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什么是微波通信,微波通信知识科普
浏览次数:(205)次 / 责任编辑:腾远智拓 / 更新时间:2021-09-26 14:08:14
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 说到微波通信,相比大家都比较陌生,很多人经常会认为是移动通信基站,但是当你细心观察,你就会发现,有些大楼楼顶上,除了基站,还会有一些像“大鼓”一样的设备而且在一些野外,这种鼓一样的设备就更为常见,但是,说准确一些,一般我们称为“微波通信天线”,当你用手机走近拉大观看的时候,你才能一睹它的风采。

载波通信 

微波通信,英文是Microwave Communication,指的是波长在0.1到1米之间的电磁波,其对于频率范围在300MHz至3000GHz,微波(Microwave)作为载波,携带信息,进行中继通信的方式,根据波段的不同工程师们还专门对波段进行定义。

 微波通信

与同轴电缆通信、光纤通信和卫星通信等现代通信网传输方式不同的是,微波通信是直接使用微波作为介质进行的通信,不需要固体介质,当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离的特点,因此是国家通信网的一种重要通信手段,也普遍适用于各种专用通信网。

 

微波的出现

上世纪1901年马克尼使用800KHz中波信号进行了从英国到北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的无线电波的通信试验,开创了人类无线通信的新纪元初期,人类一般用长波及中波通信,直到20世纪20年代初人们发现了短波通信

微波通信设备 

(1945年,美军的微波通信设备)

1931年在英国多佛与法国加莱之间建起世界上第一条微波通信电路,微波进入了一个发展时代,二战后,微波接力通信得到迅速发展。1947年,著名的美国贝尔实验室在纽约和波士顿之间,建立了世界上第一条模拟微波通信线路。

微波接力通信

1955年对流层散射通信在北美试验成功。20世纪50年代开始进行卫星通信试验,60年代中期投入使用。由于微波波段频率资源极为丰富,而微波波段以下的频谱十分拥挤,为此移动通信等也向微波波段发展。此外数字技术及微电子技术的发展,也促进了微波通信逐步从模拟微波通信向数字微波通信过渡,1947年,著名的美国贝尔实验室在纽约和波士顿之间,建立了世界上第一条模拟微波通信线路。到了50年代末,澳大利亚、英国、加拿大、法国、意大利和日本等国家,都在本国的主干路由上安装了微波接力通信系统。

 数字微波通信

相比其他国家,我国微波通信研究比较完,从60年代才开始,而此刻,模拟微波已经逐渐被数字微波通信替代,人类开始进入数字微波通信时代。数字微波通信,又分为PDH(准同步)和SDH(同步)两个阶段,80年代后期至本世纪初,SDH在传输系统中逐渐占据统治地位,微波通信技术发展迎来了加速期。

目前,微波通信技术跟有线通信技术开始进入了ip时代,而以光纤通信为主导的有线传输网络占据主导,成为大大小小家中必备的网络传输方式,而对于偏远地区,由于架设有线传输成本太大,且容易受自然环境影响,仍然采用微波通信传输的方式。

 

三大通信

对比光纤通信而言,微波通信本身展露出来的特色具有无可代替的优势,在一些抗自然灾害上与灵活性上较差,但是光纤极大保障了高速率传输与高频宽的优势,但是在投入成本与时长上,均要花费大量的资源。

 

就我们当前认识到的三大通信传输系统,即光纤通信、微波通信与卫星通信,但是其实卫星通信也是属于微波通信的一种。

电磁波通信方式

在电磁波通信,一般可以分为广播方式和点对点方式,而微波通信,则以点对点的方式进行传播,而这一方式,也是由微波本身的特性决定,由于频率高,波长短,注定本身绕射能力差,且穿透力弱,在地表传输时,衰减很大,传输距离短。很多人会想到电磁波可以利用天空中电离层反射的方式进行远距离传播,但是微波本身频率太高,以至于电离层无法有效反射(只能穿透),所以一般采用中继的方式进行信号接力,进行有限视距传输,即肉眼可见的点对点传输。

 微波中继通信

当然,这种特色的传输特点,也被大家称为微波中继通信,或微波接力通信,根据上面微波无法反射电离层只能穿透的方式,那如果我们把这一中继接力的设备放到天上,这样不就可以进行远距离通信了嘛,没错,它就是卫星通信。

 卫星通信

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微波设备的组成

一般来说,微波设备主要由IDU、ODU、中频电缆、天线等部分组成。

微波设备

IDU是室内单元,Indoor Unit。ODU是室外单元,Outdoor Unit。中频是指发射机将信号载波变换成发射频率,或者将接收频率变换成基带的一个中间频率,一般由系统架构决定。

射频

射频,指天线发射出去的在空中传播的电磁波信号频率。

IDU负责完成业务接入、复分接和调制解调,在室内将业务信号转换成中频模拟信号。

IDU

ODU负责完成信号的变频和放大。

天线将射频信号转换成电磁波,向空中进行辐射。或者接收电磁波,转换成射频信号,送给ODU。

ODU

微波天线,除了鼓一样的天线,还有抛物面天线和卡塞格伦天线,卫星通信一般都是大锅。

室外微波设备的安装方式,也分为两种。

室外微波设备安装

一种是ODU和天线分开的分离式安装,还有一种是ODU和天线扣在一起的直扣式安装。

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当存在两个ODU时(用于1+1 HSB热备份,或者1+1 FD频分),还会有一个合路器,用于功率分配或合成。

1+1 HSB热备份(一个主用,一个备用,以防ODU故障造成业务中断)

 

微波通信里,站点分为三种:终端站、中继站、枢纽站。

中继站

中继站和枢纽站,都会涉及到信号转发(中继)。中继的方式,分为无源和有源。无源除了刚才我们图里看到的无源反射板之外,还有背靠背天线。而有源的话,就分为再生中继、中频中继和射频中继。所谓的“有源”,就是有能量源、电源,也就是说,通过外部能源进行了加强。虽然效果会更好,但是成本更高,而且故障点更多。

 

(文章声明:内容图片素材来源自鲜枣课堂


关键字:微波通信  知识科普  
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