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数字微波线路

       一条数字微波通信线路由两端的终端站、若干中继站和电波的传播空间所构成,其中中继站根据对信号的处理方式不同又分为中间站和再生中继站。再生中继站又包括上下话路和不上下话路两种结构。此外在两条及两条以上微波线路交叉点上的微波站又称为枢纽站。图38示意了一条数字微波中继通信线路的典型组成结构。
数字微波中继线路组成
图38    数字微波中继线路的组成
1. 中继方式
       微波中继站的中继方式可以分成直接中继(射频转接)、外差中继(中频转接)、基带中继(再生中继)三种中继方式。不同的中继方式的微波系统构成是不一样的。图39中中间站的中继方式可以为直接中继和中频转接,枢纽站为再生中继方式且可以上下话路。
       直接中继最简单,仅仅是将收到的射频信号直接移到其他射频上,无须经过微波-中频-微波的上下变频过程,因而信号传输失真小,这种方式的设备量小、电源功耗低,适于不须上下话路的无人值守中继站,其基本设备如图39所示。
直接中继方式
图39  直接中继方式
       外差中继是将射频信号进行中频解调,在中频进行放大,然后经过上变频调制到微波频率,发送到下一站,其基本设备如图40所示。
外差中继方式
图40    外差中继方式
       基带中继是三种中继方式中最复杂的,如图41所示,它不仅需要上下变频,还需要调制解调电路,因此基带中继可以上下话路.同时由于数字信号的再生消除了积累的噪声,传输质量得到保证。因此基带中继是数字微波中继通信的主要中继方式。一般在一条微波中继线上,可以结合使用三种中继方式。
2. 微波站系统结构
       微波站是数字微波线路的组成部分,数字微波线路的端站和枢纽站一般具有中频的数字调制解调设备。典型数字微波端站由微波天线、射频收发模块、基带收发部分、传输接口等部分组成。如图42是一个典型的数字微波端站组成框图。
基带中继方式
图41   基带中继方式
(1)双工器
       微波通信站都有接收和发射两套系统,为了节省设备,通常收发系统都连到同一个天线上去,这就是公用收发天线系统。在图10.42中,双工器的作用是将发送和接收的信号分隔开,即从天线接收到的信号经过双工器后进入接收设备而不通向发送设备,发送信号经过双工器后直接经过天线发射出去而不通向接收设备。
数字微波端站
图42  数字微波端站
(2) 波道滤波器
       波道是指无线通信设备的不同射频通道。在微波通信中,经常将一段微波频段分成若干波道,每个微波中继站使用若干波道。上图中是一备一波道的系统,实际上占用两个波道。
        波道滤波器的作用是分隔各个波道的信号,避免造成波道间干扰。另外,由于环行器的隔离度一般为20〜30dB,波道滤波器进一步减少了波道间干扰。
(3) 微波收信机
       微波收信机多釆用超外差式接收机结构。通过本振与接收的微波信号进行混频,得到固定中频的信号,然后对中频进行放大和滤波,供解调用。由于釆用固定中频,设备在中频以下部分是通用的,因此,设备可以具有重用性。典型的微波收信机如图43所示。
微波收音机
图43  微波收音机
(4)微波发信机
        典型的微波发信机如图44所示。
        不同的中继站形式有不同的发信设备组成方案.下面以外差式微波发信设备为典型简单介绍一下。在发信设备中,信号的调制方式可分为中频调制和微波直接调制,目前的微波中继系统中大多采用中频调制方式,这样可以获得较好的设备兼容性。
       中频信号是已经经过调制的信号,上变频器将中频信号搬移到指定的微波波道上,然后经过微波功放放大,经天线发送出去。这里的勤务信号经过浅调频的方式将信号调制在载波上,由于微波频率高,浅调频的方式对载波的影响很小,因此几乎不影响上变频器的工作。上变频后的信号功率很小,通常要把微波信号功率放大到瓦级以上,通过分路滤波器送到天线发送出去,为了保持末级功放不超出直线工作范围,要用自动增益控制电路把输出维持在合适的电平。
微波发信机
图44  微波发信机
(5) 调制与解调设备
       调制是将数字基带信号调制到中频信号,解调是将中频信号解调为数字基带信号。在数字微波通信中,为了提高频谱利用率,经常采用高频谱利用率的调制方式。常用的调制方式有DQPSK、8PSK、16QAM、64QAM、9QPR等,解调一般采用相干解调方式。
(6) 无损伤切换
        在数字微波系统中,为了提高系统的可靠性,对抗信道衰落,改善系统误码性能,大多釆用波道备份方式,无损伤切换是保证主用设备与备用设备切换的关键。对无损伤切换的两个基本要求是:切换前主备用波道间的时变时延和残留固定时延能快速均衡,保证主备用码流对齐;即使在快衰落下.全部切换过程必须在门限误码率到来之前完成。
图44  微波发信机