微波通信系統主要設備（the main equipment of microwave communication system），指的是組成微波通信系統的主要設備。
基本介紹
- 中文名：微波通信系統主要設備
- 外文名：themain equipment of microwave communication system
- 套用學科：通信
數字微波設備的組成和主要作用,中繼站的轉接方式,數字微波發信設備組成,數字微波收信設備組成,
數字微波設備的組成和主要作用
模擬微波設備已基本被數字微波設備所替代，我們就以終端站結構的數字微波設備組成為例來介紹微波各設備的主要作用。數字微波通信是用微波作為載體傳輸數字信息的一種通信方式。它兼有數字通信和微波通信兩者的優點。
① 數位訊號可以“再生”，因此中繼段上的線路噪聲不會隨中繼站數的增加而積累，提高了抗干擾性。
② 由於數字微波傳輸的是數位訊號，因而便於與數字程控交換機連線，不需經數/模、模/數轉換設備，可組成傳輸與交換一體化綜合數字通信網。
③ 保密性強，易於進行加密處理。
④ 體積小、重量輕、功耗低、設計調整方便。
一條數字微波中繼通信線路可長達幾千公里，組成此通信線路的設備主要分以下幾大部分(如圖1所示)：
圖1 數字微波中繼通信示意圖
① 用戶終端：指直接為用戶所使用的終端設備，如：電話機、電傳機、計算機等。
② 交換機:設定在電信部門，用戶可通過交換機進行呼叫連線，建立起整個的通信電路，這種交換機可以是模擬交換機，也可以是數字交換機。
③ 數字終端復用設備(即數字終端機)等，其基本功能是把來自交換機的多用戶音頻模擬信號變換成時分多路數位訊號，以及把由解調器收到的多路數位訊號反變換為音頻模擬信號，送到交換機至用戶端。
中繼站的轉接方式
數字微波中繼通信系統中繼站的轉接方式和模擬微波相似，可以分為:再生轉接、中頻轉接和微波轉接三種。
圖2 微波中繼轉接方式圖
（1）再生轉接
載頻為f1的接收信號經天線、饋線和微波低噪聲放大器放大後與接收機的本振信號混頻，混頻輸出為中頻調製信號，經中放後送往解調器，解調後信號經判決再生電路還原出信碼脈衝序列。此脈衝序列又對發射機的載頻進行數字調製，再經變頻和功率放大後以f1'的載頻經由天線發射出去，如圖2(a)所示。這種轉接方式採用數字接口，可消除噪聲積累，也可直接上、下話路，是目前數字微波通信中最常用的一種轉接方式。採用這種轉接方式時微波終點站和中繼站的設備可以通用。
（2）中頻轉接
載頻為f1的接收信號經天線、饋線和微波低噪聲放大器放大後與收信本振信號混頻後得到中頻調製信號，經中放放大到一定的信號電平後再經功率中放，放大到上變頻器所需要的功率電平，然後和發信本振信號經上變頻得到頻率為微波的調製信號，再經微波功率放大器放大後經天線發射出去，如圖2(b)所示。中頻轉接採用中頻接口，由於省去了調製、解調器，因而設備比較簡單，但中頻轉接不能上、下話路，不能消除噪聲積累。因此，它實際上只起到增加通信跨距的作用。
（3）微波轉接
這種轉接方式和中頻轉接很相似，只不過前者在微波頻率上放大，後者在中頻上放大。如圖2(c)所示。為了使本站發射的信號不干擾本站的接收信號，需要有一個移頻振盪器，將接收信號為f1的頻率變換為f1'的信號頻率發射出去，移頻振盪器的頻率即等於f1與f1'兩頻率之差。此外，為了克服傳播衰落引起的電平波動，還需要在微波放大器上採用自動增益控制措施。這些電路技術實現起來比在中頻上要困難。但是，微波轉接的方案較為簡單，設備的體積小，中繼站的電源消耗也較少，當不需要上、下話路時，也是一種較實用的方案。
無論數位訊號還是模擬信號，經過長距離傳輸，特別是經一站一站的轉接，將在原始信號上疊加各種噪聲和干擾；而且，由於實際信道的頻帶是有限制的，其信道特性也不會十分理想，因而會引入不同形式的失真，使信號質量下降。對模擬微波中繼通信系統來說，中頻轉接和微波轉接失真較小，再生轉接由於在中繼站內又經過一次調製、解調，因而失真較大；而且隨著轉接站數增加，其失真和噪聲是逐站積累的。因此，模擬微波中繼通信系統一般都採用中頻轉接方案，只有分路站才採用群頻轉接方式。對數字微波中繼通信系統來說，再生電路可以消除噪聲和干擾，避免噪聲的沿站積累。因此，數字微波中繼通信系統一般採用再生轉接。
數字微波發信設備組成
不同的微波中繼站形式由不同的發信設備組成，我們以再生中繼型的微波發信設備為典型進行介紹，其組成見圖3。
圖3 再生中繼型微波發信設備
在發信設備中，信號的調製方式分中頻調製和微波直接調製。數字微波發信設備通常有如下兩種組成方案。
（1）微波直接調製發射機
來自數字終端機的數位訊號經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送到天線振子，由天線發射出去。這種發射機的通用性差。
（2）中頻調製發射機
來自數字終端機的數位訊號經碼型變換後，在中頻調製器中對中頻載頻(中頻載頻一般取70MHz或140 MHz)進行調製，獲得中頻調製信號，然後經過功率中放，把這個已調信號放大到上變頻器要求的功率電平，上變頻器把它變換為微波調製信號，再經微波功率放大器，放大到所需的輸出功率電平，最後經微波濾波器輸出饋送到天線振子，由傳送天線將此信號送出。可見，中頻調製發射機的構成方案與一般調頻的模擬微波機相似，只要更換調製、解調單元，就可以利用現有的模擬微波信道傳輸數字信息。因此在多波道傳輸時，這種方案容易實現數字－模擬系統的兼容。在不同容量的數字微波中繼設備系列中，更改傳輸容量一般只需要更換中頻調製單元，微波傳送單元可以保持通用。因此，在研製和生產不同容量的設備系列時，這種方案有較好的通用性。
勤務(公務)信號採用微波調製方式，把勤務信號直接調製在微波本機振盪源上。在數字調製的載波上進行淺調頻的這種複合調製方式，設備簡單，但多占用主信道的功率和頻帶，不過能在非再生中繼站上、下勤務信號，是目前PDH數字微波最常採用的一種勤務傳送方式。
上變頻以後的微波信號接至帶通濾波器，取出邊帶信號，上變頻後的信號一般屬於弱信號，需經微波功率放大器進行放大。通常要把微波功率放大到瓦級以上，通過分路濾波器送到天線發射。自動電平控制電路把輸出功率維持在合適的電平。
數字微波收信設備組成
數字微波收信設備一般都採用超外差接收方式，如圖4所示。它由射頻系統、中頻系統和解調系統等三大部分組成。來自接收天線的微弱的微波信號經過饋線、微波濾波器、微波低噪聲放大器和本振信號進行混頻，變成中頻信號，再經過中頻放大器放大、濾波後送解調單元實現信碼解調和再生。
圖4 微波收信機組成框圖
射頻系統可以用微波低噪聲放大器，也可以不用微波低噪聲放大器而採用直接混頻方式，前者具有較高的接收靈敏度，而後者的電路較為簡單。天線饋線系統輸出端的微波濾波器是用來選擇工作波道的頻率，並抑制鄰近信道的干擾。
中頻系統承擔了接收機大部分的放大量，並具有自動增益控制的功能，以保證達到解調系統的信號電平比較穩定。此外，中頻系統對整個接收信道的通頻帶和頻率回響也起著決定性作用。
數字調製信號的解調有相干解調和非相干解調兩種方式。由於相干解調具有較好的抗誤碼性能，故在數字微波中繼通信中一般都採用相干解調。相干解調的關鍵是載波提取，即要求在接收端產生一個和傳送端調相波的載頻同頻、同相的相干信號。這種解調方式又叫作相干同步解調。另外，還有一種差分相干解調，也叫延遲解調電路，它是利用相鄰兩個碼元載波的相位進行解調，故只適用於差分調相信號的解調。
圖4僅是一種典型框圖，其中包括了空間分集接收的組成部分。來自天線1的信號經帶通濾波器選出需要的工作頻率信號並抑制其他波道的干擾，然後把有用的信號送至低噪聲放大器。低噪聲放大一般採用微帶混合集成的砷化鎵場效應管放大器，其噪聲性能越優越。
低噪聲放大器是寬頻帶的，所以後面要加抑制鏡頻濾波器以消除鏡頻噪聲。抑制鏡頻濾波器可以用帶通式或帶阻式，要對鏡頻噪聲抑制13～20dB。
兩天饋線來的信號和多徑干擾信號，經兩路相同的濾波、低噪聲放大、混頻、前中放，在相加器中合併。
多徑傳播衰落是數字微波通信必須克服的難題，常採用空間分集(圖4提供了兩重空間分集接收收信方式)和中頻自適應均衡技術配合使用，才能最大限度減低通信中斷機率。
最後，信號經中頻濾波器和主中放輸出。主中放提供較大增益和50dB左右的自動增益控制範圍。
