科普:什么是微波通信

华兴通信技术有限公司
Time: 2021-01-28

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为什么要采用点对点方式?这主要是由微波的特性决定的。

 

微波的特性,就是频率高,波长短。

 

这种类型的电磁波,绕射能力很差,穿透力很差,在地表传输时,衰减很大,传输距离短。

 

我们知道,电磁波除了在地面沿空气传播之外,还可以利用天空中电离层反射的方式进行远距离传播。

 

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但微波仍然无法利用这种方式。还是因为微波的频率太高,以至于电离层无法有效反射(只能穿透)。

 

所以,微波传输几乎只能进行视距传输。什么是视距传输?就是发送天线和接收天线之间没有障碍物阻挡,可以相互“看见”的传输。

 

视距传输,除了容易受山体或建筑物等影响之外,还会受到地球表面弧度的限制。

 

地球是一个球体,地球的表面是有弧度的。微波天线发出的微波,经过一定距离之后,就会被地球表面所阻挡,无法继续传播。

 

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因此,微波通信存在距离限制。通常来说,如果微波天线挂在正常高度的铁塔上,它的传输距离就是50公里。

 

如果要进行远距离传输,就必须进行“接力”,也就是说,需要设置微波中继转接站。

 

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微波中继转接站接收到前一站的微波信号,加以放大等处理,再转发到下一站去,就像接力赛跑一样,直到抵达最终收信端。

 

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也正是因为这个传输特点,微波通信经常被称为微波中继通信,或微波接力通信。

 

根据上面的内容,我们可以知道,微波天线距离地面越高越好。

 

那么,你一定想到了,为什么我们不干脆把中继站挂到天上去呢?是的,这就是卫星通信。

 

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借助地球同步卫星,将“微波中继站”挂在太空中,可是最大化地扩大微波通信的距离。

 

地球同步卫星距离地面36000公里,可以覆盖地球表面积的三分之一,理论上来说,只需要3颗卫星,就能保证地球上任意两个中继站进行通信。

 

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接下来我们具体看一下微波设备的组成。

 

一般来说,微波设备主要由IDU、ODU、中频电缆、天线等部分组成。

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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。

 

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而射频,就是天线发射出去的、在空中传播的电磁波信号频率。

 

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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。

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华为的IDU(型号RTN950)

 

ODU负责完成信号的变频和放大。

 

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中兴的ODU,也叫AOU(All Outdoor Unit)

 

天线就不用说了,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。

 

 

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微波天线

 

微波天线除了大家看到的这种“大鼓”一样的,还有抛物面天线和卡塞格伦天线。

 

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卫星通信就是用的这类天线,俗称“大锅”。

 

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室外微波设备的安装方式,也分为两种。

 

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。

 

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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):

 

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我们可以看看完整的微波单站系统结构图:

 

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可以看到,上图中,有两种方式的天线。一种是直接挂在铁塔上,还有一种是借助了无源反射板,将信号进行了一个反射。

 

这里,我们就要提到转发方式了。

 

微波通信里,站点分为三种:终端站、中继站、枢纽站。

 

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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。

 

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反射板

 

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背靠背无源中继站

 

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。

 

 

好啦,关于微波通信的科普介绍,就到这里。


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