微波知识培训

1、 微波通信技术问世已半个多世纪，最初的微波通信系 统都是模拟制式的，它与当时的同轴电缆载波传输系统同 为通信网长途传输干线的重要传输手段。我国的模拟微波 通信技术的研究、开发、引进和应用始于1958 年，有很 长的历史。70年代起研制出了中小容量(如8Mb/s、 34Mb/s)的数字微波通信系统，这是通信技术由模拟向数 字发展的必然结果。80 年代后期，随着同步数字系列 (SDH)在传输系统中的推广应用，出现了N155Mb/s 的 SDH 大容量数字微波通信系统。SDH 微波系统在90 年代 得到了迅速发展。 现在数字微波通信和光纤通信、卫星通信一起被称为 现代通信传输的三大主要手段。 微波的

2、定义 微波Microwave: 微波是一种电磁波，微波射频为300MHz300GHz，是全 部电磁波频谱的一个有限频段。 微波一般称为厘米波。 根据微波传播的特点，可视其为平面波。 平面波沿传播方向是没有电场和磁场纵向分量的，所以 称为横电磁波，记为TEM波。有时我们把这种电磁波简称 为电波。 数字微波传输常用频段包括：数字微波传输常用频段包括： 7/8/11/13/15/18/23/26/32/38 GHz（ITU-R建议规定）建议规定） 微波：频率为微波：频率为300MHz300MHz300GHz300GHz范围内的电磁波范围内的电磁波 30 KHz 300 3MHz 30 300 3GH

3、z 30 300 3 T Hz 10Km 1 100m 10 1 100mm 10 1 100 m VLF 特特 长长 波波 LF 长长 波波 UHF 特特 高高 频频 VHF 甚甚 高高 频频 MF 中中 波波 HF 短短 波波 SHF 超超 高高 频频 EHF 毫毫 米米 波波 光光 波波 频率频率 波长波长 名称名称 主主 要要 用用 途途 航行航行 无线无线航行航行 广播广播 广播广播FM广播广播 T VT V T V 卫星卫星 通信通信 微波微波 中继中继 Broadcasting nMaximum coverage nOne programme per radio channel

4、nApplications: Radio (LW, MW, SW, FM); TV etc . Microwave links nRadio beam nOne multiplex per radio channel nApplications: Civiliars and military telecommunication networks 广播 点点视距微波 在大城市和市区，在建设数字节点和分配网络时，数 字微波常常是可以与光缆相比的唯一的可供选择的方案。 事实上，除了在大城市和小城镇内埋设地下电缆费用非常 昂贵外，在闹市区开挖管道常常是很难得到批准的。这种 情况在欧美发达国家表现尤为突

5、出。据称，在欧美发达国 家用于移动覆盖的传输中大约8090采用数字微波系 统。 在世界上许多国家中，微波接力链路可能是可以穿越 数千里林区、山区、大草原、沙漠、沼泽地和其他困难地 域的唯一可用的大容量传输媒质。而且，由于功率消耗相 当低，应用太阳能电源已经成为在这种条件严酷的地区应 用数字微波接力系统的一个重要因素。 由于微波电路不易人为破坏，不易受自然灾害的影响， 因此微波系统是组成我国通信网的不可缺少的组成部分， 是保证通信网安全所不可缺少的。 但微波也存在着相应的缺点：应具备视距传输条件， 两站之间传输的距离不是很远；频率必须申请；通信质量 受环境的影响较大；通信容量不能做到很大。 数字

6、微波的发展机遇 数字微波作为一种无线传输方式，在灵活性、 抗灾性和移动性方面具有光纤传输所无法比拟的 优点，这也是它的优势所在。 当前数字微波的发展机遇可以归纳如下：用 于专网或作专网光纤传输的备份及补充，我国的 专网如：广电、石油及天然气管道、煤炭、水利 等，这些专网本身所需的传输容量不大，一般一 个STM-1 或几个STM-1,它们要么没建光纤通信电 路，要么只建了单线的光纤通信链路，不具备电 信光纤传输网络八纵八横的优势，所以它们必须 建设SDH 或PDH 微波电路用于主传电信及数据业 务或用于光纤传输系统在遇到自然灾害时的备用 保护，以及由于种种原因不适合使用光纤的地段 和场合。我国2

7、G 及2.5G 移动通信基站覆盖中使 用了众多的PDH 微波通信电路。 Mod TransmitterReceiver Dem Down converter in IF IF Signal Recovery IF Carrier Modulation Up converter RF channel TxRx 天线系统 IF microwave IF BB : Base band Base bandBase band IF : Intermediate Frequency RF : Radio Frequency (300MHz - 30 GHz) 数字微波信号的调制过程 对数字基带信号的调制过

8、程用数学方法可简单表示成： 放大放大 下变频下变频 中频中频 滤波滤波 解调解调 接收天线接收天线 调制调制 中放中放 上变频上变频 功放功放 滤波滤波 调制调制 中频中频 上变频上变频 功放功放 滤波滤波 发送天线发送天线 基带基带 基带基带 微波通讯组网灵活，建设周期短，成本低，特别适合于不便微波通讯组网灵活，建设周期短，成本低，特别适合于不便 于铺设光缆的地区使用。于铺设光缆的地区使用。 光网络补网：移动基站接收无线信号后，要将信号回传到BSC 以 进入核心网进行传输，移动基站的回程传输。在传输光网络和BSC 之间，由于地理位置等其他原因，不便于铺设光缆，则需要采用 微波传输的方式。 网

9、管系统和网管系统和IDU设备设备(1+0, 1U) 0.6m天线和天线和ODU(直接安装直接安装, 1+0) 微波设备由室内单元微波设备由室内单元 (IDU)、室外单元、室外单元 (ODU)、 网管系统、同轴电缆和天线组成网管系统、同轴电缆和天线组成 一跳系统之间的通信一跳系统之间的通信 IDU主要把业务数据、辅助数据、网管及交换数据按一主要把业务数据、辅助数据、网管及交换数据按一 定数据格式复接成帧，传给调制解调模块，调制解调模定数据格式复接成帧，传给调制解调模块，调制解调模 块再完成基带调制解调、中频变频等功能。块再完成基带调制解调、中频变频等功能。 行业内其他厂家的行业内其他厂家的IDU

10、构架构架 IDU 610 IDU 620 中兴中兴 华为华为 采用的是业务盘、系统盘、调制解调盘分立的方式采用的是业务盘、系统盘、调制解调盘分立的方式 调制解调盘调制解调盘 中频电 缆接口 XPIC信号补偿 输入、输出口 ODU电 源开关 指示灯 E1业务盘业务盘 116路E1 1732路E1 MDR68接口 指示灯 STM1业务盘业务盘 LC 光接口 系统控制盘系统控制盘 我司目前规划开发的产品，单盘式。我司目前规划开发的产品，单盘式。 其单盘框图如下图所示：其单盘框图如下图所示： 开发的产品面板结构类似于上图开发的产品面板结构类似于上图 发送方向信号：发送方向信号： 数据进入调制解调芯片数

11、据进入调制解调芯片BCM85620的的GPM模块（模块（ 振荡器和解调器混合模块），传给基带调制单元。基振荡器和解调器混合模块），传给基带调制单元。基 带调制解调单元对数据进行信道编码、数字调制等数带调制解调单元对数据进行信道编码、数字调制等数 字信号处理，然后进行字信号处理，然后进行D/A转换，成为转换，成为IQ基带信号。基带信号。 中频单元（中频单元（PVG710）对）对IQ基带信号做模拟调制、信基带信号做模拟调制、信 号放大等处理，形成中频频率为号放大等处理，形成中频频率为350MHz的模拟中频的模拟中频 发送信号，同时对发送信号，同时对IDU与与ODU之间的之间的O&M信号进行信号进行

12、 FSK调制，形成频率为调制，形成频率为10.7MHz的模拟的模拟O&M信号，中信号，中 心频率为心频率为350MHz的模拟中频信号、中心频率为的模拟中频信号、中心频率为 10.7MHz的模拟的模拟O&M信号、信号、-48V DC的电压信号通的电压信号通 过中频馈线送给过中频馈线送给ODU。 接收方向信号：接收方向信号： 中频单元对来自中频单元对来自ODU的信号进行分离处理，获得中的信号进行分离处理，获得中 心频率为心频率为140MHz的模拟中频信号和中心频率为的模拟中频信号和中心频率为 5.5MHz的的O&M信号。对接收到的中心频率为信号。对接收到的中心频率为 5.5MHz的的O&M信号进行

13、信号进行FSK解调，通过解调，通过FPGA的的 GPA接口送给接口送给CPU控制单元；对接收到的中心频率为控制单元；对接收到的中心频率为 140MHz的模拟中频信号通过的模拟中频信号通过PVG710变频到基带信变频到基带信 号，再经过号，再经过BCM85620的解调变成数字信号给的解调变成数字信号给FPGA 去处理。去处理。 738G ODU 编 号 名 称 说 明 1GND接地柱 2RSSI收信信号强度指示（直流电压），供调整天线时参考 3IF 中频接口， N(Female),用中频电缆与IDU连接 4射频接口 波导接口，用于7GHz 23GHz频段，直接与天线连接。 中频放大为上变频提供足

14、够大的混频激励信号用以补 偿变频损失； 上变频则将已调中频信号变为射频信号并为射频功率 放大器提供激励。 射频功率放大器最后将功率提高到所需水平。 时分数字微波信号可容忍非线性失真，因而可以充分 利用放大器件的（饱和）功率。 下变频器用于将射频信号变为频率固定的中频信号， 对模拟信号，变频过程不应引入失真。 中频放大器决定收信机的主要放大量，及通频带带宽， 其前置级也应采用低噪声器件，并具有自动增益控制。 解调器为调制器的逆过程，用于将已调中频信号还原 为具有标称基带电平的基带信号。 微波收信机用于中继系统时，视中继方式的不同，其 输出可分别送至基带接口、中频接口和射频接口，为中继 系统的发信

15、部分提供转接信号。 ODU的工程安装的工程安装 调整装置 俯仰调节杆 水平调节杆 中频电缆 ODU 天线 为提高数字微波的传输容量，微波研发人员采用了 一系列高新技术： 高状态调制解调，64QAM/128QAM/256QAM/512QAM /1024QAM 交叉极化干扰抵消(XPIC)技术 自适应频域和时域均衡技术 高线性功率放大器和自动发射功率控制 大规模专用集成电路(ASIC)设计技术 更高调制模式，更高链路带宽 XPIC双极化技术，空口容量提升1倍 天线的作用是把发信机(ODU)发出的微波能量定 向辐射出去，把接收下来的微波能量传输给收信 机(ODU)。常用微波天线有抛物面天线和卡塞格

16、仑天线。国产微波天线直径一般分为：0.3 、0.6、 1.2、1.6、2.0、2.5、3.2m 等；进口微波天线的 直径一般分为： 0.3、 0.6、 1.2、1.8、2.4、 3.0m 等。 天线种类多，每种直径的天线对于不 同的频段有不同的规格，Ericsson Mini-link 有46 种天线。 抛物面天线卡塞格仑天线 同一频段内的n 个波道可共用一面天线。 单极化天线 双极化天线 分路系统（合路器） 一般情况下，微波通信总是几个波道共用一套天 馈线系统，则就需要分路系统把它们分开。分合 路系统由环形器、分路滤波器、终端负载及连接 用波导段组成。分路滤波器装在机架内。 分路滤波器是由带

17、通滤波器构成，它只允许设计 的某个频带通过，通频带以外的频率都不能通过。 终端负载均用于发射波的吸收。环形器使信号按 一定的方向前进。 738G合路器 6G合路器 网管系统 与PC 机连接，通过浏览器即可登录Web-CIT 本地维护 终端，对网元设备进行设备信息查询，故障信息查询， 系统配置，参数设置，链路性能监测，软件升级等维护操作。 网管系统 在大城市和市区，在建设数字节点和分配网络时，数 字微波常常是可以与光缆相比的唯一的可供选择的方案。 事实上，除了在大城市和小城镇内埋设地下电缆费用非常 昂贵外，在闹市区开挖管道常常是很难得到批准的。这种 情况在欧美发达国家表现尤为突出。据称，在欧美发

18、达国 家用于移动覆盖的传输中大约8090采用数字微波系 统。 在世界上许多国家中，微波接力链路可能是可以穿越 数千里林区、山区、大草原、沙漠、沼泽地和其他困难地 域的唯一可用的大容量传输媒质。而且，由于功率消耗相 当低，应用太阳能电源已经成为在这种条件严酷的地区应 用数字微波接力系统的一个重要因素。 由于微波电路不易人为破坏，不易受自然灾害的影响， 因此微波系统是组成我国通信网的不可缺少的组成部分， 是保证通信网安全所不可缺少的。 Mod TransmitterReceiver Dem Down converter in IF IF Signal Recovery IF Carrier Modulation Up converter RF channel TxRx 天线系统 IF microwave IF BB : Base band Base bandBase band IF : Intermediate Frequency RF : Radio Frequency (300MHz - 30 GHz) 数字微波信号的