淺析影響微波通信的主要因素及應對措施

玄緒強

【摘要】? ? 微波在通信過程中受到地理條件和氣候因素的制約， 以及空間電磁波的干擾導致信號幅度隨時間不斷起伏變化、衰落和失真，甚至出現中斷現象一直是微波通信領域中急需解決的問題。本文針對影響微波通信的主要因素進行分析，并針對性地提出了應對的策略。

【關鍵詞】? ? 微波通信? ? 干擾? ? 措施

一、概述

微波通信作為無線通信的主要手段，有著許多獨有的特點。因為其具有很強的生存性、機動性及抗干擾性，架設簡便，目標小，發射功率小，投入費用低，因而廣泛地應用在節點引接、近距離中繼傳輸等場合。

同時，干擾及衰落現象一直是微波通信領域中急需解決的問題。雖然在理論上，干擾現象是不能被徹底清除的，但是通過相關技術手段還是可以實現控制微波通信干擾大小的目的。

二、影響微波傳輸的主要因素

1.電磁信號對微波傳輸的影響。微波通信是無線電通信的一種，用于微波通信的無線電頻率一般在300MHz-300GHz的頻段范圍內， 目前我們常用的微波通信有三個波段，分別是1700-2300MHz， 3400-4200MHz，以及5900-6400MHz。其中，微波中繼站的標準間距為5km左右。對于微波信號的傳輸路徑，通常可以分為傳導藕合和輻射藕合兩種。其中，在射頻電路、多導線的電纜中，一根導線上的干擾可以耦合到其他所有到線上即為傳導耦合;微波信號通過輻射電磁波傳播就是輻射藕合。而相應的微波通信干擾現象也就包括了場線藕合、天線藕合以及線線藕合三種情況。一旦天線接收到干擾源天線或者非目標天線發出的電磁波，就會發生天線間藕合的情況;而當空間內的電磁場經由導線感應而形成的藕合，這種藕合就是場線藕合;最后，線線藕合則是特指兩根平行導線引起的藕合。

2.大氣對微波傳輸的影響。微波中繼通信通常是在距地面5KM以下的對流層實現傳輸的，因此，收信電平受到對流層的影響非常大。波長小于2cm的微波波段，氣體分子諧振易引起對電磁波能量的吸收，通常情況下水蒸氣的最大吸收峰在λ=1.3cm處，氧分子的最大吸收峰則在λ=0.5cm處。而波長小于5cm微波波段，則極易受雨、雪、霧等惡劣天氣的影響，產生散射造成能量損耗。另外，由于大氣層中不均勻氣體的位置，形狀隨機變化，造成折射波、散射波與直射波之間在行段差上存在著隨機變化，進而使接收點上會呈現電磁波振幅和相位的大幅度起伏變化，造成微波傳輸的衰落。

3.多徑衰落對微波傳輸的影響。多徑衰落是指電磁波經不同路徑傳播后，各分量場到達接收端時間不同，按各自相位相互疊加，而使原來的信號產生失真或錯誤。同時大容量微波通信由于所占用的頻帶較寬，各頻率分量在空間衰減程度上有很大的差異，造成合成信號輻度和相位的大幅度失真，從而產生頻率選擇性衰落。隨著大容量數字微波通信在通信領域的使用，數字微波通信經多徑傳輸后，衰落情況非常嚴重。

三、常用的幾種抗干擾衰落措施

1.改進電路設計。在有關微波通信的電子設備中，包括相應的電氣設備設計，都需要控制電路回路的面積，并且在保證性能的前提下盡量減小回路面積。因為復雜的電路回路是引發共模干擾和差模干擾的重要的原因之一。復雜的電路回路會產生感應電動勢，進而引起設備之間的相互擾動造成磁場耦合。為此，必須減少電路回路的面積，進而降低感應電動勢的危害性，最終控制微波通信干擾。

2.分集接收。所謂分集接收就是在若干支路上接收相互間相關性很小的載有統一消息的信號，然后通過合并技術再將各個支路信號合并輸出，以便使接收端衰落的影響得以減小。常用的分集接收有空間分集和頻率分集，因頻率分集接收頻段利用率低，一般不采用，常用的是空間分集接收[1]。空間分集接收是利用架設在不同高度上的兩付或以上的天線，接收同一頻率的高頻信號，以達到克服衰落的目的。空間分集還有一種變化形式為極化分集。它利用在同一地點兩個極化方向相互正交的天線發出的信號可以呈現不相關的衰落特性進行分集接收，即在收發端天線上安裝水平、垂直極化天線就可以把得到的兩路衰落特性不相關的信號進行極化分集。

3.實行必要的阻抗匹配。在高頻電子線路中，相鄰近的導線一旦出現線線方向相反和通電電流值相等的現象，就非常可能在相同的外界環境下，相互抵消了各自產生的磁場。對于微波通信領域來說，尤其是具有重要作用但是存在干擾風險的設備，可以根據高頻電子線路中的規律，在信號傳輸中應用雙線的方式，該方式有助于電磁干擾的抵消。同時，當設備中外部導線的長度不小于微波四分之一波長情況時，就應當對線路實行必要的阻抗匹配，來達到防止駐波現象出現的效果，并且避免微波通信強干擾問題的形成。

4.自適應均衡技術。所謂均衡就是接收端的均衡器產生與信道特性相反的特性，用來抵消信道的時變多徑傳播特性引起的干擾，即通過均衡器消除時間和信道的選擇性。均衡有兩個基本途徑：一是頻域均衡，它使包含均衡器在內的的整個系統的總傳輸特性滿足無失真傳輸的條件。它往往是分別校正幅頻特性和群時延特性，通常模擬通信多采用頻域均衡。二是時域均衡就是直接從時間相應考慮，使包含均衡器在內的整個系統的沖擊響應滿足無碼間串擾的條件一般數字通信多采用時域均衡。

四、結語

在實際工作中，經過長期觀察發現，在微波通信中，不能僅僅使用一種抗衰落措施，應同時結合使用多種抗衰落措施。例如在微波干線上使用空間分集，但在站距小于30Km時，可以不用空間分集，因為此時站距短，空間損耗小，有足夠的衰落儲備，空間衰落不易發生。另外，盡量不使用頻率分集和環路白愈網作為主要的抗衰落措施，因這樣會浪費網絡資源，特別是頻率分集，用兩個頻率傳送一個信號，造成頻率利用率低。

在其它抗衰落措施的效果不明顯時，在某些斷面非常差的微波站和某些特別重要的微波站，應使用環路自愈網。在各微波站的設備上安裝頻域自適應的均衡器和時域自適應均衡器，將各種抗衰落措施結合起來使用，可減少微波傳輸中不利影響，提高傳輸的穩定性。

參? 考? 文? 獻

[1]李茜.減少微波傳輸衰落的措施. 山西焦煤科技