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數(shù)字微波收發(fā)信設備的主要性能指標釋義

瀏覽:8832  來源:通信人在線  日期:2018-03-15

一、發(fā)信設備

1、工作頻段

根據(jù)ITU-R的建議,微波接力通信系統(tǒng)的工作頻率可有1~50 GHz的很寬范圍。工作頻率愈高,愈容易獲得較寬的通頻帶和較大的通信容量。同時天線設備也具有更尖銳的方向性,而且體積重量減小,但是頻率高時,霧、雨或雪的吸收顯著,傳播損耗、衰減和接收設備噪聲也愈高。從12 GHz起必須考慮大氣中水蒸氣的吸收問題,這種吸收衰耗隨頻率上升而增加。當頻率接近22 GHz時,即水蒸氣分子諧振頻率時,是大氣中傳播損耗的峰值,衰減量很大。關(guān)于我國微波通信系統(tǒng)中工作頻段的選用思路詳見下表1-1中。

欲了解關(guān)于無線通信雨衰知識的請進入。

1-1:我國微波通信系統(tǒng)中工作頻段的選用思路

欲了解我國數(shù)字微波通信系統(tǒng)工作頻率及射頻波道安排規(guī)定的請進入。

2、輸出功率

微波中繼站所需的發(fā)射功率和很多因素有關(guān),例如,通話路數(shù)愈多,頻帶愈寬。為保持同樣的通信質(zhì)量,必須有更大的發(fā)信功率。另外,也和站址選擇,多徑衰落的影響,分集接收的采用等諸多因素有關(guān)。一般情況下,數(shù)字通信比模擬通信具有更好的抗干擾能力。為了保持同等通信質(zhì)量,數(shù)字通信與模擬通信相比需要較小的發(fā)送功率。例如數(shù)字微波發(fā)射機輸出功率有時只需幾十毫瓦到幾百毫瓦功率,只有長距離情況下才需要幾瓦量級。

3、頻率穩(wěn)定度

發(fā)信機的每個工作波道都有一個標稱的射頻中心工作頻率,用f0表示。設實際工作頻率與標稱工作頻率的最大偏差值為Δf,則頻率穩(wěn)定度的定義式為:

K = Δf / f0

對于頻率穩(wěn)定度,主要取決的因素有:一是微波通信對頻率穩(wěn)定度的要求決定于所采用的通信制式及對通話質(zhì)量的要求;二是發(fā)信頻率穩(wěn)定度取決于本機振蕩器的頻率穩(wěn)定度。其解釋匯總于下表1-3中。

1-3:影響微波通信頻率穩(wěn)定度的因素

4、交調(diào)失真

發(fā)信設備是處在大信號工作狀態(tài),往往工作在非線性區(qū)域,如功率放大器和上變頻器等。如果存在兩個正弦信號,其角頻率分別為ω1ω2,則由于電路的非線性作用將產(chǎn)生許多交叉調(diào)制分量:

1±2    m,n = 0,1,2,…

按照諧波次數(shù)(m+n)的大小,各分量分別稱為(m+n)階交調(diào)分量。對于微波通信,其低階分量可能成為影響的主要因素,具體詳見下表1-4-1。電路非線性度愈壞,交調(diào)分量愈大。

1-4-1:各階諧波分量對微波通信的影響

表示交調(diào)分量大小的指標,用交調(diào)系數(shù)M m+n,它是各交調(diào)分量功率P m+n與基頻功率P1P2之比。例如三階交調(diào)系數(shù)如下,式中,P3是頻率為1221的功率。由于兩頻率相距不遠,這兩個譜線的功率相差不大。雙頻信號輸入時的三階交調(diào)系數(shù)是發(fā)送設備非線性的一項重要指標,其表現(xiàn)如表1-4-2所示。也就是說,對三階交調(diào)系數(shù)的要求,取決于通信體制及誤碼性能惡化等因素。

1-4-2:三階交調(diào)系數(shù)的指標要求

5、電源效率

由于系統(tǒng)整機電源功率的主要消耗是在發(fā)信信道,因此,設計發(fā)信各部件時,要著重考慮電源效率。尤其是射頻功率放大器的電源效率,其中射頻功放的平均電源效率一般約為35%,甲類功放電源效率一般低于15%。但是,對于中、大容量數(shù)字微波系統(tǒng),為了保證信道傳輸?shù)姆蔷€性指標,則電源效率的高低應以線性條件是否滿足為原則。

6、諧波抑制度

總體設計在規(guī)定此項指標時,除了考慮數(shù)字微波通信系統(tǒng)本身的各種干擾以外,還應考慮其對模擬通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾。因此,應當適當?shù)嘏渲霉ぷ黝l率和采取必要的防護措施。

7、通頻帶寬度

除了濾波器以外,發(fā)信信道的各組成部件都應具有寬頻帶特性。通常,上變頻器和微波小信號功率放大器易于實現(xiàn)寬帶設計,而對于大功率微波放大器要求很寬的工作頻帶是不合適的,一般只要求能覆蓋兩個工作波段。這樣,總體設計時,可不考慮它們對發(fā)信信道通頻帶的影響。

8、非線性指標

不是所有的系統(tǒng)都要求有較高的功率非線性指標,如2PSK系統(tǒng),信道的功率非線性指標意義不大。這時為了保證較高的電源效率,往往首先考慮采用丙類的射頻功率放大器。對于含有調(diào)幅信息的調(diào)制方式,如16 QAM系統(tǒng),信道的功率非線性指標就顯得至關(guān)重要。這時,為了保證非線性指標,往往不得不犧牲其他性能,如電源效率、經(jīng)濟成本和設備的復雜程度等。實際上,不同的調(diào)制信號對信道的非線性指標要求也不同。

二、收信設備

微波通信系統(tǒng)收信設備的主要性能指標常用到的有:工作頻率、噪聲系數(shù)、本振頻率穩(wěn)定度、通頻帶、選擇性、最大增益和自動增益控制范圍等,具體釋義匯總于下表2中。

2:微波通信系統(tǒng)收信設備的主要性能指標釋義

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三、微波收發(fā)信機電平圖

為了對微波收發(fā)信機的信號電平有一個整體的、清晰的概念,可用如圖3所示電平圖表示各主要點的電平大小,所示的電平值為絕對電平。在所示圖例中,發(fā)信機功率為5W,即為+37 dBm。而直接混頻接收機輸入端的正常信號電平為1000 pW,即為-30 dBm,分道濾波器的衰減為0.7 dB,單向器衰減為0.5 dB,所以在收信混頻輸入端的信號電平還剩-31.2 dBm。收信機混頻衰減為5 dB,在收信中放輸入端的電平是-36.2 dBm。為了保證接收和自動增益控制的要求,確定收信機輸入端的最大信號電平比正常電平高5 dB,最小電平比正常電平低35 dB,所以實際上的信號電平是從-24~ - 65 dB,即自動增益控制范圍是41 dB,這就滿足了指標要求(37 dB)。由圖可以明顯看出,自動增益控制的要求是完全由接收機的中頻系統(tǒng)來實現(xiàn)的。需指出的是,在各點所標的電平均是以75Ω的阻抗為負載的,所以對于各個點的信號電平值,可以折合成信號功率值或電壓值,如-30 dB1 mW8.66 mV。

3:微波收發(fā)信機各主要點的電平

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