今天我要给大家介绍的是微波通信。

我们在日常生活中随处可以看到移动通信基站。大概是这样的：

但是如果你细心观察的话，会发现在有些大楼的楼顶上，除叻基站还会有一些像“大鼓”一样的设备。

在荒郊野外可能更加容易看到：

这些“大鼓”，就是我们通常所说的“微波设备”更准確一点，是“微波通信天线”

拉近距离来看，是这样的：

微波通信英文是Microwave Communication，是指使用微波（Microwave）作为载波携带信息，进行中继通信的方式

微波，是频率范围300MHz~3THz的电磁波（1THz=1000GHz）也就是说，波长范围是1米~0.1毫米（光速=波长×频率）。

微波通信并没有使用微波的全部频率而是主要使用3GHz-40Ghz这个范围。

工程师们将部分微波波段进行了定义并且单独命名，例如我们经常听说的Ka波段、Ku波段、C波段等

人类使用微波进行通信的历史并不算短。

早在1931年从英国多佛尔到法国加莱，就建立了世界上第一条超短波通信线路横跨了英吉利海峡。

二战之后微波通信获得了迅速发展和广泛应用。

1945年美军的微波通信设备

1947年，著名的美国贝尔实验室在纽约和波士顿之间建立了世界上第一条模拟微波通信线路。

到了50年代末澳大利亚、英国、加拿大、法国、意大利和日本等国家，都在本国的主干路由上***了什么是微波接力通信信系统

1955年时，英国的微波骨干网线路

我国的微波通信研究启动比较晚开始于60年代。与此同时模拟微波逐渐被淘汰，人类逐渐进入了数芓微波通信时代

数字微波通信，又分为PDH（准同步）和SDH（同步）两个阶段相信之前看过小枣君传输网科普文章的同学，一定不会觉得陌苼

80年代后期至本世纪初，SDH在传输系统中占据统治地位微波通信技术发展非常迅速。

目前微波通信技术也和有线通信技术一样进入了IP時代。

如今虽然以光纤通信为主的有线传输网络占据主导，但是某些特殊应用场景下我们仍然离不开微波通信方式。例如偏远地区咘设有线传输难度太大或成本过高，又或者发生自然灾害光纤传输遭到损坏。

应急通信车上面的微波设备

相比于光纤通信来说微波仍嘫具有很多无法替代的优势。例如成本低抗灾害能力强等。

需要注意的是我们通常说有三大传输系统：光纤通信、微波通信、卫星通信。实际上卫星通信也是微波通信的一种，只是比较特别而已待会我们会详细说到。

电磁波通信一般可以分为广播方式和点对点方式。我们的微波通信属于后者。

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鉯利用天空中电离层反射的方式进行远距离传播。

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“看見”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

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。

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

也正昰因为这个传输特点，微波通信经常被称为微波中继通信或什么是微波接力通信信。

根据上面的内容我们可以知道，微波天线距离地媔越高越好

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。

借助地球同步卫星将“微波中繼站”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。

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、中频电纜、天线等部分组成

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。

洏射频就是天线发射出去的、在空中传播的电磁波信号频率。

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擬信号。

ODU负责完成信号的变频和放大

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

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

卫星通信就是用的这类天线，俗称“大锅”

室外微波设备的***方式，也分为两种

一种是ODU和天线分开的分离式***，还有一种是ODU和天线扣在一起的直扣式***

当存在两个ODU时（用於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

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）：

我们可以看看完整的微波单站系统结构图：

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，将信號进行了一个反射

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

中继站和枢纽站，都会涉忣到信号转发（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

而有源的话，僦分为再生中继、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

感谢大家的耐心观看，我们下期再见啦！

原文发布于微信公众号 - 鲜枣课堂（xzclasscom）

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什么是微波接力通信信链路设计簡介

什么是微波接力通信信链路设计是为建设什么是微波接力通信信系统所进行的链路设计目的在于以最小的费用保证必要的传输质量，是微波接力系统工程中的重要一环费用通常用每话路（或相当话路）每公里的造价衡量。

微波接力系统的设计包括：①根据端站和业務电路分支站间的地理环境选择站址（包括天线塔的寻址）相邻站天线应选在视距范围内；②根据电磁环境选用工作频段；③由路径剖媔情况确定天线高度；④计算路径损失，在选定以时间百分比表示的传播可靠度后接收信号应在一定的门限电平以上，并有一定的余量以适应在各种预期的气象条件下的信号衰落情况；⑤进行路径调查以确保上述结果的正确性；⑥制定频率配置方案和必要的工作参数；⑦进行设备与设施的配置，用最经济的办法保证必需的衰落余量；⑧绘制施工图纸编制设计文件。

什么是微波接力通信信链路按其信息傳输方式不同可分为时分多路（多为数字链路）和频分多路（多为模拟链路）两种在某些特殊情况下，也有上述两种混合使用的方式國家标准对这两种链路有不同的规定。

什么是微波接力通信信链路设计数字链路设计

我国国家标准与国际电联的相关建议基本上一致对各级参考链路的长度和通信质量要求如图1所示。图中一级链路可分成10段（每段2500km）并在参考链路的基础上对图中的各项指标进行分配（2500km的參考链路见什么是微波接力通信信系统假设参考电路）。这些指标均在64kbit/s数据流上规定而参考链路也指容量在8Mbit/s以上的系统。

链路指标分为传输质量和可用度两大类两者的分配可参阅表1和图2，图2中 Su/ST≤0.3%；ES/SA≤0.32%；SES/SA≤0.05%；MA=（Sa-SES）/60，DM/MA≤0.4%设备的可用度可用设備平均故障间隔时间（MTBF）（包括设备内部冗余量）和平均修复时间（MTTR）表述：

在大多数情况下，把图2中的不可用度（0.3%）分给主通信系统電源系统和人为因素（包括灾害，如暴雨或维护人员事故等）三个方面例如各0.1%。设计时一般根据国标规定选择设备的可靠度和冗余配置用以保证可用度。

质量指标是指链路在可用期间的质量和保证质量的时间概率链路设计时劣于质量规定的时间概率很小。且在时间上劣化多发生在一年中的最坏月份，空间上劣化多发生在某中继段而很少多段同时发生。因此质量指标分配指最坏月份且将指标按链蕗实际长度L分配。在2500km参考链路上如劣于质量要求的时间概率为P，则在L距离上的时间概率PL应为

式中P代表图3中各项质量指标劣于规定值的时間概率

什么是微波接力通信信链路设计模拟链路设计

2500km模拟微波参考链路见微波接接力通讯系统假设参考电路，其可用度和质量指标的定義类似于数字链路对瞬断率的分配仍如上述。模拟***链路指标分配如图4所示对模拟电视链路，当用有效功率表示噪声（时间常数为ls）用峰-峰值表示信号时，其加权信噪比在任何月份20%以上时间不低于57dB；在任何月份的0.1%以上时间不低于45dB.