【正文】 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。其中我國的干線通信常用 2， 4， 6GHz 頻段，支線通信可用 2， 11GHz 等。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。 噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)是收信設(shè)備重要指標(biāo)。 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。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。接收機(jī)的通頻帶特性主要由中頻濾波器決定。 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保證。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。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。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。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。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)。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。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。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。 A0為各向同性天線面積。 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)。 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。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 。 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。它輸出 一 組自檢碼組以替代輸入的信息序列。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。 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的方式進(jìn)行解調(diào) 。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 。 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。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)。 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)。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。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。 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。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。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)。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)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。 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)。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。 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。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。 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。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）。它們是由調(diào)制設(shè)備各部件電路性能所決定。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。非線性指標(biāo)可以用交調(diào)系數(shù)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。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。 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。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)。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。 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。 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。 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。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)。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。 圖 是一個(gè) 2PSK 系統(tǒng)數(shù)字解詞設(shè)備構(gòu)成框圖。下面分別介紹這三個(gè)單元的構(gòu)成和功能 。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。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。 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。 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。這種具有積分和泄放功能的電路也叫做積分 泄放電路。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。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)。它的功能是利用基帶信號(hào)檢測方法將解調(diào)后的基帶信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)。 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。抽樣脈沖是由位同步恢復(fù)電路提供的。對(duì)二電平 信號(hào)， V。因此，這種判決器也稱為二電平判決 器。該信號(hào)是抽樣、積分等電路的碼元時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。 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。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)）。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)的多電平基帶檢測方式。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。 ◆ 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。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。 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)。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)。 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。 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。 除抽樣點(diǎn)信噪比以外，碼間 串?dāng)_也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。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。通過觀察解調(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。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。 誤碼率特性是和歸一化信噪比發(fā)生關(guān)系 的。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。 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。 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。 33 第八章 總結(jié) 通過撰寫 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)。 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?，也認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模谝院蟮膶W(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睿屧絹碓蕉嗟娜藗儚闹惺芤妗?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。 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。 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。 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。 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