1 發(fā)射機方框圖及功能
1)調制器。數(shù)字調制過程的基本原理是把比特率為R(bits/s)的二進制數(shù)字序列變換為適當?shù)闹蓄l或射頻信號的處理過程,其中包括數(shù)字信號處理(如狀碼、信號編碼和微波幀開銷插入等),頻譜成型,信號映射和調制過程。在SDH微波系統(tǒng)中,最廣泛采用的是將編碼和調制合成一起的技術,即編碼調制技術。它將冗余的比特插進多狀態(tài)的一些傳輸信號的星座中,特別是那些距離最近的符號點,以取得更好的功率/頻譜利用率。
2)中頻放大器。它的作用就是將已調制的中頻信號進行放大。
3)本地振蕩器:本振產(chǎn)生適當?shù)纳漕l頻段內(nèi)的本地振蕩信號,與已調制的中頻信號進行混頻產(chǎn)生出所要發(fā)射的微波信號,對于本振,除了要達到一定的功率電平,以滿足必信混頻器的需要,還要求頻率穩(wěn)定度高和相位噪聲低。因此在SDH微波系統(tǒng)中常采用介質穩(wěn)定的鎖相振蕩器或高質量的頻率綜合器,對于發(fā)射混頻器,為了抑制本振泄露和雜散產(chǎn)物,一般優(yōu)先采用平衡混合器。混合器后用邊帶濾波器選出所需要的邊帶。
4)功率放大器。它是用以將發(fā)射混頻器輸出的微弱信號電平(常為一dBm~一50dBm)放大到所需要的電平。常用的射頻功率放大器為砷化稼FET器件,由于SDH系統(tǒng)一般采用高狀態(tài)調制方式,對放大器的線性要求很高,故一般采用預失真來對放大器的殘余非線性進行補償。在正常傳播條件期間,還采用自動發(fā)信功率控制(ATPC)技術來降低輸出功率。經(jīng)過微波功率放大器放大后的微波射頻信號至天線送往下一站。
5)自動發(fā)信功率控制(ATPC)。ATPC是微波接力系統(tǒng)中能得到許多好處的一個實用措施,與固定工作條件下相反,微波發(fā)射機工作時輸出功率是可變的,最大值為Pmax,最小值或正常值為Pnom。在絕大多數(shù)時間內(nèi),發(fā)射機工作于Pnom,只有當遠端接收機檢測到不利衰落條件時,即接收信號電平低時才達到Pmax,它是利用反向通道業(yè)務信道來控制反饋環(huán)配置中的發(fā)射機。
從接收機中頻部分的AGC電壓得到的誤差信號,并將它與適當固定基準電壓進行比較,該電壓基準與ATPC門限有關。有發(fā)射側,經(jīng)處理的誤差信號控制場效應管(FET)放大器的輸出功率電平。由于采用ATPC使得高功率放大器的功耗明顯下降,有利于改善FET功放的平均故障時間,消除了接收機上的衰落問題,改善了相鄰波道的干擾。中斷性能變好,在擁擠的樞紐站,由于降低了標準接收電平,比較易于進行頻率協(xié)調。
ATPC方式有突變型和漸變型兩種。突變型ATPC系統(tǒng)是接收機的接收電平下降到設定的ATPC啟動門限電平時,發(fā)射機發(fā)信功率立即工作于高電平。而當接收電平重新上升到某一設定的上限電平時,發(fā)信機立即工作于低電平。而漸變型ATPC系統(tǒng)是接收電平在兩個門限電平之間時,發(fā)信機功率電平也逐漸作相應變化。
2 微波收信機
接收機完成的任務是將天線接收來的微弱的微波信號經(jīng)分波道濾波器后選出本波道信號,進入低噪音放大器進行射頻前置放大,用混頻器將從天線通過分路濾波器組件來的射頻信號與本振信號進行差頻變換為中頻信號,用可變增益放大器進行中頻放大,以使得在存在衰落變化的情況下,保持輸出電平不變。下面著重介紹自動增益控制和解調器以及自適應均衡。
1)自動增益控制電路。大多數(shù)接收機的增益是由中主放來承擔,它的可變增益是用來補償由于傳輸引起的射頻信號衰落。裝有自動增益控制電路(AGC)的中頻放大器的目的是使送達解調器的信號電平保持不變。放大器的增益變化一般是用許多級來完成的。這些增益可以隨著適當?shù)目刂齐妷鹤兓?,而控制電壓又是放大器輸出端的中頻信號幅度的函數(shù)。實際上由輸出信號引出一部分由二極管檢波,由AGC濾波器(該濾波器防止有用頻譜以外的信號影響放大器總頻率響應),經(jīng)放大后用作可變增益級的控制電壓,這個方法即從輸出的反饋通路和中間用于以可變增益補償輸出電平的變化和保持中頻輸出電平不變。
2)解調器。載波恢復環(huán)是解調器的核心部件,它由壓控振蕩器(VCO)和鑒相器組成用以產(chǎn)生相干解調所必須的載波。所恢復的載波被分成相位差90°的兩正交載波。時鐘恢復電路產(chǎn)生時鐘脈沖送給A/D轉換器,A/D轉換器產(chǎn)生8個數(shù)據(jù)流,再經(jīng)逆映射,并/串變換,去擾碼,恢復出原來的數(shù)據(jù)流。
3)自適應均衡。在數(shù)字微波系統(tǒng)中,為了補償由多徑衰落產(chǎn)生信號失真和減少中斷時間,廣泛采用自適應均衡。根據(jù)不同的工作頻率,可將均衡器分為帶通均衡和基帶均衡。帶通均衡在接收機中頻級進行和頻域工作,用以控制信道的傳遞函數(shù),常稱為頻域均衡器(AFE),后一種均衡器在時域工作,直接減少由于傳遞函數(shù)不理想而產(chǎn)生的符號間干擾,常稱為時域均衡器(ATE)。與.AFE相比,ATE的均衡能力更大,有些SDH微波系統(tǒng)不再使用AFE,只用ATE,而大多數(shù)系統(tǒng)中,AFE和ATE聯(lián)合使用。
3 天饋線系統(tǒng)
在微波接力系統(tǒng)中,對天線的基本要求是在線效率高,旁瓣電平低,交叉極化鑒別率高,電壓駐波比低,工作頻帶寬。饋線用于將天線與微波收發(fā)信機連接起來,現(xiàn)在在4GHz~15GHz頻段廣泛采用橢圓軟波道作為饋線,它便于計饋線的布局和安裝,整個饋線系統(tǒng)包括橢圓波導、橢矩變換、密封節(jié)、充氣波道段。為了保護饋線,饋線中必須充有干燥空氣。
在SDH微波系統(tǒng)中,多徑傳播引起的頻率選擇性衰落是影響系統(tǒng)性能最重要的因素。它使接收電平下降,從而使載噪比和載波干擾比下降。同時由于頻譜失真造成脈沖波形失真,而產(chǎn)生碼間干擾造成所恢復的載波相位誤差和定時的相位抖動。
分集接收是對抗多徑衰落,提高數(shù)字微波傳輸質量的重要手段之一,所謂分集技術就是為了對抗多徑衰落的影響,將多個特性不同的收信信號合成或切換,得到良好信號的技術稱為分集技術,考慮到使用不同的天線,頻率極化,到達角、路由、地址和時間,分別稱為空間分集、極化分集、角度分集、路由分集、站址分集和時間分集。
1)頻率分集。它是使用兩個或多個不同頻率發(fā)射同一信息,在接收端選出傳輸質量比較好的信號,它利用了不同頻率上出現(xiàn)衰落的不相關性,也就是在兩上頻率上同時發(fā)生瞬斷的概率較低的特性。頻率分集以數(shù)字微波系統(tǒng)的改善比模擬系統(tǒng)要大的多。
2)空間分集:它通常用兩個或更多個垂直間隔某個距離的接收天線來實現(xiàn)的,天線之間的距離應足夠大,以便提供各信號中由多徑衰落引起的各種操作有足夠的不相關性。由圖3可見,接收到的天線電波是通過不同的路徑進行傳輸?shù)模鼈儾豢赡芡瑫r受到衰落的影響,所以空間分集對接收功率降低和信號失真都有相當大的改善。
近年來,隨著微波通信技術的發(fā)展,高性能高速多狀態(tài)調制解調技術、自適應交叉極化干擾抵消(XPIC)技術、前向糾錯技術、專用大規(guī)模集成電路(ASIC)設計仿真技術都應用到SDH數(shù)字微波通信中,大大提高了微波通信的容量和可靠性。
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