微波接力通信

微波接力通信是指利用300MHz以上頻段的電磁波，在對流層的視距範圍內的傳播，進行無線電通信的一種方式。

基本介紹

• 中文名：微波接力通信
• 外文名： microwave relay communication
• 頻段：300MHz以上
• 類型：微波接力通信系統
• 波段：分米波段和厘米波段

定義

通常使用分米波段和厘米波段。這種通信方式受地形和天線高度的限制，兩站之間的通信距離僅為50公里左右。因此利用這種通信方式進行長距離通信，必須建立一系列將接收到的信號加以變頻和放大的中繼站，接力式地傳輸到終端站。

發展簡況

20世紀50年代出現使用1GHz以下頻段的小容量微波接力通信系統。稍後，發展了2GHz和4GHz頻段，每波道可傳輸300～960個話路或一路電視(加伴音)的通信系統。60～70年代，採用長壽命行波管和微波積體電路等新器件，發展了4～6GHz波段,每波道可以傳輸2700個話路或一路彩色電視加四路伴音的大容量微波通信系統。70年代以來，隨著通信網的逐步數位化，數字微波接力通信系統也開始迅速發展，並獲得日益廣泛的套用。

中國自1958年開始研製2GHz頻段，每波道60話路的微波接力通信設備。其後，又研製4GHz頻段,每波道600話路和960話路的微波接力通信設備。70年代初,建成以北京為中心，連線27個省會城市的微波幹線。目前，大容量模擬微波接力通信已成為中國長途電信網的重要組成部分，中小容量的數字微波系統也在油田、礦山、電力幹線上廣泛套用。

構成

一條微波通信幹線包括終端站和若干箇中繼站。終端站的設備有天線、發射機、接收機和載波終端設備，中繼站一般只有天線、發射機和接收機。

天線都採用定向天線，增益約為40分貝。目前用得最多的有喇叭拋物面天線和卡塞格林雙反射面天線，用高頻同軸電纜或波導管與發射機或接收機相連。在一個微波站內，同一傳輸方向的收發，可以單獨裝設發射天線和接收天線，也可以共用一副天線。微波傳輸一般採用線極化（水平極化、垂直極化）波，因而相鄰波道或收發之間可採用不同的極化波。收發頻率和極化的合理配置，良好的天饋線系統極化去耦防衛度，應保證波道間和收發信系統間不因干擾而影響通信質量。

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。調製器在模擬微波通信系統中多為調頻制，即用載波電話機輸出的模擬群頻信號控制器中副載頻的頻率，以形成調頻信號；在數字微波通信系統中則用調相制或正交調幅制，即用脈碼調製設備輸出的，由數位化話音信號組成的高次群數位訊號控制調製器中副載頻的相位，以形成調相或正交調幅信號。發信本地振盪源，一般採用晶振倍頻方式或直接微波空腔振盪方式產生的高穩定度單一微波。發信混頻器則將調製器輸出的調製信號與發信本振頻率進行混頻，使調製信號由中頻搬移到所需的微波頻段，再經功率放大器放大到發射機額定的輸出功率。

接收機由本地振盪源、收信混頻器、中頻放大器和解調器組成。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。收信混頻器將接收到的微波信號和收信本地振盪信號差相轉為中頻，再經中頻放大器放大，然後送至解調器。解調器的功能和發射機的調製器相反，即把調製信號還原為原來的模擬群頻信號或數字脈碼調製高次群信號，然後再經這些基帶信號的相應復用設備還原為話音信號。

電視節目的傳送，在模擬微波通信系統中直接將視頻信號送入調製器進行調製;在數字微波通信系統中,則首先要經過模數轉換，將視頻信號碼化，然後再送入調製器。其他非電話業務（如傳真、電報、數據等）都在話路中傳輸，分別經相應的數據機或復用設備併入話器。

微波接力通信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。

特點

微波接力通信的通信容量大,建設費用低,不受地形限制，抗災害性強，能滿足各種電信業務（電話、廣播、傳真、電視、電報、數據）的傳輸質量要求。是通信網的重要組成部分。

設備

天饋線系統主要是指天線和饋線系統，屬於微波接力通信設備基本組成部分，因此，加強天饋線系統日常維護顯得至關重要。本文首先對天饋線系統的基本原理進行分析，其次闡述其維護措施，意在促進天饋線系統正常運行。

原理

中波傳播

廣播主要是以三種形勢存在，即短波、長波和中波，其中的中波傳輸作為核心部分，不僅可以根據地球表面實現繞射傳播，而且還能利用電離層實現反射傳播，是目前廣播重要形勢之一。通常情況下，中波廣播的實際波長為 569.8 ～ 186.7 m，而工作頻則為 536.5 ～ 1606.5 kHz，此頻段無線電波的跳動，主要依據地波得以完成傳播，根據中波廣播運行原理髮現，其具有信號穩定和抗干擾等特點，具有較為廣泛的區域面。

天饋線系統

中波天饋線系統具有獨特的工作基本原理，其中波台利用天調網路和經饋線等組合而成，使其形成完整的工作系統，基本組成主要包括四部分。第一，饋線，多數用於天線、發射機的連線工作，屬於重要設施之一，其作用為對高頻能量進行有效傳輸，其中元件運行頻率、特性阻抗為重要參數標準。換而言之，在標準頻率內，饋線的電壓、電流比值均為常數，即特性抗阻，若是根據該特徵進行劃分，可以將其分為 50 Ω 與 75 Ω，150 Ω 及 250 Ω，最為常見的饋線為 75 Ω。第二，天線，以調波能力的形式實現發射高頻向電磁波的轉換，以電波高效低頻的方式對其進行空中傳播，即天線。第三，匹配網路，旨在確保饋線系統、天線阻抗間構成匹配效應，從而達到良好輸出的目的。

系統維護

防雷措施

由於中波發射天線相對較高，並明顯超出周邊建築物，若是缺少有效的維護措施，則發射天線極易遭受雷擊。通常情況，在鐵塔下方區域的絕緣子屬於雷擊首要目標，使其發生過壓拉弧等一系列問題，最終導致絕緣子破損。由此得出，雷電在饋線、匹配網路中造成的不利影響較大，需要工作人員加強防雷，以保證該系統安全運行。

地網維護

因為地網直接關係到廣播的播出質量和安全性，為了認真做好相關維護工作，則應對安裝工程進行全面記錄，並及時掌握地網的實際鋪設深度、方向，利用記錄對其進行精準查詢，從而為維護、保養工作的開展奠定基礎。所以，可以將地網延長線作為標誌，即在其 5 m處，同時在每 10 m 左右添加相應警示標記，保證標誌的清晰，並加大管護工作力度，防止地網鋪設範圍內發生取土情況，避免地網的自然破壞、人為破壞等。

饋線與調配網路

安排專門人員對饋線情況進行定期檢查，同時對架設電桿的下垂度進行了解，認真做好相關校正處理工作；針對饋線下方區域，0.8 m 以上的農作物、雜草等及時清理，可有效預防出現影響饋線運行的因素；對調配室進行全面清理，保證室內無灰塵，能避免設備損壞，並認真做好防鼠或防蟲等一系列措施，若是缺少有效處理，則會造成調配網路發生短路。

天線鐵塔與拉線

天線作為播放重要介質，其直接關係到播放質量，只有認真做好相關保護工作，才能達到最佳播放效果。在日常維護工作中，應該對天線鐵塔、拉線進行定期清潔等，通常是在下雨或颳風等較為惡劣的天氣過後進行清理，確保播放、傳輸順利進行。根據相關規範標準，對鐵塔的彎曲度、垂直度進行相應調整，使其達到最佳校正標準，從而符合播放需求。

發展趨向

主要是：

①高頻段的開發和數位化。10～20GHz 頻段的數字微波系統已投入使用。 40GHz頻段也已用於城市內電視中繼傳輸系統。調製方式有脈碼調製-調頻(PCM－FM)或脈碼調製-移相鍵控(PCM-PSK)以及脈碼調製－正交調幅(PCM-QAM)等。在大容量數字微波通信系統中,由多經傳輸引起的衰落，不但使信噪比變壞，而且產生幅度失真和相位失真，導致誤碼率惡化。因此，除採用空間分集、頻率分集等抗衰落措施外,還發展了自適應均衡技術,用以減小失真的影響。

②數－模兼容技術的套用。在原模擬微波系統上利用話路基帶上下頻段，開拓話上數據和話下數據，或把模擬波道直接改造為數字波道。

③設備固態化和低功耗。大功率砷化鎵場效應管的出現,微波積體電路和微帶技術的套用，實現了接收-發射機的全固態化和集成化，使微波接力通信系統的可靠性更高，適應性更強，而且它的總功耗僅為幾十瓦，有利於使用新能源(太陽能電池、風力發電、燃料電池等)。

④提高微波頻譜的有效利用率。調頻制已達到每個波道傳輸3600話路，而採用單邊帶調幅，則可使每個波道傳輸6000話路,數字微波通信也由於採用8PSK和16QAM等調製方式，使每個波道傳輸碼率達到2×34Mb/s和140Mb/s。

⑤中繼站的無人值守和系統的自動化管理。器件的長壽命、設備的高可靠性和微秒級波道轉換開關的出現，為中繼站的無人值守創造了條件。藉助於遙信、告警系統和計算機，不但可以監視全系統的運行情況，而且可以實現自動化管理。一個終端站（或樞紐站）一般可以管理幾十個以至上百個中繼站,從而提高了工作效率,降低了維護費用。

⑥天線和饋線的發展。早期採用透鏡天線，20世紀50年代中期開始採用喇叭拋物面天線，此後陸續出現雙反射型的卡塞格林天線、多波段天線（4、6、7GHz頻段共用,或4、6、11GHz頻段共用）和安德魯天線系統。安德魯天線系統採用在反射拋物面上加邊，內放微波吸收材料的方法，可抑制旁瓣輻射達20dB左右。近幾年發展的圓號角型天線，無論在寬頻帶性能上，背向輻射防衛度上和天線本身駐波比指標上,都優於前面幾種天線,是一種很有發展前途的天線。2GHz以下的頻段，多採用同軸型饋線；2GHz以上的頻段，則多套用波導饋線。矩形波導饋線，波型傳輸穩定，但衰耗較大，適用於短饋線系統；圓波導饋線，衰耗雖小，但必須直線裝設；橢圓波導饋線，其衰耗介於上述兩者之間，可以製成整根軟波導管，安裝方便，是一種良好的饋線。