【正文】 erface and other auxiliary circuits. The first chapter describes what about the concept of digital microwave munications, features and system ponents, and introduces about digital microwave munication system ponents. The second chapter describes in detail about several digital microwave relay munication relay method, laying the groundwork for subsequent chapters. The third chapter tells about the writing equipment and digital microwave equipment, key performance indicators sent. Chapter IV describes in detail prepared to receive equipment and digital microwave equipment, digital microwave prepared to receive a variety of performance indicators. Chapter V describes what digital microwave antenna equipment, including microwave munication equipment requirements on the antenna, antenna gain and antenna pattern. Chapter VI of the position of the digital modulation and digital modulation devices of the main performance equipment, but also affect the modulation of nonideal device performance factors. Chapter VII of the digital demodulation device digital demodulation device main performance digital demodulation device group Into. Chapter VIII, Summary of the design. Keywords: relay munications, relay mode, circuit analysis, equipment, position, performance. 5 第一章 數(shù)字微波通信概述 緒論 微波通信是一種先進(jìn)的通信方式，它利用微波來(lái)攜帶信息，通過(guò)電波空間同時(shí)傳送若 干相互無(wú)關(guān)的信息，并且還能進(jìn)行再生中繼。 第四章詳細(xì)講述了數(shù)字微波收信設(shè)備和數(shù)字微波收信設(shè)備的各種性能指標(biāo)。 限于作者的研究水平 ， 對(duì)數(shù)字微波通信系統(tǒng)的載波跟蹤和位同步恢復(fù)電路和 均衡、切換、 勤務(wù)、接口及其他輔助電路 沒(méi)做討論 。進(jìn)而在后續(xù)幾章中討論了數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的發(fā)信設(shè)備、收信設(shè)備、天線設(shè)備、數(shù)字調(diào)制設(shè)備和解調(diào)設(shè)備。 第三章主要講述了數(shù)字微波的發(fā)信設(shè)備和發(fā)信設(shè)備的主要性能指標(biāo)。 第八章為設(shè)計(jì)總結(jié)。而建立在微波通信和數(shù)字通信基礎(chǔ)上的數(shù)字微波通信，同時(shí)具有數(shù)字微波通信和微波通信的優(yōu)點(diǎn)，更是受到各國(guó)的普遍重視。后者又進(jìn)一步分為 PDH 微波和 SDH 微波通信兩種體制。 數(shù)字微波通信發(fā)展概況 1931 年，調(diào)幅微波通信設(shè)備出現(xiàn)，它的工作頻率為 。 1960 年，出現(xiàn)了具有 8 個(gè)波道，每個(gè)容量為 2200 路電話或一個(gè)電視節(jié)目 6 再加上幾百路電話的 6GHz 寬頻帶系統(tǒng)。 數(shù)字微波通信的主要特點(diǎn) 通信頻段的頻帶寬 微波頻段占用的頻帶約 300GHz，而全部長(zhǎng)波、中波和短波頻段占有的頻帶總和不足 30MHz，前者是后者的 10000 多倍。因此，微波中繼通信信號(hào)比較穩(wěn)定和可靠。另外，由于微波具有直線傳播特性，因此，可利用微波天線把電磁波聚集成很窄的波束，使微波天線具有很強(qiáng)的方向性，以減少通信中的相互干擾。 數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成 數(shù)字微波傳輸線路 的組成形式可以是一條主干線，中間有若干分支，也可以是一個(gè)樞紐站向若干方向分支。但不論哪種形式，主要是由微波終端站、中繼站和分路站等組成的。用戶可通過(guò)交換機(jī)進(jìn)行呼叫連接，建立暫時(shí)的通信 信道或電路。按工作性質(zhì)不同，可分為數(shù)字微波終端站、數(shù)字微波中繼站和數(shù)字微波分路站三類。除此之外，還有微波直放轉(zhuǎn)接方式和無(wú)源轉(zhuǎn)接方式。這種轉(zhuǎn)接方式采用數(shù)字接口，可以消除噪聲積累，是目前微波通信最常見(jiàn)的一種轉(zhuǎn)接方式。該信號(hào)經(jīng)微波功放、天饋 12 系統(tǒng)后，向中間站的另一通信方向發(fā)送出去。微波轉(zhuǎn)接電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比中頻轉(zhuǎn)接困難，但微波轉(zhuǎn)接方案簡(jiǎn)單，設(shè)備體積小、功耗低。 微波直放轉(zhuǎn)接可用于延長(zhǎng)通信距離，改善衰落儲(chǔ)備或克服某些地形障礙，且不需建機(jī)房、修道路和架設(shè)電力 線路，節(jié)省了基建費(fèi)用。 13 中繼方式的選擇 在數(shù)字微波系統(tǒng)中，再生轉(zhuǎn)接屬于再生型中繼方式，而中頻轉(zhuǎn)接及微波轉(zhuǎn)接屬于非再生型中繼方式。除此以外，還有一種無(wú)源中繼方式，即利用金屬板的反射或繞射效應(yīng)改變波束方向，達(dá)到轉(zhuǎn)接的目的。來(lái)自數(shù)字終端機(jī)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)碼型變換后，直接對(duì)微波載波進(jìn)行調(diào)制，然后經(jīng)過(guò)功放和微波濾波器送到天線振子，由天線發(fā)射出去。然后通過(guò)功率中放，把中頻信號(hào)放大到規(guī)定要求的功率電平， 經(jīng)上變頻器交換為微波調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)微波功放、微波濾波器饋送到天線，由發(fā)射天線發(fā)射出去。在研制和生產(chǎn)不同容量的設(shè)備系列時(shí)，這種方案有較好的通用性。 對(duì)于較長(zhǎng)距離的微波中繼． 1. 7GHz～ 12 GHz 是主要工作頻段， 12GHz 以上，目前使用不多。另外，也和站址選擇、多徑衰落的影響、分集接收技術(shù)的采用等諸因素有關(guān)。 頻率穩(wěn)定度 微波通信對(duì)頻率穩(wěn)定度的要求決定于所采用的通信制式以及對(duì)通信質(zhì)量的要求。 干擾與噪聲 發(fā)信設(shè)備中的噪聲可包括相位噪聲，交調(diào)干擾噪聲等。 交調(diào)干擾噪聲主要產(chǎn)生于本機(jī)振蕩器，上變頻器和次 級(jí)功率放大 器。 此外，微波各部件之間的回波反射也產(chǎn)生干擾噪聲。它由射頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)和解調(diào)系統(tǒng)三 部分組成。 中頻系統(tǒng)提供足夠大的放大量，并具有自動(dòng)增益控制功能，以確保送入解調(diào)系統(tǒng)的信號(hào)電平穩(wěn)定。還有一種差分相干解調(diào)，也叫延遲解調(diào)電路，它是利用相鄰兩個(gè)碼元載波的相位進(jìn)行解調(diào)，只適用于差分調(diào)相信號(hào)的解調(diào)。其中我國(guó)的干線通信常用 2， 4， 6GHz 頻段，支線通信可用 2， 11GHz 等。 噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)是收信設(shè)備重要指標(biāo)。這種共用一個(gè)振蕩源的方案的好處是收信與發(fā)信本振頻率必是同方向 漂移，因此用于中頻轉(zhuǎn)接站時(shí)，可以適當(dāng)降低對(duì)振蕩器頻率穩(wěn)定度的要 求。 這項(xiàng)指標(biāo)在總體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)干擾防護(hù)要求制定，井由微波濾波器和中頻濾 19 波器以及抑鏡濾波器來(lái)保證。此外還 要注意各放大器是否會(huì)出現(xiàn)飽和及非線性情況。數(shù)字微波中繼通信常用的典型數(shù)據(jù)為：上衰落 +5dB，下衰落 40dB，共有 45dB 的動(dòng)態(tài)范圍。對(duì)天線的要求包括：具有較高的增益、良好的天線方向性 以及天線與饋線之間的優(yōu)良的匹配性能；其它在機(jī)械結(jié)構(gòu)上須保證足夠的抗風(fēng)強(qiáng)度，并能在惡劣的氣象環(huán)境下正常工作。這 時(shí)增益可表示為天線的有效接收面積與各向同性天線的接收面積的比值， 即 式 52。 天線方向圖 這個(gè)指標(biāo)是對(duì)天線在整個(gè)空間內(nèi)的輻射圖形提出 的 要求，它對(duì)于微波通信中繼站的設(shè)計(jì)提供重要的依據(jù)。實(shí)現(xiàn)將數(shù)字終端設(shè)備輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合頻帶傳輸?shù)逆I控信號(hào)的設(shè)備，通常稱為數(shù)字調(diào)制設(shè)備 。它輸出 一 組自檢碼組以替代輸入的信息序列。 23 差分編碼電路 對(duì)于大多數(shù) 傳輸系統(tǒng)， 各種載波鍵控信號(hào)幾乎都采用相干檢測(cè)的方式進(jìn)行解調(diào) 。 四電平形成電路 四電平形成電路實(shí)際上是 一 個(gè)數(shù)模變換電路，可以由電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，也可以采用 D/A 變換器。 頻譜成形濾波器通常設(shè)計(jì)成滿足奈奎斯特響應(yīng)的升余弦滾降濾波器，該濾波器可以采用頻域或時(shí)域兩種方法實(shí)現(xiàn)。目前模擬微波系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)中頻為 70、 140 兆赫，為和模擬微波通用 ，這兩種頻率也作為數(shù)寧微波系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)中頻。在像 16QAM 這樣的正交鍵控系統(tǒng)中，它完成兩路基帶信號(hào)和正交相位載波之間的相乘運(yùn)算。衡量數(shù)字 調(diào) 制設(shè)備 的 性能指標(biāo) 主要有兩個(gè)：鍵控信號(hào)的調(diào)制誤差和輸出頻譜特性。 鍵控信號(hào)發(fā)送譜特性 鍵控信號(hào)發(fā)送譜特性是衡量數(shù)字讕制設(shè)備性能的又一項(xiàng)重要指標(biāo)。 25 2. 帶內(nèi)頻譜特性 帶內(nèi)頻譜特性指的是鍵控信號(hào)占有帶寬以內(nèi)頻譜分布特性。 3. 帶外頻譜泄漏 帶外頻譜泄露，也稱為調(diào)制譜旁瓣，通常指的是鍵控信號(hào)具有帶寬以外的頻譜分量，這些分量是系統(tǒng)不需要傳送的頻譜分量。它們是由調(diào)制設(shè)備各部件電路性能所決定。非線性指標(biāo)可以用交調(diào)系數(shù)表示。然而，由于調(diào)制器電路不理想，使得輸出信號(hào)的頻譜中殘留有載頻分量，這種分量稱為載 漏。假定同相路載波的相位為 ?1，正交路載波的相位為 ?0，那末，正交相 位誤差 ? ? 可定義為 式 61： ? ? = 90o10 ???? （ 61） 調(diào)制電路不平衡 一個(gè)正交鍵控信號(hào)的形成，通常是先形成兩路基帶信號(hào)：然后用 這兩路基帶信號(hào)分別對(duì)正交載波進(jìn)行平衡調(diào)制，形成每一路的鍵控信號(hào)。 兩個(gè)通路特性不一致，如幅度差異，必然導(dǎo)致合路的鍵控信號(hào)產(chǎn)生矢量偏差。 27 第七章 數(shù)字解調(diào)設(shè)備 對(duì)一個(gè)數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)，數(shù)字調(diào)制設(shè)備和數(shù)字解調(diào)設(shè)備統(tǒng)稱為信道終端設(shè)備，它們兩者之間有著相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系。在數(shù)字微波系統(tǒng)中，尤其在中大容量數(shù)字微波系統(tǒng)中，幾乎都采用相干解調(diào)方式。下面分別介紹這三個(gè)單元的構(gòu)成和功能 。載波恢復(fù)電路的性能質(zhì)量對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能影響很大。 3． 積分器（或低通濾波器） 在一個(gè)碼元周期內(nèi) 對(duì)相乘器的輸出進(jìn)行積分運(yùn)算。它的功能不僅能抑制相乘器輸出基帶信號(hào)中的諧波分量和噪聲；而且，由于它們的響應(yīng)是按系統(tǒng)共軛匹配條件選取，因此，可以減小解調(diào)后基帶信號(hào)的碼間串?dāng)_，從而使抽樣點(diǎn)信噪比達(dá)到最大。它的功能是利用基帶信號(hào)檢測(cè)方法將解調(diào)后的基帶信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)。抽樣脈沖是由位同步恢復(fù)電路提供的。因此，這種判決器也稱為二電平判決 器。 2. 接口電路 其作用是將再生或譯碼電路輸出的脈沖變?yōu)榉弦欢ń涌谝蟮男糯a脈沖。因此，像 16QAM 這樣的正交多電平鍵控系統(tǒng)，必須采用不同于 2PSK 系統(tǒng)的多電平基帶檢測(cè)方式。 ◆ 隨著調(diào)制電平數(shù)的增多，系統(tǒng)對(duì)解調(diào)設(shè)備各單元電路性能要求提高， 30 在解調(diào)時(shí)，采用了以載波跟蹤環(huán)為基礎(chǔ)的，并能控制參考載波正交相位、基帶放大器增益等多種功能的聯(lián)臺(tái)解調(diào)環(huán)路，聯(lián)合控制解調(diào)環(huán)，以及包括上面提到的時(shí)域均衡器在內(nèi)的各種誤差 控制信息是通過(guò)對(duì)解調(diào)后的兩路基帶信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理方式產(chǎn)生。 數(shù)字解調(diào)設(shè)備的主要性能指標(biāo) 數(shù)字解調(diào)設(shè)備不像 數(shù)字調(diào)制設(shè)備那樣，可以相對(duì)獨(dú)立地規(guī)定它的一些性能指標(biāo)。 抽樣點(diǎn)信噪比和碼間串?dāng)_量 抽樣點(diǎn)信噪比是指相干解調(diào)后的信號(hào)經(jīng)低通濾波器濾波后，其輸出信號(hào)在最佳抽樣點(diǎn)上的信噪比。 除抽樣點(diǎn)信噪比以外，碼間 串?dāng)_也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。通過(guò)觀察解調(diào)眼圖的 方法，可以比較清楚地了解系統(tǒng)的濾波性能、調(diào)制和相干解調(diào)器的性能。 誤碼率特性是和歸一化信噪比發(fā)生關(guān)系 的。 中頻信噪比表示為：主中放輸出端的平均信號(hào)功率與噪聲功率之比。 33 第八章 總結(jié) 通過(guò)撰寫 本論文 使我對(duì)數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的組成原理、工作原理、性能指標(biāo)等都有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。 劉 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)都給我留下了深刻的印象。 借此機(jī)會(huì) ，我也 衷心感謝教學(xué)部所有曾經(jīng)給予我?guī)椭睦蠋?們 和同學(xué) 們！ 感謝和我做一個(gè)課題的彭強(qiáng)同學(xué)，寫論文的這幾個(gè)月里，我們倆分工合作，密切配合，大大增強(qiáng)了我的團(tuán)隊(duì)合作能力，這對(duì)以后的工作也是十分重要的。 35 參考文獻(xiàn) [1]樊昌信 《通信原理教程》 電子工業(yè)出版社 [2]張肅文 《高頻電子線路 (第 4版 )》 高等教育出版社 [3]康華光 《電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分》 高等教育出版社 [4]李有根 《通信系統(tǒng)教程》 機(jī)械工業(yè)出版社 [5]唐賢遠(yuǎn) 《數(shù)字微波通信系統(tǒng)》 電子工業(yè)出版社 [6]姚冬蘋 《數(shù)字微波通信》 北交大學(xué)出版社 [7]楊知行 《數(shù)字微波接力通信與電路》人民郵電出版社 [8]姚彥 《數(shù)字微波中繼通信工程》 人民郵電出版社