【正文】 采取自動(dòng)增益控制措施。 已調(diào)信號(hào)經(jīng)過變頻后輸出載頻為 f2的微波信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)微波功放、天饋系統(tǒng)后向中間站的另一個(gè)通信方向發(fā)送出去。 微波站 微波站的基本功能是傳輸數(shù)字信息。 8 （ a）線路的組成 （ b）微波中繼站的類型 圖 微波通信的信道構(gòu)成 圖 數(shù)字微波通信系統(tǒng)方框圖 數(shù)字微波法傳輸線路的組成形式可以是一條主干線 ，中間有若干分支，也可以有若干分支，也可以是一個(gè)樞紐站向若干方向分支。 天線增益高、方向性強(qiáng) 中繼通信可以減小對(duì)發(fā)射功率的要求而獲得滿意的通信效果。自 1965 年來，各國相繼投入了對(duì) 1 1 20GHz 及 16QAM、 64QAM（正交調(diào)幅）等新型的調(diào)制和解調(diào)方式的研究，其傳輸速率可達(dá)幾百 Mb/s。 近年來，由于通信技術(shù)的發(fā)展及通信設(shè)備的數(shù)字化，數(shù)字微波設(shè)備與模擬微波設(shè)備相比，在微波設(shè)備中占有絕對(duì)大的比重。它具有傳輸容量大、長途傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、投資少、建設(shè)周期短和維護(hù)方便等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。 第二章詳細(xì)介紹了數(shù)字微波中繼通信的幾種轉(zhuǎn)接方式 ， 為后續(xù)幾章做鋪墊。 第一章 主要 介紹了數(shù)字微波通信的概念、特點(diǎn)和系統(tǒng)組成，并且詳細(xì)介紹 了數(shù)字微波通信系統(tǒng)的各個(gè)組成部分。 當(dāng)微波通信用于地面上遠(yuǎn)距離長途通信時(shí)，需要采取中繼（接力）傳輸方式，稱為微波中繼（接力）通信。 不管是模擬微波通信還是數(shù)字微波通信，其微波通信最基本的特點(diǎn)可以概括為 6 個(gè)字：“微波、多路、接力”。隨著通信領(lǐng)域各種通信方式的出現(xiàn)和數(shù)據(jù)交換對(duì)通信的要求，微波通信技術(shù)得到了迅速發(fā)展。在遭遇地震、洪水、戰(zhàn)爭等災(zāi)禍時(shí)，通信的建立、撤收及轉(zhuǎn)移都比較容易，這些方面比電纜通信具有更大的靈活性。但要構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)字微波通信系統(tǒng)，還應(yīng)該包括其他部分，如圖 所示，數(shù)字微波通信系統(tǒng)總是由圖 中中給出的幾部分組成的。 數(shù)字終端機(jī) 數(shù)字終端機(jī)的基本 功能是把來自交換機(jī)的多路音頻模擬信號(hào)變換成時(shí)分多路數(shù)字信號(hào) ,發(fā)往數(shù)字微波傳輸信道 ,以及把數(shù)字微波傳輸信道收到的時(shí)分多路數(shù)字信號(hào)反變換成 多路模擬信號(hào) ,送到交換機(jī)。再經(jīng)微波低噪聲放大 器后，與該中繼機(jī)的接收機(jī)本振信號(hào)混頻，混頻輸出信號(hào)經(jīng)中放后送到解調(diào)器解調(diào)并輸出基帶信號(hào)，對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行判決再生，再生后的信碼序列進(jìn)行中頻數(shù)字載波調(diào)制。 微波轉(zhuǎn)接方式 微波轉(zhuǎn)接與中頻轉(zhuǎn)接類似，但其轉(zhuǎn)接接口是微波接口，且為了使同一中間站的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)不干擾接收信號(hào)，轉(zhuǎn)信載頻 f2 相對(duì)于收信載頻 f1 需要移頻，即移頻振蕩器的頻率等于 f2與 f1之差，見圖 （ c）。 無源轉(zhuǎn)接方式利用金屬反射板改變微波波束的方向以起到轉(zhuǎn)接的作用。 14 第三章 數(shù)字微波發(fā)信設(shè)備 發(fā)信設(shè)備的組成 數(shù)字微波發(fā)信設(shè)備可以有如下兩種組成方案 。因此，在多波道運(yùn)用時(shí)，這種方案容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的兼容。 輸出功率 微波中繼站所需的發(fā)射功率和很多因素有關(guān)。因此采用數(shù)字調(diào)相的數(shù)字微波發(fā)射機(jī)比采用模擬調(diào)頻的模擬微波發(fā)射機(jī)應(yīng)該有更高的頻率穩(wěn)定度。上變頻器屬于非線性多頻工作狀態(tài)。 射頻系統(tǒng)可以用微波低噪聲放大器，也可以不用放大而采用直接混頻方式，前者具有較高的接收靈敏度，而后者的電路較為簡單。 圖 數(shù)字微波收信設(shè)備 微 波濾波器微波低噪聲放大器混頻前置中放中頻濾波器主中放自動(dòng)增益控制相位檢測載波提取判決再生位同步恢 復(fù)信號(hào)輸出收本振中頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng) 解調(diào)系統(tǒng)天線 18 收信設(shè)備的主要性能指標(biāo) 工作頻段 微波中繼通信常用的頻段有 2GHz， 4GHz． 6GHz． 7GHz、 8GHz、 11GHz，13GHz． 15GHz． 18GHz。 本振頻率穩(wěn)定度 收信設(shè)備頻率穩(wěn)定度應(yīng)和發(fā)信設(shè)備具有相同的指標(biāo)， 在方案選取上，收信本振和發(fā)信本振 常用兩個(gè)相互獨(dú)立的振蕩器。例如，當(dāng)數(shù)字微波中繼接收機(jī)的輸入門限電平為 126dBW 時(shí)，要使解調(diào)器正常工作，要求主中放在 75O負(fù)載上輸出 200mV（相當(dāng)于 33dBW），則接收機(jī)最大增益為 93dB。有些微波放大器，比如雙柵 FET 放大器，在第二柵加控制電壓就能實(shí)現(xiàn)增益控制，從而也 可 以分擔(dān)一部分自動(dòng)增益控制指標(biāo)。 A0為各向同性天線面積。 圖 16QAM 系統(tǒng)調(diào)制設(shè)備的組成框圖 擾碼電路 擾碼電路的作用是擾亂輸入的信息數(shù)字序列（來自數(shù)字終端復(fù)用設(shè)備），使得在信 道 中傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)字序列近似地滿足 0等概的純隨機(jī)特性。從抑制載波的鍵控信號(hào)中恢復(fù)參考載波，一般都會(huì)引入載波相位含糊 。在如 16QAM 這樣的正交鍵控系統(tǒng)中，還應(yīng)形成正交相位誤差小的正交相位載波。另一類指標(biāo)則反映了數(shù)字調(diào)制設(shè)備本身的電路性能，我們稱為性能指標(biāo)。鍵控信號(hào)的占有帶寬指的是在信道中被傳進(jìn)的有用信號(hào)能量所占有的帶寬，該帶寬習(xí)慣上也稱為該鍵控系統(tǒng)的調(diào)制帶寬。旁瓣指標(biāo)一般規(guī)定為：帶外各點(diǎn)頻率處的信號(hào)功率相對(duì)于主瓣信號(hào) 功率的衰減量（用分貝表示）。調(diào)制器電路非線性主要使鍵控信號(hào)產(chǎn)生調(diào)制誤差和頻譜展寬。因此，對(duì)正交鍵控系統(tǒng)，存在著信號(hào)的兩個(gè)通路，即同相路信號(hào)通路和正交路信號(hào)通路。這必須包含兩個(gè)步驟：首先將頻帶信號(hào)經(jīng)過解調(diào)變?yōu)榛鶐盘?hào)，然后再利用基帶信號(hào)的檢測方法恢復(fù)成原來的數(shù)字信號(hào)。它和數(shù)寧調(diào)制設(shè)備的調(diào)制單元相對(duì)應(yīng)，完成從頻帶信號(hào)到基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換功能。這種具有積分和泄放功能的電路也叫做積分 泄放電路。 1． 抽樣電路 在一個(gè)碼元周期內(nèi)的某個(gè)最佳時(shí)間上對(duì)積分器（或低通濾波器）的輸出信號(hào) 29 進(jìn)行抽樣。該信號(hào)是抽樣、積分等電路的碼元時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。在解調(diào)設(shè)備中的均衡部件，主要是一些時(shí)域均衡器，如橫向均衡器，判決反饋均衡器。例如， 反映相干解 調(diào)器性能質(zhì)量的抽樣點(diǎn)信噪比（在測量時(shí)，通過觀察解調(diào)眼圖的質(zhì)量），這 和系統(tǒng)的整個(gè)傳輸特性有關(guān)。如果抽樣點(diǎn) t0 上的基帶信號(hào)幅度為 g(t0 )，則相對(duì)碼間串?dāng)_ 量可用 式 72表示： )(g 0t??? （ 72） 在測量時(shí)，一般是通過觀察解調(diào)后基帶眼圖的眼皮厚 度或者眼圖開啟度來估算系統(tǒng)碼間串?dāng)_量的大小。它給出了接收濾波器輸出處的信號(hào)與噪聲的相對(duì)電平關(guān)系，這是數(shù)字微波通信系統(tǒng)進(jìn)行相干檢測的前提與條件。 通過這次畢業(yè) 設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到數(shù)字微波通信有很大的發(fā)展?jié)摿Γ舱J(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，在以后的學(xué)習(xí)和工作中，我一定會(huì)克服困難解決困難，為科學(xué)獻(xiàn)身，用自己的技術(shù)去改變這個(gè)世界，改變?nèi)藗兊纳?，讓越來越多的人們從中受益? 感謝我的家人，我的爸爸，媽媽！他們含辛茹苦的把我養(yǎng)育成人，從上小學(xué)，中學(xué)，大學(xué)，一直以來給我學(xué)習(xí)上和生活上支持和幫助，他們是我永遠(yuǎn)的堅(jiān)實(shí)后盾， 這些年來的取得的所有進(jìn)步都離不開他們，是父母的支持使我一步一步的走到現(xiàn)在，愿與他們一起分享快樂，也祝愿他們永遠(yuǎn)健康快樂。 其 次，我還要感謝學(xué)校的其他老師，是他們在我的整個(gè)學(xué)習(xí)過程中提供了我的知識(shí)來源，對(duì)我的學(xué)習(xí)進(jìn)行了糾正和指點(diǎn)，使我的學(xué)習(xí)水平日漸長進(jìn)，有力促進(jìn)了我的論文研究。 參考相位載波的性能指 標(biāo) 穩(wěn)定、可靠的參考相位載波信號(hào)的產(chǎn)生是相干解調(diào)的關(guān)鍵，其特性對(duì)相干解調(diào)的性能影響很大。數(shù)字解調(diào)設(shè)備任何單元電路不理想，都會(huì)引起系統(tǒng)誤碼性能惡化。 如果最佳抽樣點(diǎn) t0 上的基帶信號(hào)幅度為 g(t0 )， 低通濾波器輸出處的噪聲均方值為 ?20 ，則 抽樣點(diǎn)信噪比可按下式 71 定義： ?? 2002 )(g t? （ 71） 當(dāng)系統(tǒng)收、發(fā)濾波器響應(yīng)滿足無碼間串?dāng)_條件，并且共軛匹配時(shí)，抽樣點(diǎn)信噪比達(dá)到最佳。由于這部分電路和上面介紹的基帶檢測電路有著許多共同之點(diǎn)，因此，習(xí)慣上將這兩部分功能電路統(tǒng)稱為基帶數(shù)字處理器。以 16QAM系統(tǒng)的數(shù)宇解調(diào)設(shè) 備為例，主要有以下幾點(diǎn)不同 ： ◆ 對(duì)正交鍵控 的調(diào)制信號(hào)，一般都采用正交相干解調(diào)的方式，即用正交參考相位載波和輸入信號(hào)進(jìn)行相乘運(yùn)算，得到同相和正交兩路多電平基帶信號(hào) (對(duì) 16QAM 信號(hào)為兩路四電平基帶信號(hào)）。對(duì)二電平 信號(hào)， V。如果解調(diào)之前接收端的 濾波器都是寬帶響應(yīng)，則解調(diào)后的低通濾波器就應(yīng)按平方根奈奎斯特響應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)。 2． 相乘器 完成輸入信號(hào)和參考相位載波之間的相乘運(yùn)算。 圖 是一個(gè) 2PSK 系統(tǒng)數(shù)字解詞設(shè)備構(gòu)成框圖。 對(duì)一個(gè)實(shí)際的數(shù)字調(diào)制設(shè)備，影響鍵控信號(hào) 性能不理想的因素很多。 正交相位誤差 對(duì)正交鍵控系統(tǒng)，正交調(diào)制載波的正變相位誤差是引起鍵控信號(hào)矢量誤差的主要原因之一。主要影響因素如下： 頻率響應(yīng)特性 調(diào)制器電路和波形成形濾波器的頻率響應(yīng)特性（包括幅頻響應(yīng)和群時(shí)延特性）不理想，將引起鍵控信號(hào)矢量偏差和占有帶寬內(nèi)的頻譜畸變。然而，由于調(diào)制設(shè)備，主要是它的成形濾波器，以及調(diào)制器電路不理想，使得實(shí)際鍵控信號(hào)的帶內(nèi)頻譜和理想頻譜之間產(chǎn)生誤差，即帶內(nèi)頻譜產(chǎn)生畸 變。 鍵控信號(hào)的調(diào)制誤差 任何一種理想鍵控的等效基帶信號(hào)的 各個(gè)矢量點(diǎn)在復(fù)平面上部對(duì)應(yīng)有一定的位置。 24 調(diào)制器電路 調(diào)制器電路是數(shù)字調(diào)制設(shè)備 ，也是整個(gè)數(shù)字微波通信設(shè)備的關(guān)鍵部件之一。同相路調(diào)制碼元 a a2 形成了同相路四電平基帶信號(hào) x；而正交路調(diào)制碼元 ， b b2 則形成正交路四電平基帶信號(hào) y， 頻譜成形濾波器 為充分利用現(xiàn)有的電磁波譜資源，提高頻譜利用效率，除考慮采用頻譜利用率較高的載波鍵控方式外，還可采用一定的頻譜成形技術(shù)，對(duì)發(fā)送譜進(jìn)行必要的加工，將其頻譜限制在一定的框架范圍 內(nèi) ，并滿足一定的濾波響應(yīng)。因此，經(jīng)擾碼電路加擾后的一組二進(jìn)信息序列通過串 并行變換后，形成四路并行信碼序列。 21 天線方向圖 通常天線半功率角可根據(jù)天線尺寸和波長按近似公式 53估算 ： ? =70o ? D? （ 53） 式中 ? 表示波長， D 表示天線尺寸。一般是把天線的最大輻射方向上的場強(qiáng) E 與理想的各向同性天線均勻輻射場強(qiáng) E0相比較，以功率密度增加的倍數(shù)定義為增益， 即 式 51。如果沒有這部分電路．當(dāng)發(fā)生傳輸衰落時(shí)，解調(diào)器就無法工作。接收機(jī)的通頻帶特性主要由中頻濾波器決定。各頻段所用的頻帶寬度為 400～ 600MHz 左右，其中包括 8～ 16 個(gè)工作波道。 數(shù)字調(diào)制信號(hào)的解調(diào)分為相干解調(diào)和 非相干解調(diào)兩種方式。在直接中繼和外差中繼方式中，各中繼站的噪聲可能造成疊加積累，因此必須對(duì)每個(gè)站產(chǎn)生的噪聲功率加以限制。離開主振頻率愈遠(yuǎn)相位密度愈低，噪聲譜密度隨頻率下降的速率與振蕩電路的 Q值有關(guān)。為了 保持同等( a ) 微波調(diào)制發(fā)射機(jī)方框圖中 頻振蕩器中 頻調(diào)制器功率中放上變頻器微波功放微波濾波器碼型變換微波本振信碼入微 波振蕩器微 波調(diào)制器微波功放微波濾波器碼 型變 換信碼入( b ) 中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)方框圖 16 通信質(zhì)量，數(shù)字微波通信與模擬通信相比需要較小的發(fā)送功率。工作頻率愈高，愈容易獲得較寬的通頻帶和較大的通信容量，同時(shí)天線設(shè)備也具有更尖銳的方向性，而且體積重量減小，但是頻率高時(shí)，霧、雨或雪的吸收顯著，傳播損耗、衰落和接收設(shè)備噪聲也愈高。 中頻調(diào)制發(fā)射機(jī) 中頻調(diào)制發(fā)射機(jī)的組成方框如圖 （ b）所示。由于 信號(hào)再生還能克服長距離傳輸?shù)脑肼暦e累，因此是數(shù)字微波的一種主要中繼方式。微波直放轉(zhuǎn)接方式以微波寬帶低噪聲放大器、微波寬帶線性功率放大器和微波分路濾波器等器件為基礎(chǔ)，進(jìn)行有源、雙向、無頻率變換的微波信號(hào)直接放大。采用這種轉(zhuǎn)接方式的中間站的設(shè)備與終端站可以通用 （圖 (a) 只表示出了第一種情況）。 10 微波低噪聲放大器 混頻 中放 解調(diào) 再生 收本振 f1 解調(diào) 變頻 中頻振蕩器 微波功放 f2 （ a）再生轉(zhuǎn)接 第二章 數(shù)字微波中繼通信中的中繼方式 在長距離的微波中繼線路中，微波站通過天線收到微波信號(hào)后可以經(jīng)過下變頻轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)后再進(jìn)行轉(zhuǎn)接，也可以在解調(diào)出基帶信號(hào)后再進(jìn)行轉(zhuǎn)接，也可以直接由微波放大器放大后進(jìn)行轉(zhuǎn)接。 用戶終端 用戶終端指直接為用戶 所使用的終端設(shè)備，如自動(dòng)電話機(jī)、電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)和調(diào)度電話機(jī)等。 近年來，由于通信技術(shù)的發(fā)展及通信設(shè)備的數(shù)字化，數(shù)字微波設(shè)備與模擬微波設(shè)備相比，在微波設(shè)備中占有絕對(duì)大的比重。一套短波通信設(shè)備一般只能容納幾條話路同時(shí)工作，而一套微波中繼通信設(shè)備可以容納幾千甚至上萬條話路同時(shí)工作，并可傳輸電視圖像等寬頻帶信號(hào)。從1947 至 1951 年，相繼完成了 4GHz 480 路電話和一個(gè)電視波道的多路微波