
為了提高頻譜利用率
，一般多采用多電平QAM調製技術，目前已達到256和512QAM，很快就可實現l024／2048QAM。與此同時，對信道濾波器的設計提出了極為嚴格的要求：在某些情況下
，其餘弦滾降係數應低至0.1，現已可做到0.2左右。

2網格編碼調製及維特比檢測技術
為降低係統誤碼率，必須采用複雜的糾錯編碼技術
，但由此會導致頻帶利用率的下降。為了解決這個問題，可采用網格編碼調製(TCM)技術。采用TCM技術需利用維特比算法解碼。在高速數字信號傳輸中，應用這種解碼算法難度較大。

3自適應時域均衡技術
使用高性能、全數字化二維時域均衡技術減少碼間幹擾、正交幹擾及多徑衰落的影響。

4多載波並聯傳輸
多載波並聯傳輸可顯著降低發信碼元的速率，減少傳播色散的影響。運用雙載波並聯傳輸可使瞬斷率降低到原來的1/10。
微波發展動向—純分組傳送化

隨著業務網分組化的發展，傳送網的分組化也是大勢所趨，尤其是隨著3G和WiMAX技術的快速發展
，基站的帶寬需求急劇增加，預計到2011年，70％以上的基站凹傳業務將實現分組化。作為傳送網一部分的微波網絡也不可避免地麵臨著IP化、分組化的變革。基於TDM的VC交叉將會演變為通過PWE3技術的仿真來實現基於分組的統一包交換。微波通信係統也將向分組化演進，這也是微波網絡下一步的發展方向。