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微波通信技术是利用微波进行信息传递的一项高科技,主要是利用1m~0.1mm的波长、频率为0.3~3000GHz的无线波进行信息传递。微波通信的工作系统主要是由发信机、收信机、用户设备和反馈线等若干个机械设备组成。微波通信中微波具有频率高、波长短的特点,因此,在应用过程中要通过抛物面天线来进行信息传递。另外,微波通信不受地形、距离和建筑物的阻碍和影响,可以准确传输信息。
2微波通信技术在广播电视中的应用
第一,在广播电视信号传输过程中,应用微波通信技术可以加快信号的传输速率,扩大信号传播的覆盖范围,降低设备维护的难度,进而减少信号传输工作的成本消耗。正因如此,在广播电视中应用微波通信技术可以轻易实现多通路的传输,同时满足多个用户的不同需求。第二,利用微波通信技术进行信号传输时需要先将信号传播到控制中心,再由控制中心向各个卫星进行发送。这种借助地面微波和卫星进行传播的方式对信号形式没有限制,所以微波通信技术可以实现对音频及视频等信号的采集、转换与传播。第三,由于微波通信技术是借助卫星与地面微波的形式进行传播,且传播速度快、覆盖面积广,所以广播电视行业可以利用微波通信技术进行大型现场直播。除此之外,微波通信技术还能为有线数据通信提供技术服务,或者作为电台网站的多路视频指标信号采集系统,为观众接收节目提供方便。第四,微波通信系统可以应用在干线光钎传输中,在干线光钎传输中做到备份和补充,当发生自然灾害或环境恶劣等情况时,微波通信系统利用点对点的SDH微波以及PDH微波等各种微波对传输过程中遭到破坏的部分及时修复,保证信息的正常传输。
3广播电视微波通信技术的优点
3.1图像传输画质良好
再生中继技术是微波通信技术的核心,该技术能够减少广播电视的微波信号在传输过程中受到的外界各种因素的干扰,降低干扰强度,从而保证图像画质良好。
3.2传输信息的安全性有保障
由于自然环境的影响或者人为因素的破坏,广播电视信号在传输过程中可能受到干扰或损害,从而无法正常传输。尤其是当前社会形势下,很多不法分子贪图利益或恶作剧心理作祟,蓄意破坏传输信号,导致广播电视节目无法正常播出。而微波通信技术可以有效避免此类问题发生,微波通信技术将图像、声音等信号转化为微波进行传输,因微波难以破解,使信号的稳定性与安全性有了保障,进而提升了广播电视节目的质量。
4广播电视微波通信技术应用注意事项
4.1信号源配备
为保证信号传输的安全性,在利用微波通信技术进行广播电视信号传输时,广播电视台的微波站内一定要配备两种或多种不同路由的信号源,每一个信号源都要根据需要配置相应的仪器设备。并且,为了使广播电视的设备管理端口与所有的信号处理设备相吻合,一定要严格控制应急人工跳线端口。除此之外,需要在微波首站内设置完善的监测系统,时刻监测信号码流的设置,从而保证微波信号传输系统涉及到的各项设备运行情况都在微波首站的监控范围之内,保证微波信号传输的稳定性。
4.2外接电源配备
为从根本上促使使用的方便性与快捷性,微波站需要接入两种不同的外接电源,并且在整个接收过程中,严格降低配电行业的基本标准与要求。微波播出符合供电主要采用独立低压的回路方式,为保障微波电路首站能够按照相应的配置进行电源自备,需要不间断运行,并且微波站的直流电源需要设置得比较冗余,还要保证蓄电池组的后备时间超过8h。
总而言之,微波通信技术在广播电视信号传输中具有传统信号传输技术无法比拟的优势,为保证微波通信技术能够在广播电视行业得到更加广泛的应用,并真正提高信号传输的质量和效率,相关工作人员必须严格遵守微波通信技术应用注意事项,正确配备并连接电源和信号源,避免发生传输故障。
作者:赵志强 单位:新疆广电局节传中心694台
参考文献:
微波传播理论是微波电路设计的理论基础。当微波在空中传播的时候,会受到地面和空气的影响,发生损耗和衰落,如果周围存在较为复杂的电磁环境,也会受到电磁干扰。因此,在微波电路设计的过程中,应当考虑到大气折射、地面反射、电磁干扰等情况,充分掌握和利用电磁兼容分析技术、微波视距传播预测技术、路径剖面分析技术。在我国相关的规定和标准中,这些技术和理论都有具体的规定。在微波中继通信电路的设计过程中,就是要对以上的理论基础和技术进行应用,结合当前的通信设备,建立其符合用户需求的经济、高效的通信电路。
2系统的建模与实现
2.1面向对象分析
面向对象分析的过程,实际上就是系统的建模过程,同时用类图来表示系统模型。在这一过程中,首先要对系统责任和问题域进行考察,将问题域当中的事物进行抽象分析,使其成为系统模型中的对面向对象技术在微波通信电路设计中的应用研究宋省伟刘琦姜雨丰王柯大连理工大学辽宁大连116024象,同时进行分类,从而得出类图的对象层。其次对事物的静态特征和动态行为进行考察,对其进行封装,使其成为对象类的属性和服务,从而得出类图的特征层。然后,分析并寻找出对象类之间的动态关系、静态关系、组成关系、分类关系等,并将这些关系分别利用消息连接、实例连接、整体部分结构、一般特殊结构等进行表示,从而得出类图的关系层。
2.2面向对象设计
在进行该系统的研究和开发过程中,所采用的软件工程思想不强调严格的阶段划分。其中,面向对象分析和面向对象设计之间是无缝衔接的。面向对象设计主要是结合系统具体实现中的图形用户接口GUI、所应用的编程语言、运行速度要求、资料存储、人机接口等因素,从而对面向对象分析进行细化、调整和修改,根据具体的要求和需要,对一些与实现有关的部分进行补充。2.3面向对象编程在完成了系统的面向对象分析和面向对象设计之后,就需要利用面向对象编程,将面向对象设计中的各个成分利用面向对象编程语言进行书写和体现。面向对象编程不同于传统编程的特点是,更加强调对模块的充分利用。在VC++6.0继承的基本函数类库MFC当中,基本类的数量十分庞大,这就为扩展、继承、重用类模块提供了便利。而要想事项从面向对象设计到面向对象编程的映像,首先要利用C++语言来实现对象类中的一般特殊结构。其次应当在整体对象类当中,对部分对象类进行嵌套定义,将部分对象类当作数据类型,对该部分对象在整体对象类中的属性进行声明。然后,要利用对象指针来进行实例连接。最后,由于该系统采取的是顺序执行,同时在一台计算机当中,分布着全部的对象,因此,只要采用简单的函数调用,就能够连接对象间的消息。
3面向对象技术在微波通信电路设计中的应用
通过上述工作方法和技术步骤,就产生了微波中继通信电路的设计软件,具有界面简洁、操作简便等优点。在软件的左边,会给出中继段的一些基本参数,例如天线高度、通信方位角、经纬度、收发台站的站名、等效地球半径系数k、收发频率、中继段表示等。软件右侧是绘图区,如果选择不同的等效地球半径系数k,右边的绘图区中就会分别绘制出当k等于∞、4/3、ke等不同值的时候,其具体的路径剖面图。在右侧绘图区的上方,会给出路径剖面分析的一些主要参数,例如第一菲涅尔区半径、路径余隙、障碍点、收发台站的站距和海拔等。对于收发天线的初始高度值,可以通过键盘进行输入,也可以利用鼠标拖动剖面两侧的垂直滑块来进行调节。当通过计算和研究得出天线的最佳高度之后,在剖面分析图中,和天线高度相关的部分将会重新被绘制。通过与剖面分析图中各项参数值的对比,能够证明路径剖面图中的绘制和分析,以及计算的天线最佳高度等信息均是正确有效的。对于电路中断率,要确保其处在不大于4.062e-6所需要的衰落储备为45.7dB。而设备只能提供36.2dB的电平余量,小于所需的衰落储备,因此无法满足具体的需求。而在中继段当中,实际中断率在2.38e-5左右,要比4.062e-6的中断率标准大,因此无法达到规定的标准,应对其采取分机接收等措施,以抵抗过大的衰落。而对于电磁兼容,站台总共受到-204.8dB电平的干扰,要比-89dB的干扰容限大。同时,在在站台周围,还有很多会受到该站台干扰的其他站台。由此可以看出,该站台对周围站台之间的电磁不能兼容,需要对发射频率进行调整。通过上述中断率估算和电磁兼容分析所得出的结果,和采用传统方法进行计算所得出的结果相比,在误差允许的范围内,是一致的。除此之外,还利用以上的方法对其它多个的中继段的功能进行了测试。经过多次测试的验证,证明了该软件的准确性、效率性、稳定性等都十分理想。可以在微波通信电路中取得良好的应用。
4结论
关键词 数字微波传输;AGC-自动增益控制;GaAsFET-砷化镓场效应晶体管
中图分类号TN92 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)82-0195-02
微波中继通信作为一种先进的通信方式,它是通过电波空间来传送各种信息的,而且还能够对所接收的信息进行再生中继。建立在微波通信和数字通信基础上的数字微波通信,同时具有数字通信和微波通信的优点,受到大家的广泛关注。由于微波的射频带宽很宽,一个微波信道允许同时传送若干毫不相关的信息,所以数字微波通信能够有效地进行大容量数字信息传送,并且与铺设电缆、光纤以及卫星等其他的通信手段相比具有投资省、见效快、抗干扰能力强、设备可靠稳定等诸多优点。随着新技术的不断推广应用(如SDH传输技术,IP微波技术),相信数字微波通信将进入重要的发展时期。
数字微波传输链路的组成形式可以是一条主干线,中间不间断地向四周辐射形成许多分支,也可以是一个枢纽站向各个方向分支。微波站的基本功能是传输数字信息,微波站的主要设备包括数字微波发信设备,数字微波收信设备,天线馈线,铁塔以及保障线路正常运行和无人维护所需的监控设备,电源设备等。下面仅对设置在微波站的数字微波收信和发信设备进行讨论。
发信设备是把处理过的数字信号对载波进行调制,变成该发射信道所要求频率的微波信号经功率放大并发送出去。微波发信设备通常有两种组成方案:1)微波直接调制发射机,它是把来自数字终端机的信码经过码型变换后直接对微波载频进行调制,然后经过微波功放和微波滤波器馈送到天线,由天线发射出去。这种方案的发射机结构简单,但当发射频率处在较高频率时,其关键设备微波功放比中频调制发射机的中频功放设备制作难度大,而且在一系列产品多种设备的场合下,这种发射机的通用性差;2)中频调制发射机,它是把经过码型变换处理过的数字信号在中频调制器中对中频载频进行调制,获得中频调制信号,再经过功率中放,把这个已调信号放大到上变频器要求的功率电平,跟本振信号进行混频把它变换为微波调制信号,再经微波功率放大器放大到所需的输出功率电平,最后经微波滤波器输出馈送到天线,由发射天线将此信号送出。可见,中频调制发射机与一般调频的模拟微波机相似,只要更换调制、解调单元,就可以利用现有的模拟微波信道传输数字信息。因此,在多波道传输时,在不同容量的数字微波中继设备系列中,更改传输容量一般只需要更换中频调制单元,微波发送单元可以保持通用。
收信设备是把天线接收到的微弱的微波信号经过馈线、微波滤波器、微波低噪声放大器和本振信号进行混频,变成中频信号,再经过中频放大器放大、滤波后送解调系统实现信码解调和再生。
福州鼓岭微波站作为中继站,担负着承上启下的接力任务。它的微波发信设备是中频调制发射机,所以这次数字化改造方案就是利用原来的微波机柜,采用高集成化的模块,发信机机箱内由电源转换模块,中频的自动电平控制器,混频器、本振、微波滤波器、微波高线性功放模块,监测告警模块组成;收信机机箱内由电源转换模块、中频放大器(带AGC)、混频器、本振、微波滤波器、微波低噪声放大器模块组成。该微波收发信机的功能是,将由调制机送来的1 000MHz中频信号上变频到微波频段,经微波功率放大器放大到额定电平之后由天馈线系统发射出去,下一站的收信机接收到的微波信号再下变频为1 000MHz的中频信号,经滤波放大后,送给电视解调机解出所需的视频和音频信号,并同时可将上述中频信号转送给发信机,再向下一站传输。该微波收发信机按其电路组成可分为收信机和发信机二部分,其电路组成框图如下所示:
1)收信机
收信机中的信号流程为:由前一微波站送来的多路宽带数字调制信号被本站高方向性接收天线接收后,通过极化分离器和馈线系统到达收信分路系统,由波导环形器和波导分路滤波器选择出本波道的射频信号,经同轴波导转换进入微波噪声放大器,对接收信号进行35dB的放大,以提高信号电平,改善收信机的信噪比,放大后的射频信号通过微波滤波器除带外杂波,然后进入收信混频器。采用无源混频器,具有大的动态范围和好的三阶特性。本振源采用介质振荡器加锁相环,具有很好的相位噪声和高的频率稳定度。收信混频器将接收信号和锁相环介质振荡器的本振信号进行混频,其变频损耗为10dB,所产生的1 000MHz的中频信号经中频放大器放大到+1dBm中频输出。中频放大器对信号进行可变增益放大,以补偿射频信号在大气中传输时,因地形、气候等因素而产生的不同程度的衰落,使该放大器的二个输出端口均维持一个恒定的输出电平。为此,该中频放大器具有一个自动增益控制能力为42dB的AGC电路。为了实时监测收信机的工作情况,面板的液晶显示有电源电压、电流、微波功率指示、中频功率指示、本振的失锁状态。
2)发信机
3)液晶监控系统
参考文献
[1]数字微波通信技术.国防工业出版社.