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微波通信的特点与微波通信的发展

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发表于 2015-7-6 18:33:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
微波通信的特点
微波,一般是指波长比1米更短的无线电波,频率在300兆赫以上。这种天线电波的传播特点是沿直线前进的。它不像中波和长波,可以沿地球表面传播,也不像短波可以经电离层反射传播到地球上较远的距离处,因而只能在视线范围内才能收到。为了组织长距离的通信,必须沿线每隔50公里左右设置一个微波中继站,把一方的信号转发到另一方,见图1。这种传输方式,就像田径赛中的接力赛跑一样,把棒(信号)从一端传送到另一端,所以微波中继通信也叫做微波接力通信。

微波接力电路

微波接力电路


微波通信有下列优点:
1)由于使用的频率高,频宽就比较大,因此在一个通信波段中能通许多路电话或电视。常用的微波通信波段有下面几个:352~420兆赫;1700~2300兆赫;3600~4200兆赫;5850~8500兆赫。每个波段可以分成6~8个波道。在352~420兆赫波段中每一波道可以组织8~12路电话,在1700~2300兆赫波段中每一波道可以组织120路电话;在3600~4200兆赫波段中每一波道可以组织600路电话;在5850~8500兆赫波段中每一波道可以组织2500路电话。这样,在一个波段中,有可能通几万路电话。
2)由于频带宽阔,因此微波电路能够担当特殊的任务,如传送电视节目(黑白电视或彩色电视)、雷达信号(景象或控制信号)等,这些信号要求宽达10兆赫的频带。
3)在微波波段中没有天电和工业干扰,不像短波那样由于电离层的扰动而产生讨厌的衰落,也不像有线通信那样受自然气候的影响。因此微波通信的传输质量比较高,也比较稳定。
4)由于波长短,天线的增益就比较大,一般抛物面天线的增益达到30分贝,大型喇叭抛物面天线的增益达到40分贝左右。由于天线增益大,发射功率可以低一些,在发射机结构上也方便一些。
5)既然微波沿直线传播,天线的方向性也比较强,而传播距离又只限制在视线范围内,因此只有在预定通信方向和预定通信距离附近的一个狭小区域内能收到稳定的信号,同时由于一个通信方向上有几个波道,而一个波道中又有许多路电话,在这样的通信系统中,要**是非常困难的,因此微波通信具有较高的保密性。
6)微波线路实际上并没有一条跨在两站间的“线路”,它是“无线”的,因此具有翻山过岭、横渡江河的本领,建设迅速,投资较省。另一方面,由于微波通信不用金属线路,可以节省大量有色金属。
由于微波通信有这许多优点,因此近来许多国家都在迅速发展微波通信技术,不单是通信部门应用它,而且国防、石油、电力、铁道等部门也广泛应用。

微波通信机的工作过程
上面已谈到,一个波道可以通很多路电话。一般多路电话是按频率划分原理实现的。利用载波电话机把话音电流经过多次调幅,使每路电话分别置在不同频带里,然后汇合一起送入微波通信系统中。在微波通信系统中,先把这些信号电流再调制(调频),分成波道,以后还经过放大、混频等步骤,送到天线发射出去。图2a表示了微波发送机的工作过程。接收时,微波信号先经过滤波器分开各波道,然后混频,得出中频,再经中频放大、限幅、鉴频、放大等步骤,输出到载波电话机设备,分成一路一路的电话,见图2b。

微波通信机的工作过程

微波通信机的工作过程


在中间站把接收的信号放大,然后再发出去。中间站的工作方式基本上有两种。一种是中频转接,在放大前先把频率降低,以便减少放大时产生的频率失真,图3a表示了这种中间站的工作过程。在这图中可以看到,有些地方与超外差收音机的工作原理相似。接收的微波信号用滤波器分开各波道,然后混频,得到中频然后放大。放大后的电流又经一次混频,变成高频,通过滤波器送到天线。两次混频共用一个本机振荡器。接收混频时,由于要把频率偏移一下,使发送频率与接收频率不同,以减少干扰,所以送入接收混频器的振荡电流先经过一次混频,得出一个频率较低的本机振荡电流,为此采用了偏移振荡器和偏移混频器。
例如本机振荡器的频率为f,偏移振荡器的频率为fp,接收频率为f1,那末经偏移混频后得出f-fp的振荡电流,与接收频率混频后得f1-(f-fp)的中频。这个中频经发送混顿器后,便可得出f+〔f1-(f-fp)〕=f1+fp=f2的发送频率。这种转接方式要经过几次变频,增加了噪音和失真。最好是高频转接,即不经过变频,转接时,直接用高频放大。以往,由于一般电子管不适合微波放大,高频转接有困难。现在采用行波管已解决了这个问题。图3b是采用行波管放大的高频转接工作过程。很明显,这种方式只要经过一次频移,简单多了。

微波中间站的工作方式

微波中间站的工作方式


微波通信的发展
近来,微波通信的发展倾向是提高电路的通信能力,延长通信距离,提高可靠性和小型化。现在有些微波机每个波道的容量已由几年前的12O路增加到2500路,通信距离也由2500公里延长到6500公里。
在可靠性方面,目前一般收信管的寿命已达到20,000个小时以上,调速管也已延长到20,000小时。采用晶体管后,寿命就更长了。
小型化的主要途径是采用半导体二极管和三极管,插入式部件,印刷电路等等。
行波管放大是微波机制造的发展方向之一。以往行波管又大又笨重。现在从电磁式改为永磁式,2磅重的行波管的性能与1956年50磅重的相同。静电聚焦的行波管只有半公斤重。由于利用半导体,电源的消耗也小了,因此利用太阳能的可能性就很大。
减低噪声是一个很重要的问题。目前在实验室中已制出了噪声系数只有3.7分贝的行波管,专供微波低噪声放大用。在实际应用中的低噪声行波管,在增益为10—16分贝情况下,噪声系数小于10分贝。如果采用量子放大器、参量放大器,噪声系数将接近于零。这种放大器目前已在散射通信中应用。

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发表于 2015-12-21 21:07:59 | 显示全部楼层
学习了   这些基础知识     最好能有实际设备原理图
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