微波通信系統(tǒng)發(fā)射機技術的發(fā)展與應用研究

蔣開朗

摘? ?要：微波通信技術在各個領域中被廣泛運用，隨著我國科學技術不斷發(fā)展，微波通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出高效率、低成本的發(fā)展趨勢，推動我國通信行業(yè)的快速發(fā)展。在微波通信系統(tǒng)的發(fā)展中，對微波通信質(zhì)量和效率有著直接影響的是發(fā)射機，要想實現(xiàn)微波通信系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展，需要注重微波通信系統(tǒng)發(fā)射機技術的運用。文章分析微波通信系統(tǒng)的發(fā)射機技術，為相關人員提供參考。

關鍵詞：微波通信系統(tǒng);發(fā)射機技術;通信質(zhì)量

微波通信系統(tǒng)被廣泛地運用，其分為衛(wèi)星通信系統(tǒng)、地面微波中繼通信系統(tǒng)等多個形式。每一種系統(tǒng)形式都有著不同的數(shù)字信號發(fā)射頻率，但微波通信系統(tǒng)發(fā)射機的內(nèi)部結(jié)構相同，一旦發(fā)射機出現(xiàn)問題，微波通信系統(tǒng)所發(fā)出的數(shù)字信號質(zhì)量不佳，將影響整個通信事業(yè)的發(fā)展[1]。因此要注重微波通信系統(tǒng)發(fā)射機技術的發(fā)展。

1? ? 微波通信系統(tǒng)概念和特征分析

1.1? 微波通信系統(tǒng)概念

微波通信系統(tǒng)作為國家通信網(wǎng)絡中的重要通信手段，能夠利用微波實現(xiàn)容量大、質(zhì)量好以及超遠距離的通信。微波通信被廣泛運用在多個頻段中，即L，S，C，X諸頻段。微波在空中傳播特征與光波相近，通過直線方式進行數(shù)字信號的傳播。為了實現(xiàn)超遠距離的傳播，需借助中繼站實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)。微波數(shù)字信號具有頻率高、波長短的特性，一旦遇到阻擋時，數(shù)字信號就會被阻斷，影響數(shù)字信號的傳輸，通過微波通信接力的方式可以實現(xiàn)數(shù)字信號的有效傳播[2]。

1.2? 微波通信系統(tǒng)特征分析

1.2.1? 微波穿透高空電離層

微波穿透高空電離層的特性在衛(wèi)星通信領域有著重要的作用，同時也在宇航通信中有所運用。而微波不能被電離層所反射，微波的地面通信距離較短，要想實現(xiàn)超遠距離的通信，需借助中繼站完成，且微波站和微波站之間不能存在障礙物，不然會影響微波數(shù)字信號的傳播。

1.2.2? 微波波長短

微波的光束具有較強定向性，分辨能力較強，對于雷達、導航等領域的運用有著至關重要的作用。同時，微波具有較強的穩(wěn)定性，受其他因素的影響較小，可以實現(xiàn)數(shù)字信號的穩(wěn)定傳輸。

1.2.3? 微波儲存的信息量大

目前，大部分的通信都采用微波作為載波，主要原因是微波的頻帶較大，能夠存儲大量的信息。另外，微波不易受到電磁的干擾，其能夠在較短的時間內(nèi)完成數(shù)字信號的傳輸。

2? ? 微波通信系統(tǒng)發(fā)射機的實現(xiàn)方式

2.1? 微波直接調(diào)制發(fā)射機

微波直接調(diào)制發(fā)射機是微波通信系統(tǒng)常用的一種發(fā)射機，主要由微波振蕩器、微波調(diào)制器、微波功放、微波濾波器以及轉(zhuǎn)碼器等部分組成，如圖1所示。數(shù)字終端機會發(fā)射出相應的數(shù)字信碼，數(shù)字信碼需經(jīng)過碼型變化，并輸送到微波調(diào)制器中。將其進行調(diào)制后，輸送到微波功放部分，經(jīng)由微波濾波器將數(shù)字信碼反饋到天線上，由天線將數(shù)字信號發(fā)射出去。這種微波通信系統(tǒng)發(fā)射機的運行原理較為簡單。一旦發(fā)射頻率處于較高的頻率時，微波直接調(diào)制發(fā)射機中微波功放設備的操作難度較大，而且在一個系列產(chǎn)品多種設備的場合下，微波直接調(diào)制發(fā)射機的通用性較差[3]。

2.2? 中頻調(diào)制發(fā)射機

中頻調(diào)制發(fā)射機是微波通信系統(tǒng)中另一種發(fā)射機，其主要由中頻振蕩器、中頻調(diào)制器、碼型變換、功率中放等部分組成，在中頻調(diào)制發(fā)射機還包含上變頻器、微波本振、微波功放以及微波濾波器等部分，如圖2所示。數(shù)字終端機會發(fā)射出相應的數(shù)字信碼，數(shù)字信碼需經(jīng)過碼型變化輸送到中頻調(diào)制器中，對其進行調(diào)制，進而獲得中頻調(diào)制后的信號，并將該信號輸送到功率中放中，將已調(diào)制的信號進行放大，直達到上變頻器所要求的功率電平。再經(jīng)由上變頻器將數(shù)字信號進行變換，轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ㄕ{(diào)制信號，經(jīng)由微波功率放大器將其放大，達到輸出所需要的功率電平時停止，最終將其經(jīng)由微波濾波器反饋到天線上并發(fā)射出去。中頻調(diào)制發(fā)射機的數(shù)字信號發(fā)射運行原理與一般調(diào)頻的模擬微波發(fā)射機相近。要想實現(xiàn)利用現(xiàn)有的模擬微波信道傳輸數(shù)字信號，其只需要更換調(diào)制、解調(diào)單元達到上述目的。中頻調(diào)制發(fā)射機能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字模擬系統(tǒng)的兼容，適用于多波道傳輸。在不同容量的數(shù)字微波中繼設備系列中，只需要更改中頻調(diào)制單元，就可以實現(xiàn)傳輸容量，且后續(xù)的微波發(fā)送單元不必更改，保持通用[4]。由此可以說明中頻調(diào)制發(fā)射機具有良好的通用性，能夠被廣泛運用。

3? ? 微波通信系統(tǒng)發(fā)射機的主要性能指標

3.1? 工作頻段

微波通信系統(tǒng)發(fā)射機的工作頻段范圍較寬，為1～40 GHz。一般來說，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機工作頻率越高，其所獲得通頻帶越寬、通信容量越大。但是微波通信系統(tǒng)的天線設備越具有較強的方向性，天線的體積重量就越小。一旦微波通信系統(tǒng)發(fā)射機工作頻率過高時，天線設備所發(fā)射的數(shù)字信號對于霧、雨或雪的吸收能力越強，進而造成了數(shù)字信號的損耗，使得天線設備所發(fā)射的數(shù)字信號出現(xiàn)噪聲，隨著天線設備所發(fā)射的數(shù)字信號頻率越高，噪聲越大。因此，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機工作頻率超過12 GHz時，需要注重天線設備所發(fā)射的數(shù)字信號對水蒸氣的吸收問題，這種數(shù)字信號損耗會隨著頻率的增加而增加。若是工作頻率達到22 GHz，空氣中的水蒸氣與天線設備發(fā)射的信號產(chǎn)生諧振時，數(shù)字信號的損耗達到峰值[5]。

微波通信系統(tǒng)發(fā)射機的發(fā)射功率主要與通話路數(shù)、頻帶有著直接相關性。要想保證微波通信質(zhì)量，需確保發(fā)信功率較高。另外，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機的發(fā)射功率也同多徑衰落、站址選擇等因素有關。在短距離微波通信中，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機的發(fā)射功率較小，只需要幾十兆瓦到幾百兆瓦功率，一旦進行超長距離微波通信時，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機的發(fā)射功率較大，需要幾瓦量級。

3.2? 頻率穩(wěn)定度

微波通信對于頻率穩(wěn)定度有著一定的要求，頻率穩(wěn)定度則需要依據(jù)通信制式及對通話質(zhì)量的要求而確定。目前，數(shù)字微波通信系統(tǒng)中所采用的通信制式為相移鍵控（Phase Shiftkeying，PSK）調(diào)制方式。一旦微波通信系統(tǒng)發(fā)射機的頻率發(fā)生漂移現(xiàn)象，則會使得信號解調(diào)過程出現(xiàn)誤差，進而影響整個數(shù)字信號的傳輸，造成有效信號下降，大量累積誤碼，影響微波通信質(zhì)量。微波通信系統(tǒng)發(fā)射頻率穩(wěn)定性取決于本機振蕩器的頻率穩(wěn)定度。當前，微波通信系統(tǒng)發(fā)射機中所采用的微波介質(zhì)材料性能有所提升，其具有電路簡單、噪聲小、雜頻干擾小的優(yōu)勢，使其被廣泛地運用在微波通信系統(tǒng)發(fā)射機中[6]。

3.3? 諧波抑制度

在微波通信系統(tǒng)發(fā)射機中設置該指標，既要考慮數(shù)字微波通信系統(tǒng)本身存在的各種干擾，還要充分考慮衛(wèi)星通信系統(tǒng)、模擬通信系統(tǒng)所帶來的感染，因此，需要在微波通信系統(tǒng)發(fā)射機中設置科學合理的工作頻段，另外，在必要時，可以采取相應的防護措施。

3.4? 通頻帶寬度

在微波通信系統(tǒng)的發(fā)信信道上的各個構件，都需要具有寬頻帶的特性，僅濾波器除外。針對發(fā)信信道上的大功率微波放大器需求，其覆蓋兩個工作波段，而其他上變頻器和微波小信號功率放大器設置寬帶，滿足微波通信系統(tǒng)的寬頻帶需求，確保數(shù)字信號的存儲容量大。

4? ? 結(jié)語

微波通信系統(tǒng)發(fā)射機在微波通信系統(tǒng)中占據(jù)著重要的位置，是整個通信系統(tǒng)的基礎。為了提升微波通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量，需要注重發(fā)射機技術的要運用，對發(fā)射機的各項工作指標進行設計，同時還要選擇合適的材料，確保發(fā)射機的使用年限，提升發(fā)射機的工作質(zhì)量，保證微波通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量，實現(xiàn)通信行業(yè)的快速發(fā)展。

[參考文獻]

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[3]田耕，鄭光華.固態(tài)雷達發(fā)射機的關鍵技術研究[J].數(shù)字通信世界，2019（5）：63-64.

[4]彭鐵雁.全數(shù)字寬帶微波發(fā)射機及其控制方法[J].通訊世界，2019（4）：71-72.

[5]畢欣.淺析數(shù)字電視發(fā)射機及其技術[J].科技經(jīng)濟導刊，2017（16）：106.

[6]武藝.數(shù)字電視發(fā)射機技術分析[J].新媒體研究，2016（23）：40-41.