數(shù)字微波的收發(fā)信設(shè)備概述

數(shù)字微波的收發(fā)信設(shè)備1.收信設(shè)備的組成與主要性能指標(biāo)2.發(fā)信設(shè)備的組成與主要性能指標(biāo)3.熱噪聲的產(chǎn)生原因1.發(fā)信設(shè)備的組成與主要性能指標(biāo)一、發(fā)信設(shè)備的組成

從目前使用的數(shù)字微波通信設(shè)備來看，分為直接調(diào)制式發(fā)信機(jī)（使用微波調(diào)相器）和變頻式發(fā)信機(jī)。中小容量的數(shù)字微波設(shè)備可用前一種方案。而大容量的數(shù)字微波設(shè)備大多采用變頻式發(fā)信機(jī)，這是因?yàn)檫@種發(fā)信機(jī)的數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制是在中頻上實(shí)現(xiàn)的，可得到較好的調(diào)制特性和較好的設(shè)備兼容性。下圖是一種典型的變頻式發(fā)信機(jī)為例加以說明。

變頻式發(fā)信機(jī)方框圖

由調(diào)制機(jī)或收信機(jī)送來的中頻已調(diào)信號(hào)經(jīng)發(fā)信機(jī)的中頻放大器放大之后，送到發(fā)信混頻器，經(jīng)發(fā)信混頻，將中頻已調(diào)信號(hào)變?yōu)槲⒉ㄒ颜{(diào)信號(hào)。由單向器和濾波器取出混頻后的一個(gè)邊帶（上邊帶和下邊帶）。由功率放大器把微波已調(diào)信號(hào)放大到額定電平，經(jīng)分路濾波器送往天線。

微波功放及輸出功放多采用場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大器。為了保證末級(jí)功放的線性工作范圍，避免過大的非線性失真，常用自動(dòng)電平控制電路使輸出維持在一個(gè)合適的電平。

圖中的公務(wù)信號(hào)采用復(fù)合調(diào)制方式來傳送的，這是目前數(shù)字微波通信常用的一種傳送方式。它是把公務(wù)信號(hào)通過變?nèi)莨軐?shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)信本振淺調(diào)頻的。可見這種調(diào)頻方式設(shè)備簡(jiǎn)單，在沒有復(fù)用設(shè)備的中繼站也可以上、下公務(wù)信號(hào)。二、發(fā)信設(shè)備的主要性能指標(biāo)1.工作頻段微波的射頻頻率為0.3~300Ghz，目前微波通信使用的頻率范圍為1Ghz~40Ghz，工作頻率越高，越能獲得漸寬的通頻帶和較大的通信容量，也可得到更尖銳的天線方向性和天線增益。但是當(dāng)頻率較高時(shí)，雨、霧及水蒸氣對(duì)電波的散射或吸收衰耗增加，造成電波衰耗和收信電平下降。這些影響對(duì)12Ghz以上的尤為明顯。2.輸出功率輸出功率是指發(fā)信機(jī)輸出端口處功率的大小。輸出功率的確定和設(shè)備的用途、站距、衰落影響和抗衰弱等因素有關(guān)。由于數(shù)字微波通信比模擬微波有較好的抗干擾性能，故在要求同樣的通信質(zhì)量時(shí)，數(shù)字微波的輸出功率可以小些。當(dāng)用場(chǎng)效應(yīng)管功率放大器作末級(jí)輸出時(shí)，一般為幾十毫瓦到1瓦左右。3.功率穩(wěn)定度

發(fā)信機(jī)的每個(gè)工作波道都有一個(gè)標(biāo)稱的射頻中心工作頻率，用f0表示。工作頻率的穩(wěn)定度取決于發(fā)信本振源的頻率穩(wěn)定度。對(duì)于采用PSK調(diào)制方式的數(shù)字微波通信系統(tǒng)而言，若發(fā)信機(jī)工作頻率不穩(wěn)，即有頻率偏移，將使解調(diào)的有效信號(hào)幅度下降，誤碼率增加。對(duì)于PSK調(diào)制方式，要求頻率穩(wěn)定度為（1~2）×10∧（-6）。2.收信設(shè)備的組成與主要性能指標(biāo)一、收信設(shè)備的組成

數(shù)字微波的收信設(shè)備和解調(diào)設(shè)備組成了收信系統(tǒng)，這里所講的收信設(shè)備只包括射頻和中頻兩部分。下圖是一個(gè)有空間分集接收的收信設(shè)備組成方框圖。分別來著上天天線和下下天線的的直射波波經(jīng)各種種途徑（（多徑傳傳播）到到達(dá)接收收點(diǎn)的電電波，經(jīng)經(jīng)過兩個(gè)個(gè)相同的的信道：：帶通濾濾波器、、低噪聲聲放大器器、抑鏡鏡濾波器器、收信信混頻器器、前置置中放，，然后進(jìn)進(jìn)行合成成，再經(jīng)經(jīng)主中頻頻放大器器后輸出出中頻已已調(diào)信號(hào)號(hào)。本方框圖中中畫出的的是最小小振幅差差分合成成分集接接收方式式。下天天線的本本機(jī)振蕩蕩器是由由中頻檢檢出的控控制電壓壓對(duì)稱相相器進(jìn)行行相位控控制的，，以便抵抵消上、、下天線線收到多多徑傳播播的干擾擾波，改改善帶內(nèi)內(nèi)失真，，獲得最最好的抗抗多徑衰衰弱效果果。為了更好得改改善因多多徑衰弱弱造成的的帶內(nèi)失失真，在在性能較較好的數(shù)數(shù)字微波波收信機(jī)機(jī)中還要要加入中中頻自適適應(yīng)均衡衡器，使使它與空空間分集集技術(shù)配配合使用用，可最最大限度度地減少少通信中中斷的時(shí)時(shí)間。圖中的低噪聲放放大是砷化鎵鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體體管放大器，，這種放大器器的低噪聲性性能很好，并并能使整機(jī)的的噪聲系數(shù)降降低。由于FET放大器是寬頻頻段工作的，，所以其輸出出信道的頻率率范圍很寬，，因此在FET放大器的前面面要加帶通濾濾波器，其輸輸出要加裝抑抑制鏡像干擾擾的抑鏡濾波波器，要求對(duì)對(duì)鏡像頻率噪噪聲的抑制度度為13~20db以上。二、收信設(shè)備備的主要性能能指標(biāo)1.工作頻段收信機(jī)是與發(fā)信信機(jī)配合工作作的，對(duì)一個(gè)個(gè)中繼段而言言，前一個(gè)微微波站的發(fā)信信頻率就是本本收信機(jī)的同同一波段的收收信頻率。2.收信本振的頻頻率穩(wěn)定度接收的微波射頻的的頻率穩(wěn)定度度是由發(fā)信機(jī)機(jī)決定的。但但是收信機(jī)輸輸出的中頻是是收信本振和和收信微波射射頻進(jìn)行混頻頻的結(jié)果。所以若收信本振偏偏離標(biāo)稱值越越多，就會(huì)使使混頻輸出的的中頻偏離標(biāo)標(biāo)稱值。這樣樣，就使中頻頻已調(diào)信號(hào)頻頻譜的一部分分不能通過中中頻放大器，，造成頻譜能能量的損失，，導(dǎo)致中頻輸輸出信噪比下下降，引起信信號(hào)失真，使使誤碼率增加加。對(duì)收信本振頻率率穩(wěn)定度的要要求與發(fā)信設(shè)設(shè)備基本一致致，通常要求求（1~2）×10∧（-5），要求更高高者為（1~2）×10∧（-6）。收信本振和發(fā)信信本振常采用用同一方案，，是兩個(gè)獨(dú)立立的振蕩源，，收信本振的的輸出功率往往往比發(fā)信本本振小些。3.噪聲系數(shù)數(shù)字微波收信信機(jī)的噪聲系系數(shù)一般為3.5~7db,比模擬微波收收信機(jī)的噪聲聲系數(shù)小5db左右，噪聲系系數(shù)是衡量收收信機(jī)熱噪聲聲性能的一項(xiàng)項(xiàng)指標(biāo)，它的的基本定義為為：在環(huán)境溫溫度為標(biāo)準(zhǔn)室室溫、一個(gè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（或收信信機(jī)）輸入與與輸出端在匹匹配的條件下下，噪聲系數(shù)數(shù)NF等于輸入端的的信噪比與輸輸出信噪比的的比值。收收信機(jī)本本身的熱噪聲聲功率越大，，NF就越大。收信信機(jī)本身的的噪聲功率要要比輸入端的的噪聲功率經(jīng)經(jīng)放大G倍后的值還要要大很多，根根據(jù)噪聲系數(shù)數(shù)的定義，可可以說NF是衡量收信機(jī)機(jī)熱噪聲性能能的一項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)。4.通頻帶收信機(jī)接收的已調(diào)調(diào)波是一個(gè)頻頻帶信號(hào)，即即已調(diào)波頻譜譜的主要成分分要占有一定定的帶寬。收收信機(jī)要使這這個(gè)頻帶信號(hào)號(hào)無失真的通通過，就要具具有足夠的工工作頻帶寬度度，這就是通通頻帶。通頻頻帶過寬，信信號(hào)的主要頻頻譜成分當(dāng)然然都會(huì)無失真真地通過，但但也會(huì)使收信信機(jī)收到較多多的噪聲；反之，通頻帶帶過窄，噪聲聲自然會(huì)減小小下來，但卻卻造成了有用用信號(hào)頻譜成成分的損失，，所以要合理理地選擇收信信機(jī)的通頻帶帶和通帶的幅幅頻衰減特性性等。經(jīng)過分分析可以認(rèn)為為，一般數(shù)字字微波收信設(shè)設(shè)備的通頻帶帶可取傳輸碼碼元速率的1~2倍。通頻帶的寬度度是由中頻放放大器的集中中濾波器予以以保證的。5.選擇性對(duì)某個(gè)波道的的收信機(jī)而言言，要求它只只接收本波道道的信號(hào)，對(duì)對(duì)鄰近波道的的干擾、鏡像像頻率的干擾擾及本波道的的收、發(fā)干擾擾等要有足夠夠大的抑制能能力，這就是是收信機(jī)的選選擇性。收信信機(jī)的選擇性性是用增益-頻率特性來表表示的。要求求在通頻帶內(nèi)內(nèi)增益足夠大大，而且增益益-頻率特性平坦坦；通頻帶外外的衰減越大大越好；通帶帶與阻帶之間間的過渡區(qū)越越窄越好。收信機(jī)的選擇性是是靠收信混頻頻之前的微波波濾波器和混混頻后中頻放放大器的集中中濾波器來保保證的。6.收信機(jī)的最大大增益天線收到的微微波信號(hào)經(jīng)過過饋線和分路路系統(tǒng)到達(dá)收收信機(jī)。由于于受衰落影響響，收信機(jī)的的輸入電平在在隨時(shí)變動(dòng)。。要維持解調(diào)調(diào)機(jī)正常工作作，收信機(jī)的的主中放輸出出應(yīng)達(dá)到所要要求的電平。。例如要求主主中放在750負(fù)載上輸出250mV，但是收信機(jī)的的輸入端信號(hào)號(hào)是很微弱的的。假設(shè)其門限電電平-80dBm,則此時(shí)收信機(jī)機(jī)輸出與輸入入的電平差就就是收信機(jī)的的最大增益。。對(duì)于上面給給出的數(shù)據(jù)，，其最大增益益為79.2dB。這個(gè)增益要分分配到FET低噪聲放大器器、前置中放放和主中放各各級(jí)放大器，，是由他們的的增益之和達(dá)達(dá)到的。7.自動(dòng)增益控制制范圍以自由空間傳傳播條件下的的收信電平為為基準(zhǔn)，當(dāng)收收信電平高于于基準(zhǔn)電平時(shí)時(shí)，稱為上衰衰落；低于基基準(zhǔn)電平時(shí)，，稱為下衰落落。假定數(shù)字字微波通信的的上衰落+5dB,下衰落為-40dB，其動(dòng)態(tài)范圍圍（即收信機(jī)機(jī)輸入電平變變化范圍）為為45dB。當(dāng)收信電平變化化時(shí)，若仍要要求收信機(jī)的的額定輸出電電平不變，就就應(yīng)在收信機(jī)機(jī)的中頻放大大器內(nèi)設(shè)有自自動(dòng)增益控制制（AGC）電路，使之當(dāng)當(dāng)收信電平下下降時(shí)，中放放增益隨之增增大；收信電電平增大時(shí)，，中放增益隨隨之減小。根根據(jù)上面假定定的數(shù)據(jù)，本本例中AGC范圍為45dB。。3.熱噪聲的產(chǎn)生生原因一、熱噪聲熱噪聲是通信信系統(tǒng)中的一一種主要噪聲聲，系統(tǒng)中的的所有部位都都會(huì)產(chǎn)生熱噪噪聲。由于收收信機(jī)輸入的的信號(hào)很微弱弱，以信噪比比的觀點(diǎn)來看看，從收信機(jī)機(jī)入口算起前前幾級(jí)電路的的影響就顯得得尤為重要了了。二、熱噪聲的的產(chǎn)生及其性性質(zhì)熱噪聲的來源源很多，對(duì)收收信機(jī)而言，，最主要的是是電阻熱噪聲聲。電阻熱噪噪聲是電阻體體內(nèi)自由電子子的熱運(yùn)動(dòng)引引起的。因?yàn)闉殡娮拥倪\(yùn)動(dòng)動(dòng)可以形成電電流，而當(dāng)電電子之間發(fā)生生碰撞時(shí)就會(huì)會(huì)產(chǎn)生電流脈脈沖，所處的的環(huán)境溫度愈愈高，這種碰碰撞就愈頻繁繁。因此，在電阻阻體內(nèi)兩端就就表現(xiàn)出一個(gè)個(gè)波形極其復(fù)復(fù)雜的交流電電壓，這就是是電阻熱噪聲聲。由于電阻熱噪噪聲是短脈沖沖形成的，所所以它的頻譜譜很寬，而且且頻譜是連續(xù)續(xù)和均勻分布布的，可高達(dá)達(dá)1012~1013Hz,幾乎覆蓋了所所有的無線電電頻譜，所以以我們又把這這種噪聲稱為為白噪聲。電路中除電阻阻元件能產(chǎn)生生熱噪聲以外外，晶體管中中的節(jié)電阻和和體電阻等也也能產(chǎn)生熱噪噪聲。此外，，晶體管內(nèi)部部載流子（電電子或空穴））流的大小隨隨機(jī)起伏變化化可產(chǎn)生散彈彈噪聲。這些些噪聲都具有有白噪聲的頻頻譜，并劃歸歸為熱噪聲。。9、靜夜夜四無無鄰，，荒居居舊業(yè)業(yè)貧。。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。21:14:0521:14:0521:1412/28/20229:14:05PM11、以我獨(dú)沈久久，愧君相見見頻。。12月-2221:14:0521:14Dec-2228-Dec-2212、故故人人江江海海別別，，幾幾度度隔隔山山川川。。。。21:14:0521:14:0521:14Wednesday,December28,202213、乍見見翻疑疑夢(mèng)，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2221:14:0521:14:05December28,202214、他鄉(xiāng)生白白發(fā)，舊國(guó)國(guó)見青山。。。28十二二月20229:14:05下下午21:14:0512月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月229:14下下午12月-2221:14December28,202216、行行動(dòng)動(dòng)出出成成果果，，工工作作出出財(cái)財(cái)富富。。。。2022/12/2821:14:0521:14:0528December202217、做前，，能夠環(huán)環(huán)視四周周；做時(shí)時(shí)，你只只能或者者最好沿沿著以腳腳為起點(diǎn)點(diǎn)的射線線向前。。。9:14:05下午午9:14下午午21:14:0512月-229、沒有失敗敗，只有暫暫時(shí)停止成成功！。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有結(jié)結(jié)果果，，但但是是不不努努力力卻卻什什么么改改變變也也沒沒有有。。。。21:14:0521:14:0521:1412/28/20229:14:05PM11、成功功就是是日復(fù)復(fù)一日日那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小小努力力的積積累。。。12月月-2221:14:0521:14Dec-2228-Dec-2212、世間成成事，不不求其絕絕對(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