數(shù)字微波的收發(fā)信設(shè)備

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)，這是因為這種發(fā)信機(jī)的數(shù)字基帶信號調(diào)制是在中頻上實現(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)信號變?yōu)槲⒉ㄒ颜{(diào)信號。由單向器和濾波器取出混頻后的一個邊帶（上邊帶和下邊帶）。由功率放大器把微波已調(diào)信號放大到額定電平，經(jīng)分路濾波器送往天線。

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

圖中的公務(wù)信號采用復(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)信號通過變?nèi)莨軐崿F(xiàn)對發(fā)信本振淺調(diào)頻的。可見這種調(diào)頻方式設(shè)備簡單，在沒有復(fù)用設(shè)備的中繼站也可以上、下公務(wù)信號。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，雨、霧及水蒸氣對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，數(shù)字微波的輸出功率可以小些。當(dāng)用場效應(yīng)管功率放大器作末級輸出時，一般為幾十毫瓦到1瓦左右。3.功率穩(wěn)定度

發(fā)信機(jī)的每個工作波道都有一個標(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)的有效信號幅度下降，誤碼率增加。對于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。下圖是一個有空間分集接收的收信設(shè)備組成方框圖。分別別來著著上上天天線線和和下下天天線線的的直直射射波波經(jīng)經(jīng)各各種種途途徑徑（（多多徑徑傳傳播播））到到達(dá)達(dá)接接收收點點的的電電波波，，經(jīng)經(jīng)過過兩兩個個相相同同的的信信道道：：帶帶通通濾濾波波器器、、低低噪噪聲聲放放大大器器、、抑抑鏡鏡濾濾波波器器、、收收信信混混頻頻器器、、前前置置中中放放，，然然后后進(jìn)進(jìn)行行合合成成，，再再經(jīng)經(jīng)主主中中頻頻放放大大器器后后輸輸出出中中頻頻已已調(diào)調(diào)信信號號。。本方框框圖圖中中畫畫出出的的是是最最小小振振幅幅差差分分合合成成分分集集接接收收方方式式。。下下天天線線的的本本機(jī)機(jī)振振蕩蕩器器是是由由中中頻頻檢檢出出的的控控制制電電壓壓對對稱稱相相器器進(jìn)進(jìn)行行相相位位控控制制的的，，以以便便抵抵消消上上、、下下天天線線收收到到多多徑徑傳傳播播的的干干擾擾波波，，改改善善帶帶內(nèi)內(nèi)失失真真，，獲獲得得最最好好的的抗抗多多徑徑衰衰弱弱效效果果。。為了了更好好得得改改善善因因多多徑徑衰衰弱弱造造成成的的帶帶內(nèi)內(nèi)失失真真，，在在性性能能較較好好的的數(shù)數(shù)字字微微波波收收信信機(jī)機(jī)中中還還要要加加入入中中頻頻自自適適應(yīng)應(yīng)均均衡衡器器，，使使它它與與空空間間分分集集技技術(shù)術(shù)配配合合使使用用，，可可最最大大限限度度地地減減少少通通信信中中斷斷的的時時間間。。圖中的的低低噪噪聲聲放放大大是是砷砷化化鎵鎵場場效效應(yīng)應(yīng)晶晶體體管管放放大大器器，，這這種種放放大大器器的的低低噪噪聲聲性性能能很很好好，，并并能能使使整整機(jī)機(jī)的的噪噪聲聲系系數(shù)數(shù)降降低低。。由于于FET放大大器器是是寬寬頻頻段段工工作作的的，，所所以以其其輸輸出出信信道道的的頻頻率率范范圍圍很很寬寬，，因因此此在在FET放大大器器的的前前面面要要加加帶帶通通濾濾波波器器，，其其輸輸出出要要加加裝裝抑抑制制鏡鏡像像干干擾擾的的抑抑鏡鏡濾濾波波器器，，要要求求對對鏡鏡像像頻頻率率噪噪聲聲的的抑抑制制度度為為13~20db以上上。。二、、收收信信設(shè)設(shè)備備的的主主要要性性能能指指標(biāo)標(biāo)1.工作作頻頻段段收信機(jī)機(jī)是是與與發(fā)發(fā)信信機(jī)機(jī)配配合合工工作作的的，，對對一一個個中中繼繼段段而而言言，，前前一一個個微微波波站站的的發(fā)發(fā)信信頻頻率率就就是是本本收收信信機(jī)機(jī)的的同同一一波波段段的的收收信信頻頻率率。。2.收信信本本振振的的頻頻率率穩(wěn)穩(wěn)定定度度接收收的微微波波射射頻頻的的頻頻率率穩(wěn)穩(wěn)定定度度是是由由發(fā)發(fā)信信機(jī)機(jī)決決定定的的。。但但是是收收信信機(jī)機(jī)輸輸出出的的中中頻頻是是收收信信本本振振和和收收信信微微波波射射頻頻進(jìn)進(jìn)行行混混頻頻的的結(jié)結(jié)果果。。所以以若收收信信本本振振偏偏離離標(biāo)標(biāo)稱稱值值越越多多，，就就會會使使混混頻頻輸輸出出的的中中頻頻偏偏離離標(biāo)標(biāo)稱稱值值。。這這樣樣，，就就使使中中頻頻已已調(diào)調(diào)信信號號頻頻譜譜的的一一部部分分不不能能通通過過中中頻頻放放大大器器，，造造成成頻頻譜譜能能量量的的損損失失，，導(dǎo)導(dǎo)致致中中頻頻輸輸出出信信噪噪比比下下降降，，引引起起信信號號失失真真，，使使誤誤碼碼率率增增加加。。對收信信本本振振頻頻率率穩(wěn)穩(wěn)定定度度的的要要求求與與發(fā)發(fā)信信設(shè)設(shè)備備基基本本一一致致，，通通常常要要求求（（1~2）××10∧（（-5），，要要求求更更高高者者為為（1~2）××10∧（（-6）。。收信本本振振和和發(fā)發(fā)信信本本振振常常采采用用同同一一方方案案，，是是兩兩個個獨(dú)獨(dú)立立的的振振蕩蕩源源，，收收信信本本振振的的輸輸出出功功率率往往往往比比發(fā)發(fā)信信本本振振小小些些。。3.噪聲聲系系數(shù)數(shù)數(shù)字字微微波波收收信信機(jī)機(jī)的的噪噪聲聲系系數(shù)數(shù)一一般般為為3.5~7db,比模模擬擬微微波波收收信信機(jī)機(jī)的的噪噪聲聲系系數(shù)數(shù)小小5db左右右，，噪噪聲聲系系數(shù)數(shù)是是衡衡量量收收信信機(jī)機(jī)熱熱噪噪聲聲性性能能的的一一項項指指標(biāo)標(biāo)，，它它的的基基本本定定義義為為：：在在環(huán)環(huán)境境溫溫度度為為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)室室溫溫、、一一個個網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)（（或或收收信信機(jī)機(jī)））輸輸入入與與輸輸出出端端在在匹匹配配的的條條件件下下，，噪噪聲聲系系數(shù)數(shù)NF等于于輸輸入入端端的的信信噪噪比比與與輸輸出出信信噪噪比比的的比比值值。。收收信信機(jī)機(jī)本本身身的的熱熱噪噪聲聲功功率率越越大大，，NF就越越大大。。收收信信機(jī)機(jī)本本身身的的噪噪聲聲功功率率要要比比輸輸入入端端的的噪噪聲聲功功率率經(jīng)經(jīng)放放大大G倍后后的的值值還還要要大大很很多多，，根根據(jù)據(jù)噪噪聲聲系系數(shù)數(shù)的的定定義義，，可可以以說說NF是衡衡量量收收信信機(jī)機(jī)熱熱噪噪聲聲性性能能的的一一項項指指標(biāo)標(biāo)。。4.通頻頻帶帶收信機(jī)接接收收的的已已調(diào)調(diào)波波是是一一個個頻頻帶帶信信號號，，即即已已調(diào)調(diào)波波頻頻譜譜的的主主要要成成分分要要占占有有一一定定的的帶帶寬寬。。收收信信機(jī)機(jī)要要使使這這個個頻頻帶帶信信號號無無失失真真的的通通過過，，就就要要具具有有足足夠夠的的工工作作頻頻帶帶寬寬度度，，這這就就是是通通頻頻帶帶。。通通頻頻帶帶過過寬寬，，信信號號的的主主要要頻頻譜譜成成分分當(dāng)當(dāng)然然都都會會無無失失真真地地通通過過，，但但也也會會使使收收信信機(jī)機(jī)收收到到較較多多的的噪噪聲聲；；反之，通頻帶帶過窄，噪聲聲自然會減小小下來，但卻卻造成了有用用信號頻譜成成分的損失，，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.選擇性對某個波道的的收信機(jī)而言言，要求它只只接收本波道道的信號，對對鄰近波道的的干擾、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變動。。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)的的輸入端信號號是很微弱的的。假設(shè)其門限電電平-80dBm,則此時收信機(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。。對于上面給給出的數(shù)據(jù)，，其最大增益益為79.2dB。這個增益要分分配到FET低噪聲放大器器、前置中放放和主中放各各級放大器，，是由他們的的增益之和達(dá)達(dá)到的。7.自動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)電平時時，稱為上衰衰落；低于基基準(zhǔn)電平時，，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，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)有自自動增益控制制（AGC）電路，使之當(dāng)當(dāng)收信電平下下降時，中放放增益隨之增增大；收信電電平增大時，，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產(chǎn)生熱噪噪聲。由于收收信機(jī)輸入的的信號很微弱弱，以信噪比比的觀點來看看，從收信機(jī)機(jī)入口算起前前幾級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)動引引起的。因為為電子的運(yùn)動動可以形成電電流，而當(dāng)電電子之間發(fā)生生碰撞時就會會產(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)出一個個波形極其復(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、靜夜四無無鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。21:14:0521:14:0521:1412/28/20229:14:05PM11、以我我獨(dú)沈沈久，，愧君君相見見頻。。。12月月-2221:14:0521:14Dec-2228-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。21:14:0521:14:0521:14Wednesday,December28,202213、乍見翻疑夢夢，相悲各問問年。。12月-2212月-2221:14:0521:14:05December28,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國國見見青青山山。。。。28十十二二月月20229:14:05下下午午21:14:0512月月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月229:14下下午12月-2221:14December28,202216、行動出出成果，，工作出出財富。。。2022/12/2821:14:0521:14:0528December202217、做前，能夠夠環(huán)視四周；；做時，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點的射線線向前。。9:14:05下午9:14下下午21:14:0512月-229、沒沒有有失失敗敗，，只只有有暫暫時時停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、很多事事情努力力了未必必有結(jié)果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒有。。。21:14:0521:14:0521:1412/28/20229:14:05PM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2221:14:0521:14Dec-2228-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對對圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。21:14:0521:14:0521:14Wednesday,December28,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2221:14:0521:14:05December28,202214、意志堅強(qiáng)強(qiáng)的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。28十二二月20229:14:05下下午21:14:0512月-2215、楚楚塞塞三三湘湘接接，，荊荊門門九九派派通通。。。。。十二二月月229:14下下午午12月月-2221:14December28,202216、少年十五二二十時，步行行奪得胡馬騎騎。。2022/12/2821:14:0521:14:0528December202217、空山新雨后后，天氣晚來來秋。。9:14:05下午9:14下下午21:14:0512月-229、楊柳散散和風(fēng)，，青山澹澹吾慮。。。12月-2212月-22W