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数字微波收发信设备的主要性能指标释义

浏览:6822  来源:通信人在线  日期:2018-03-15

一、发信设备

1、工作频段

根据ITU-R的建议,微波接力通信系统的工作频率可有1~50 GHz的很宽范围。工作频率愈高,愈容易获得较宽的通频带和较大的通信容量。同时天线设备也具有更尖锐的方向性,而且体积重量减小,但是频率高时,雾、雨或雪的吸收显著,传播损耗、衰减和接收设备噪声也愈高。从12 GHz起必须考虑大气中水蒸气的吸收问题,这种吸收衰耗随频率上升而增加。当频率接近22 GHz时,即水蒸气分子谐振频率时,是大气中传播损耗的峰值,衰减量很大。关于我国微波通信系统中工作频段的选用思路详见下表1-1中。

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1-1:我国微波通信系统中工作频段的选用思路

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2、输出功率

微波中继站所需的发射功率和很多因素有关,例如,通话路数愈多,频带愈宽。为保持同样的通信质量,必须有更大的发信功率。另外,也和站址选择,多径衰落的影响,分集接收的采用等诸多因素有关。一般情况下,数字通信比模拟通信具有更好的抗干扰能力。为了保持同等通信质量,数字通信与模拟通信相比需要较小的发送功率。例如数字微波发射机输出功率有时只需几十毫瓦到几百毫瓦功率,只有长距离情况下才需要几瓦量级。

3、频率稳定度

发信机的每个工作波道都有一个标称的射频中心工作频率,用f0表示。设实际工作频率与标称工作频率的最大偏差值为Δf,则频率稳定度的定义式为:

K = Δf / f0

对于频率稳定度,主要取决的因素有:一是微波通信对频率稳定度的要求决定于所采用的通信制式及对通话质量的要求;二是发信频率稳定度取决于本机振荡器的频率稳定度。其解释汇总于下表1-3中。

1-3:影响微波通信频率稳定度的因素

4、交调失真

发信设备是处在大信号工作状态,往往工作在非线性区域,如功率放大器和上变频器等。如果存在两个正弦信号,其角频率分别为ω1ω2,则由于电路的非线性作用将产生许多交叉调制分量:

1±2    mn = 012,…

按照谐波次数(m+n)的大小,各分量分别称为(m+n)阶交调分量。对于微波通信,其低阶分量可能成为影响的主要因素,具体详见下表1-4-1。电路非线性度愈坏,交调分量愈大。

1-4-1:各阶谐波分量对微波通信的影响

表示交调分量大小的指标,用交调系数M m+n,它是各交调分量功率P m+n与基频功率P1P2之比。例如三阶交调系数如下,式中,P3是频率为1221的功率。由于两频率相距不远,这两个谱线的功率相差不大。双频信号输入时的三阶交调系数是发送设备非线性的一项重要指标,其表现如表1-4-2所示。也就是说,对三阶交调系数的要求,取决于通信体制及误码性能恶化等因素。

1-4-2:三阶交调系数的指标要求

5、电源效率

由于系统整机电源功率的主要消耗是在发信信道,因此,设计发信各部件时,要着重考虑电源效率。尤其是射频功率放大器的电源效率,其中射频功放的平均电源效率一般约为35%,甲类功放电源效率一般低于15%。但是,对于中、大容量数字微波系统,为了保证信道传输的非线性指标,则电源效率的高低应以线性条件是否满足为原则。

6、谐波抑制度

总体设计在规定此项指标时,除了考虑数字微波通信系统本身的各种干扰以外,还应考虑其对模拟通信系统和卫星通信系统的干扰。因此,应当适当地配置工作频率和采取必要的防护措施。

7、通频带宽度

除了滤波器以外,发信信道的各组成部件都应具有宽频带特性。通常,上变频器和微波小信号功率放大器易于实现宽带设计,而对于大功率微波放大器要求很宽的工作频带是不合适的,一般只要求能覆盖两个工作波段。这样,总体设计时,可不考虑它们对发信信道通频带的影响。

8、非线性指标

不是所有的系统都要求有较高的功率非线性指标,如2PSK系统,信道的功率非线性指标意义不大。这时为了保证较高的电源效率,往往首先考虑采用丙类的射频功率放大器。对于含有调幅信息的调制方式,如16 QAM系统,信道的功率非线性指标就显得至关重要。这时,为了保证非线性指标,往往不得不牺牲其他性能,如电源效率、经济成本和设备的复杂程度等。实际上,不同的调制信号对信道的非线性指标要求也不同。

二、收信设备

微波通信系统收信设备的主要性能指标常用到的有:工作频率、噪声系数、本振频率稳定度、通频带、选择性、最大增益和自动增益控制范围等,具体释义汇总于下表2中。

2:微波通信系统收信设备的主要性能指标释义

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三、微波收发信机电平图

为了对微波收发信机的信号电平有一个整体的、清晰的概念,可用如图3所示电平图表示各主要点的电平大小,所示的电平值为绝对电平。在所示图例中,发信机功率为5W,即为+37 dBm。而直接混频接收机输入端的正常信号电平为1000 pW,即为-30 dBm,分道滤波器的衰减为0.7 dB,单向器衰减为0.5 dB,所以在收信混频输入端的信号电平还剩-31.2 dBm。收信机混频衰减为5 dB,在收信中放输入端的电平是-36.2 dBm。为了保证接收和自动增益控制的要求,确定收信机输入端的最大信号电平比正常电平高5 dB,最小电平比正常电平低35 dB,所以实际上的信号电平是从-24~ - 65 dB,即自动增益控制范围是41 dB,这就满足了指标要求(37 dB)。由图可以明显看出,自动增益控制的要求是完全由接收机的中频系统来实现的。需指出的是,在各点所标的电平均是以75Ω的阻抗为负载的,所以对于各个点的信号电平值,可以折合成信号功率值或电压值,如-30 dB1 mW8.66 mV

3:微波收发信机各主要点的电平

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