传输与接入考试微波中继通信

13.1 微波中继通信

微波通信是在第二次世界大战后开始使用的一种无线电通信技术，经过50年的发展，已经获得广泛的应用。当微波通信用于地面上远距离长途通信时，需要采用中继（接力）传输方式，称为微波中继（接力）通信，分为模拟微波中继通信和数字微波中继通信两类。模拟微波中继通信早巳发展成熟，并逐渐被数字微波中继通信取代；数字微波中继通信已成为一种重要的传输手段，并与卫星通信、光纤通信一起作为当今三大传输手段。

13.1.1 微波中继通信的概念

微波中继通信是利用微波作为载波并采用中继（接力）方式在地面上进行的无线电通信。微波频段的波长范围为lm?ltnm,频率范围为300MHz?300GHz,可细分为特高频（UHF)频段/分米波频段、超高频（SHF)频段/厘米波频段和极高频（EHF)频段/毫米波频段。由于卫星通信实际上是在微波频段采用中继（接力）方式通信，不过其中继站设在卫星上而已，所以，为了与卫星通信区分，这里所说的微波中继通信是限定在地面上的。

A,B两地间的远距离地面微波中继通信系统的中继示意图如图13-1所示。

对于地面上的远距离微波通信，采用中继方式的直接原因有两个：

一是微波传播具有视距传播特性，即电磁波沿直线传播，而地球表面是个曲面，因此若在两地间直接通信，因天线架高有限，当通信距离超过一定数值时，电磁波传播将受到地面的阻挡。为了延长通信距离，需要在通信两地之间设立若干中继站，进行电磁波转接。

二是微波传播有损耗，在远距离通信时有必要采用中继方式对信号逐段接收、放大和发送。

世界上最早的模拟微波中继通信系统是第二次世界大战后期美国贝尔研究所建立的TDX系统（4GHz频段的调频系统），1947年贝尔研究所又研制了数字微波中继通信系统TD*2。20世纪60年代末，日本投入了世界上最早的商用数字微波中继通信系统，20世纪70年代以来，数字微波中继通信发展迅速，日本、美国、意大利、加拿大、法国、英国和挪威等都进行了大量研究、开发和应用工作。我国在20世纪50年代开始研制并使用模拟微波中继通信系统，20世纪70年代研制并使用数字微波中继通信系统并进行技术引进和开发。目前，世界上许多都把微波中继通信作为其通信网的主要传输手段之一。

微波中继通信主要用来传送长途电话信号、宽频带信号（如电视信号)、数据信号、移动通信系统基地站与移动业务交换中心之间的信号等，还可用于通向孤岛等特殊地形的通信线路.以及内河船舶电话系统等移动通信的入网线路。微波中继通信在军事上可构成专向通信(如陆军师团指挥所之间，海军、空军的基地、场站之间等），或用于野战通信网的干线通信和支线通信。

微波中继通信有以下特点。

(1)通信频段的频带宽，微波频段占用的频带约300GHz,而全部长波、中波和短波频段占有的频带总和不足30MHz,前者是后者的10000多倍，占用的频带越宽，可容纳同时工作的无线电设备越多，通信容量也越大。一套短波通信设备一般只能容纳几条话路同时工作，而一套微波通信设备可以容纳几千甚至上万条话路同时工作，或传输电视图像信号等宽频带信号。

(2)受外界千扰的影响小。工业干扰、天电干扰及太阳黑子的活动对微波频段通信的影响小（当通信频率高于100MHz时，这些干扰对通信的影响极小)，但它们严重影响短波以下频段的通信。因此，微波中继通信较稳定和可靠。

(3)通信灵活性较大，微波中继通信采用中继方式，可以实现地面上的远距离通信，并且可以跨越沼泽、江河、湖泊和高山等特殊地理环境。在遭遇地震、洪水、战争等灾祸时，通信的建立、撤收和转移都较容易，这些方面比电缆通信具有更大的灵活性。

(4)天线增益髙、方向性强，当天线面积给定时，天线增益与工作波长的平方成反比，由于通信的工作波长短，因而容易制成高增益天线，降低发信机的输出功率。另外，微波电磁波具有直线传播特性.可以利用微波天线把电磁波聚集成很窄的波束，使微波天线具有很强的方向性，减少通信中的相互干扰。

(5)投资少、建设快。在通信容量和质量基本相同的条件下，按话路公里计算，微波中继通信线路的建设费用不到同轴电缆通信线路的一半，还可以节省大量有色金属，建设周期也比后者短。

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