微波通信的原理是:
一般說來,由于地球曲面的影響以及空間傳輸?shù)膿p耗,每隔50公里左右,就需要設(shè)置中繼站,將電波放大轉(zhuǎn)發(fā)而延伸。這種通信方式,也稱為微波中繼通信或稱微波接力通信長距離微波通信干線可以經(jīng)過幾十次中繼而傳至數(shù)千公里仍可保持很高的通信質(zhì)量。
微波站的設(shè)備包括天線、收發(fā)信機、調(diào)制器、多路復(fù)用設(shè)備以及電源設(shè)備、自動控制設(shè)備等。為了把電波聚集起來成為波束,送至遠方,一般都采用拋物面天線,其聚焦作用可大大增加傳送距離。多個收發(fā)信機可以共同使用一個天線而互不干擾,我國現(xiàn)用微波系統(tǒng)在同一頻段同一方向可以有六收六發(fā)同時工作,也可有八收八發(fā)同時工作以增加微波電路的總體容量。多路復(fù)用設(shè)備有模擬和數(shù)字之分。模擬微波系統(tǒng)每個收發(fā)信機可以工作于60路、960路、1800路或2700路通信,可用于不同容量等級的微波電路。數(shù)字微波系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字復(fù)用設(shè)備以30路電話按時分復(fù)用原理組成一次群,進而可組成二次群120路、三次群480路、四次群1920路,并經(jīng)過數(shù)字調(diào)制器調(diào)制于發(fā)射機上,在接收端經(jīng)數(shù)字解調(diào)器還原成多路電話。最新的微波通信設(shè)備,其數(shù)字系列標(biāo)準(zhǔn)與光纖通信的同步數(shù)字系列(SDH)完全一致,稱為SDH微波。這種新的微波設(shè)備在一條電路上八個束波可以同時傳送三萬多路數(shù)字電話電路(2.4Gbit/s)。
微波的傳播特性類似于光的傳播,一般沿直線傳播,繞射能力很弱,一般進行視距內(nèi)的通信,對于長距離通信可采用接力的方式,為微波接力通信,或稱微波中繼通信也可利用對流層傳播進行通信,稱為對流層散射通信;或利用人造衛(wèi)星進行轉(zhuǎn)發(fā),即衛(wèi)星通信。
微波通信的特點是:
1、通信頻段的頻帶寬,傳輸信息容量大
微波頻段占用的頻帶約 300GHz,而全部長波、中波和短波頻段占有的頻帶總和不足 30MHz。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工作,或傳輸電視圖像信號等寬頻帶信號。
2、通信穩(wěn)定、可靠
當(dāng)通信頻率高于100MHz 時,工業(yè)干擾、天電干擾及太陽黑子的活動對其影響小。由于微波頻段頻率高,這些干擾對微波通信的影響極小。數(shù)字微波通信中繼站能對數(shù)字信號進行再生,使數(shù)字微波通信線路噪聲不逐站積累,增加了抗于擾性。因此,微波通信較穩(wěn)定和可靠。
3、接力
在進行地面上的遠跟離通信時,針對微波視距傳播特性和傳輸損耗隨題離增加的特性,必須采用接力的方式,發(fā)端信號經(jīng)若干中間站多次轉(zhuǎn)發(fā),才能到達收端。
4、通信靈活性較大
微波中繼通信采用中繼方式,可以實現(xiàn)地面上的遠距離通信,并且可以跨越沼澤、江河、高山等特殊地理環(huán)境。在遭遇地震、洪水、戰(zhàn)爭等災(zāi)禍時,通信的建立及轉(zhuǎn)移都較容易,這些方面比有線通信具有更大的靈活性。
5、天線增益高、方向性強
當(dāng)天線面積給定時,天線增益與工作波長的平方成反比。由于微波通信的卜作波長短,天線尺寸可做得很小,通常做成增益高,方向性強的面式天線。這樣可以降低微波發(fā)信機的輸出功率,利用微波天線強的方向性使微波電磁波傳播特方向?qū)?zhǔn)下一接收站,減少通信中的相互于擾。
6、投資少、建設(shè)快
與其他有線通信相比,在通信容量和質(zhì)量基本相同的條件下,按話路公里計算,微波中繼通信線路的建設(shè)費用低,建設(shè)周期短。
7、數(shù)字化
對于數(shù)字微波通信系統(tǒng)來說,是利用微波信道傳輸數(shù)字信號,因為基帶信號為數(shù)字信號,所以稱為數(shù)字微波通信系統(tǒng)。
微波通信的應(yīng)用是:
微波通信由于其頻帶寬、容量大、可以用于各種電信業(yè)務(wù)傳送,如電話、電報、數(shù)據(jù)、傳真以及采色電視等均可通過微波電路傳輸。微波通信具有良好的抗災(zāi)性能,對水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)以及地震等自然災(zāi)害,微波通信一般都不受影響。但微波經(jīng)空中傳送,易受干擾,在同一微波電路上不能使用相同頻率于同一方向,因此微波電路必須在無線電管理部門的嚴(yán)格管理之下進行建設(shè)。此外由于微波直線傳播的特性,在電波波束方向上,不能有高樓阻擋,因此城市規(guī)劃部門要考慮城市空間微波通道的規(guī)劃,使之不受高樓的阻隔而影響通信。
近年來我國開發(fā)成功點對多點微波通信系統(tǒng),其中心站采用全向天線向四周發(fā)射,在周圍50公里以內(nèi),可以有多個點放置用戶站,從用戶站再分出多路電話分別接至各用戶使用。其總體容量有100線、500線和1000線等不同的容量的設(shè)備,每個用戶站可以分配十幾或數(shù)十個電話用戶,在必要時還可通過中繼站延伸至數(shù)百公里外的用戶使用。這種點對多點微波通信系統(tǒng)對于城市郊區(qū)、縣城至農(nóng)村村鎮(zhèn)或沿海島嶼的用戶、對分散的居民點也十分合用,較為經(jīng)濟。