浅析影响微波通信的主要因素及应对措施

来源:用户上传      作者:玄绪强

　　【摘要】    微波在通信过程中受到地理条件和气候因素的制约， 以及空间电磁波的干扰导致信号幅度随时间不断起伏变化、衰落和失真，甚至出现中断现象一直是微波通信领域中急需解决的问题。本文针对影响微波通信的主要因素进行分析，并针对性地提出了应对的策略。
　　【关键词】    微波通信    干扰    措施
　　一、概述
　　微波通信作为无线通信的主要手段，有着许多独有的特点。因为其具有很强的生存性、机动性及抗干扰性，架设简便，目标小，发射功率小，投入费用低，因而广泛地应用在节点引接、近距离中继传输等场合。
　　同时，干扰及衰落现象一直是微波通信领域中急需解决的问题。虽然在理论上，干扰现象是不能被彻底清除的，但是通过相关技术手段还是可以实现控制微波通信干扰大小的目的。
　　二、影响微波传输的主要因素
　　1.电磁信号对微波传输的影响。微波通信是无线电通信的一种，用于微波通信的无线电频率一般在300MHz-300GHz的频段范围内， 目前我们常用的微波通信有三个波段，分别是1700-2300MHz， 3400-4200MHz，以及5900-6400MHz。其中，微波中继站的标准间距为5km左右。对于微波信号的传输路径，通常可以分为传导藕合和辐射藕合两种。其中，在射频电路、多导线的电缆中，一根导线上的干扰可以耦合到其他所有到线上即为传导耦合;微波信号通过辐射电磁波传播就是辐射藕合。而相应的微波通信干扰现象也就包括了场线藕合、天线藕合以及线线藕合三种情况。一旦天线接收到干扰源天线或者非目标天线发出的电磁波，就会发生天线间藕合的情况;而当空间内的电磁场经由导线感应而形成的藕合，这种藕合就是场线藕合;最后，线线藕合则是特指两根平行导线引起的藕合。
　　2.大气对微波传输的影响。微波中继通信通常是在距地面5KM以下的对流层实现传输的，因此，收信电平受到对流层的影响非常大。波长小于2cm的微波波段，气体分子谐振易引起对电磁波能量的吸收，通常情况下水蒸气的最大吸收峰在λ=1.3cm处，氧分子的最大吸收峰则在λ=0.5cm处。而波长小于5cm微波波段，则极易受雨、雪、雾等恶劣天气的影响，产生散射造成能量损耗。另外，由于大气层中不均匀气体的位置，形状随机变化，造成折射波、散射波与直射波之间在行段差上存在着随机变化，进而使接收点上会呈现电磁波振幅和相位的大幅度起伏变化，造成微波传输的衰落。
　　3.多径衰落对微波传输的影响。多径衰落是指电磁波经不同路径传播后，各分量场到达接收端时间不同，按各自相位相互叠加，而使原来的信号产生失真或错误。同时大容量微波通信由于所占用的频带较宽，各频率分量在空间衰减程度上有很大的差异，造成合成信号辐度和相位的大幅度失真，从而产生頻率选择性衰落。随着大容量数字微波通信在通信领域的使用，数字微波通信经多径传输后，衰落情况非常严重。
　　三、常用的几种抗干扰衰落措施
　　1.改进电路设计。在有关微波通信的电子设备中，包括相应的电气设备设计，都需要控制电路回路的面积，并且在保证性能的前提下尽量减小回路面积。因为复杂的电路回路是引发共模干扰和差模干扰的重要的原因之一。复杂的电路回路会产生感应电动势，进而引起设备之间的相互扰动造成磁场耦合。为此，必须减少电路回路的面积，进而降低感应电动势的危害性，最终控制微波通信干扰。
　　2.分集接收。所谓分集接收就是在若干支路上接收相互间相关性很小的载有统一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，以便使接收端衰落的影响得以减小。常用的分集接收有空间分集和频率分集，因频率分集接收频段利用率低，一般不采用，常用的是空间分集接收[1]。空间分集接收是利用架设在不同高度上的两付或以上的天线，接收同一频率的高频信号，以达到克服衰落的目的。空间分集还有一种变化形式为极化分集。它利用在同一地点两个极化方向相互正交的天线发出的信号可以呈现不相关的衰落特性进行分集接收，即在收发端天线上安装水平、垂直极化天线就可以把得到的两路衰落特性不相关的信号进行极化分集。
　　3.实行必要的阻抗匹配。在高频电子线路中，相邻近的导线一旦出现线线方向相反和通电电流值相等的现象，就非常可能在相同的外界环境下，相互抵消了各自产生的磁场。对于微波通信领域来说，尤其是具有重要作用但是存在干扰风险的设备，可以根据高频电子线路中的规律，在信号传输中应用双线的方式，该方式有助于电磁干扰的抵消。同时，当设备中外部导线的长度不小于微波四分之一波长情况时，就应当对线路实行必要的阻抗匹配，来达到防止驻波现象出现的效果，并且避免微波通信强干扰问题的形成。
　　4.自适应均衡技术。所谓均衡就是接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性，用来抵消信道的时变多径传播特性引起的干扰，即通过均衡器消除时间和信道的选择性。均衡有两个基本途径：一是频域均衡，它使包含均衡器在内的的整个系统的总传输特性满足无失真传输的条件。它往往是分别校正幅频特性和群时延特性，通常模拟通信多采用频域均衡。二是时域均衡就是直接从时间相应考虑，使包含均衡器在内的整个系统的冲击响应满足无码间串扰的条件一般数字通信多采用时域均衡。
　　四、结语
　　在实际工作中，经过长期观察发现，在微波通信中，不能仅仅使用一种抗衰落措施，应同时结合使用多种抗衰落措施。例如在微波干线上使用空间分集，但在站距小于30Km时，可以不用空间分集，因为此时站距短，空间损耗小，有足够的衰落储备，空间衰落不易发生。另外，尽量不使用频率分集和环路白愈网作为主要的抗衰落措施，因这样会浪费网络资源，特别是频率分集，用两个频率传送一个信号，造成频率利用率低。
　　在其它抗衰落措施的效果不明显时，在某些断面非常差的微波站和某些特别重要的微波站，应使用环路自愈网。在各微波站的设备上安装频域自适应的均衡器和时域自适应均衡器，将各种抗衰落措施结合起来使用，可减少微波传输中不利影响，提高传输的稳定性。
　　参  考  文  献
　　[1]李茜.减少微波传输衰落的措施. 山西焦煤科技
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