微波通信系统发射机技术的发展与应用研究

蒋开朗

摘   要：微波通信技术在各个领域中被广泛运用，随着我国科学技术不断发展，微波通信系统呈现出高效率、低成本的发展趋势，推动我国通信行业的快速发展。在微波通信系统的发展中，对微波通信质量和效率有着直接影响的是发射机，要想实现微波通信系统的可持续性发展，需要注重微波通信系统发射机技术的运用。文章分析微波通信系统的发射机技术，为相关人员提供参考。

关键词：微波通信系统;发射机技术;通信质量

微波通信系统被广泛地运用，其分为卫星通信系统、地面微波中继通信系统等多个形式。每一种系统形式都有着不同的数字信号发射频率，但微波通信系统发射机的内部结构相同，一旦发射机出现问题，微波通信系统所发出的数字信号质量不佳，将影响整个通信事业的发展[1]。因此要注重微波通信系统发射机技术的发展。

1    微波通信系统概念和特征分析

1.1  微波通信系统概念

微波通信系统作为国家通信网络中的重要通信手段，能够利用微波实现容量大、质量好以及超远距离的通信。微波通信被广泛运用在多个频段中，即L，S，C，X诸频段。微波在空中传播特征与光波相近，通过直线方式进行数字信号的传播。为了实现超远距离的传播，需借助中继站实现转发。微波数字信号具有频率高、波长短的特性，一旦遇到阻挡时，数字信号就会被阻断，影响数字信号的传输，通过微波通信接力的方式可以实现数字信号的有效传播[2]。

1.2  微波通信系统特征分析

1.2.1  微波穿透高空电离层

微波穿透高空电离层的特性在卫星通信领域有着重要的作用，同时也在宇航通信中有所运用。而微波不能被电离层所反射，微波的地面通信距离较短，要想实现超远距离的通信，需借助中继站完成，且微波站和微波站之间不能存在障碍物，不然会影响微波数字信号的传播。

1.2.2  微波波长短

微波的光束具有较强定向性，分辨能力较强，对于雷达、导航等领域的运用有着至关重要的作用。同时，微波具有较强的稳定性，受其他因素的影响较小，可以实现数字信号的稳定传输。

1.2.3  微波储存的信息量大

目前，大部分的通信都采用微波作为载波，主要原因是微波的频带较大，能够存储大量的信息。另外，微波不易受到电磁的干扰，其能够在较短的时间内完成数字信号的传输。

2    微波通信系统发射机的实现方式

2.1  微波直接调制发射机

微波直接调制发射机是微波通信系统常用的一种发射机，主要由微波振荡器、微波调制器、微波功放、微波滤波器以及转码器等部分组成，如图1所示。数字终端机会发射出相应的数字信码，数字信码需经过码型变化，并输送到微波调制器中。将其进行调制后，输送到微波功放部分，经由微波滤波器将数字信码反馈到天线上，由天线将数字信号发射出去。这种微波通信系统发射机的运行原理较为简单。一旦发射频率处于较高的频率时，微波直接调制发射机中微波功放设备的操作难度较大，而且在一个系列产品多种设备的场合下，微波直接调制发射机的通用性较差[3]。

2.2  中频调制发射机

中频调制发射机是微波通信系统中另一种发射机，其主要由中频振荡器、中频调制器、码型变换、功率中放等部分组成，在中频调制发射机还包含上变频器、微波本振、微波功放以及微波滤波器等部分，如图2所示。数字终端机会发射出相应的数字信码，数字信码需经过码型变化输送到中频调制器中，对其进行调制，进而获得中频调制后的信号，并将该信号输送到功率中放中，将已调制的信号进行放大，直达到上变频器所要求的功率电平。再经由上变频器将数字信号进行变换，转变为微波调制信号，经由微波功率放大器将其放大，達到输出所需要的功率电平时停止，最终将其经由微波滤波器反馈到天线上并发射出去。中频调制发射机的数字信号发射运行原理与一般调频的模拟微波发射机相近。要想实现利用现有的模拟微波信道传输数字信号，其只需要更换调制、解调单元达到上述目的。中频调制发射机能够实现数字模拟系统的兼容，适用于多波道传输。在不同容量的数字微波中继设备系列中，只需要更改中频调制单元，就可以实现传输容量，且后续的微波发送单元不必更改，保持通用[4]。由此可以说明中频调制发射机具有良好的通用性，能够被广泛运用。

3    微波通信系统发射机的主要性能指标

3.1  工作频段

微波通信系统发射机的工作频段范围较宽，为1～40 GHz。一般来说，微波通信系统发射机工作频率越高，其所获得通频带越宽、通信容量越大。但是微波通信系统的天线设备越具有较强的方向性，天线的体积重量就越小。一旦微波通信系统发射机工作频率过高时，天线设备所发射的数字信号对于雾、雨或雪的吸收能力越强，进而造成了数字信号的损耗，使得天线设备所发射的数字信号出现噪声，随着天线设备所发射的数字信号频率越高，噪声越大。因此，微波通信系统发射机工作频率超过12 GHz时，需要注重天线设备所发射的数字信号对水蒸气的吸收问题，这种数字信号损耗会随着频率的增加而增加。若是工作频率达到22 GHz，空气中的水蒸气与天线设备发射的信号产生谐振时，数字信号的损耗达到峰值[5]。

微波通信系统发射机的发射功率主要与通话路数、频带有着直接相关性。要想保证微波通信质量，需确保发信功率较高。另外，微波通信系统发射机的发射功率也同多径衰落、站址选择等因素有关。在短距离微波通信中，微波通信系统发射机的发射功率较小，只需要几十兆瓦到几百兆瓦功率，一旦进行超长距离微波通信时，微波通信系统发射机的发射功率较大，需要几瓦量级。

3.2  频率稳定度

微波通信对于频率稳定度有着一定的要求，频率稳定度则需要依据通信制式及对通话质量的要求而确定。目前，数字微波通信系统中所采用的通信制式为相移键控（Phase Shiftkeying，PSK）调制方式。一旦微波通信系统发射机的频率发生漂移现象，则会使得信号解调过程出现误差，进而影响整个数字信号的传输，造成有效信号下降，大量累积误码，影响微波通信质量。微波通信系统发射频率稳定性取决于本机振荡器的频率稳定度。当前，微波通信系统发射机中所采用的微波介质材料性能有所提升，其具有电路简单、噪声小、杂频干扰小的优势，使其被广泛地运用在微波通信系统发射机中[6]。

3.3  谐波抑制度

在微波通信系统发射机中设置该指标，既要考虑数字微波通信系统本身存在的各種干扰，还要充分考虑卫星通信系统、模拟通信系统所带来的感染，因此，需要在微波通信系统发射机中设置科学合理的工作频段，另外，在必要时，可以采取相应的防护措施。

3.4  通频带宽度

在微波通信系统的发信信道上的各个构件，都需要具有宽频带的特性，仅滤波器除外。针对发信信道上的大功率微波放大器需求，其覆盖两个工作波段，而其他上变频器和微波小信号功率放大器设置宽带，满足微波通信系统的宽频带需求，确保数字信号的存储容量大。

4    结语

微波通信系统发射机在微波通信系统中占据着重要的位置，是整个通信系统的基础。为了提升微波通信系统的通信质量，需要注重发射机技术的要运用，对发射机的各项工作指标进行设计，同时还要选择合适的材料，确保发射机的使用年限，提升发射机的工作质量，保证微波通信系统的通信质量，实现通信行业的快速发展。

[参考文献]

[1]韩红兵.数字超宽带DPD微波高效发射机的关键技术分析[J].通讯世界，2019（5）：99-100.

[2]罗讯.全数字化微波、毫米波硅基发射机系统技术与应用[C].北京：2019年全国微波毫米波会议论文集，2019.

[3]田耕，郑光华.固态雷达发射机的关键技术研究[J].数字通信世界，2019（5）：63-64.

[4]彭铁雁.全数字宽带微波发射机及其控制方法[J].通讯世界，2019（4）：71-72.

[5]毕欣.浅析数字电视发射机及其技术[J].科技经济导刊，2017（16）：106.

[6]武艺.数字电视发射机技术分析[J].新媒体研究，2016（23）：40-41.