微波通信系统主要设备

数字微波中继通信系统中继站的转接方式和模拟微波相似，可以分为:再生转接、中频转接和微波转接三种。

(1)再生转接

载频为f1的接收信号经天线、馈线和微波低噪声放大器放大后与接收机的本振信号混频，混频输出为中频调制信号，经中放后送往解调器，解调后信号经判决再生电路还原出信码脉冲序列。此脉冲序列又对发射机的载频进行数字调制，再经变频和功率放大后以f1'的载频经由天线发射出去，如图2(a)所示。这种转接方式采用数字接口，可消除噪声积累，也可直接上、下话路，是目前数字微波通信中最常用的一种转接方式。采用这种转接方式时微波终点站和中继站的设备可以通用。

(2)中频转接

载频为f1的接收信号经天线、馈线和微波低噪声放大器放大后与收信本振信号混频后得到中频调制信号，经中放放大到一定的信号电平后再经功率中放，放大到上变频器所需要的功率电平，然后和发信本振信号经上变频得到频率为微波的调制信号，再经微波功率放大器放大后经天线发射出去，如图2(b)所示。中频转接采用中频接口，由于省去了调制、解调器，因而设备比较简单，但中频转接不能上、下话路，不能消除噪声积累。因此，它实际上只起到增加通信跨距的作用。

(3)微波转接

这种转接方式和中频转接很相似，只不过前者在微波频率上放大，后者在中频上放大。如图2(c)所示。为了使本站发射的信号不干扰本站的接收信号，需要有一个移频振荡器，将接收信号为f1的频率变换为f1'的信号频率发射出去，移频振荡器的频率即等于f1与f1'两频率之差。此外，为了克服传播衰落引起的电平波动，还需要在微波放大器上采用自动增益控制措施。这些电路技术实现起来比在中频上要困难。但是，微波转接的方案较为简单，设备的体积小，中继站的电源消耗也较少，当不需要上、下话路时，也是一种较实用的方案。

无论数字信号还是模拟信号，经过长距离传输，特别是经一站一站的转接，将在原始信号上叠加各种噪声和干扰;而且，由于实际信道的频带是有限制的，其信道特性也不会十分理想，因而会引入不同形式的失真，使信号质量下降。对模拟微波中继通信系统来说，中频转接和微波转接失真较小，再生转接由于在中继站内又经过一次调制、解调，因而失真较大;而且随着转接站数增加，其失真和噪声是逐站积累的。因此，模拟微波中继通信系统一般都采用中频转接方案，只有分路站才采用群频转接方式。对数字微波中继通信系统来说，再生电路可以消除噪声和干扰，避免噪声的沿站积累。因此，数字微波中继通信系统一般采用再生转接。

数字微波收信设备一般都采用超外差接收方式，如图4所示。它由射频系统、中频系统和解调系统等三大部分组成。来自接收天线的微弱的微波信号经过馈线、微波滤波器、微波低噪声放大器和本振信号进行混频，变成中频信号，再经过中频放大器放大、滤波后送解调单元实现信码解调和再生。

射频系统可以用微波低噪声放大器，也可以不用微波低噪声放大器而采用直接混频方式，前者具有较高的接收灵敏度，而后者的电路较为简单。天线馈线系统输出端的微波滤波器是用来选择工作波道的频率，并抑制邻近信道的干扰。

中频系统承担了接收机大部分的放大量，并具有自动增益控制的功能，以保证达到解调系统的信号电平比较稳定。此外，中频系统对整个接收信道的通频带和频率响应也起着决定性作用。

数字调制信号的解调有相干解调和非相干解调两种方式。由于相干解调具有较好的抗误码性能，故在数字微波中继通信中一般都采用相干解调。相干解调的关键是载波提取，即要求在接收端产生一个和发送端调相波的载频同频、同相的相干信号。这种解调方式又叫作相干同步解调。另外，还有一种差分相干解调，也叫延迟解调电路，它是利用相邻两个码元载波的相位进行解调，故只适用于差分调相信号的解调。

图4仅是一种典型框图，其中包括了空间分集接收的组成部分。来自天线1的信号经带通滤波器选出需要的工作频率信号并抑制其他波道的干扰，然后把有用的信号送至低噪声放大器。低噪声放大一般采用微带混合集成的砷化镓场效应管放大器，其噪声性能越优越。

低噪声放大器是宽频带的，所以后面要加抑制镜频滤波器以消除镜频噪声。抑制镜频滤波器可以用带通式或带阻式，要对镜频噪声抑制13~20dB。

两天馈线来的信号和多径干扰信号，经两路相同的滤波、低噪声放大、混频、前中放，在相加器中合并。

多径传播衰落是数字微波通信必须克服的难题，常采用空间分集(图4提供了两重空间分集接收收信方式)和中频自适应均衡技术配合使用，才能最大限度减低通信中断概率。

最后，信号经中频滤波器和主中放输出。主中放提供较大增益和50dB左右的自动增益控制范围。

模拟微波设备已基本被数字微波设备所替代，我们就以终端站结构的数字微波设备组成为例来介绍微波各设备的主要作用。数字微波通信是用微波作为载体传输数字信息的一种通信方式。它兼有数字通信和微波通信两者的优点。

① 数字信号可以"再生"，因此中继段上的线路噪声不会随中继站数的增加而积累，提高了抗干扰性。

② 由于数字微波传输的是数字信号，因而便于与数字程控交换机连接，不需经数/模、模/数转换设备，可组成传输与交换一体化综合数字通信网。

③ 保密性强，易于进行加密处理。

④ 体积小、重量轻、功耗低、设计调整方便。

一条数字微波中继通信线路可长达几千公里，组成此通信线路的设备主要分以下几大部分(如图1所示):

① 用户终端:指直接为用户所使用的终端设备，如:电话机、电传机、计算机等。

② 交换机:设置在电信部门，用户可通过交换机进行呼叫连接，建立起整个的通信电路，这种交换机可以是模拟交换机，也可以是数字交换机。

③ 数字终端复用设备(即数字终端机)等，其基本功能是把来自交换机的多用户音频模拟信号变换成时分多路数字信号，以及把由解调器收到的多路数字信号反变换为音频模拟信号，送到交换机至用户端。

不同的微波中继站形式由不同的发信设备组成，我们以再生中继型的微波发信设备为典型进行介绍，其组成见图3。

在发信设备中，信号的调制方式分中频调制和微波直接调制。数字微波发信设备通常有如下两种组成方案。

(1)微波直接调制发射机

来自数字终端机的数字信号经码型变换后直接对微波载频进行调制。然后，经过微波功放和微波滤波器馈送到天线振子，由天线发射出去。这种发射机的通用性差。

(2)中频调制发射机

来自数字终端机的数字信号经码型变换后，在中频调制器中对中频载频(中频载频一般取70MHz或140 MHz)进行调制，获得中频调制信号，然后经过功率中放，把这个已调信号放大到上变频器要求的功率电平，上变频器把它变换为微波调制信号，再经微波功率放大器，放大到所需的输出功率电平，最后经微波滤波器输出馈送到天线振子，由发送天线将此信号送出。可见，中频调制发射机的构成方案与一般调频的模拟微波机相似，只要更换调制、解调单元，就可以利用现有的模拟微波信道传输数字信息。因此在多波道传输时，这种方案容易实现数字-模拟系统的兼容。在不同容量的数字微波中继设备系列中，更改传输容量一般只需要更换中频调制单元，微波发送单元可以保持通用。因此，在研制和生产不同容量的设备系列时，这种方案有较好的通用性。

勤务(公务)信号采用微波调制方式，把勤务信号直接调制在微波本机振荡源上。在数字调制的载波上进行浅调频的这种复合调制方式，设备简单，但多占用主信道的功率和频带，不过能在非再生中继站上、下勤务信号，是目前PDH数字微波最常采用的一种勤务传送方式。

上变频以后的微波信号接至带通滤波器，取出边带信号，上变频后的信号一般属于弱信号，需经微波功率放大器进行放大。通常要把微波功率放大到瓦级以上，通过分路滤波器送到天线发射。自动电平控制电路把输出功率维持在合适的电平。