微波天線

　　微波通信，英文是 Microwave Communication，是指使用微波（Microwave）作為載波，攜帶信息，進行中繼通信的方式。

　　微波，是頻率范圍 300MHz~3THz 的電磁波（1THz=1000GHz），也就是說，波長范圍是 1 米~0.1 毫米（光速=波長×頻率）。

　　事實上，微波通信并沒有使用微波的全部頻率。它主要使用3GHz-40Ghz這個范圍。

　　工程師們將部分微波波段進行了定義，并且單獨命名，例如我們經常聽說的 Ka 波段、Ku 波段、C波段等。

常用微波波段的劃分

　　人類使用微波進行通信的歷史并不算短。

　　早在 1931 年，從英國多佛爾到法國加萊，就建立了世界上第一條超短波通信線路，橫跨了英吉利海峽。

　　二戰之后，微波通信獲得了迅速發展和廣泛應用。

1945 年，美軍的微波通信設備

　　1947 年，著名的美國貝爾實驗室在紐約和波士頓之間，建立了世界上第一條模擬微波通信線路。

　　到了 50 年代末，澳大利亞、英國、加拿大、法國、意大利和日本等國家，都在本國的主干路由上安裝了微波接力通信系統。

1955 年時，英國的微波骨干網線路

　　我國的微波通信研究啟動比較晚，開始于 60 年代。與此同時，模擬微波逐漸被淘汰，人類逐漸進入了數字微波通信時代。

　　數字微波通信，又分為 PDH（準同步）和 SDH（同步）兩個階段。相信之前看過小棗君傳輸網科普文章的同學，一定不會覺得陌生。

　　80 年代后期至本世紀初，SDH 在傳輸系統中占據統治地位，微波通信技術發展非常迅速。

　　目前微波通信技術也和有線通信技術一樣，進入了 IP 時代。

　　如今，雖然以光纖通信為主的有線傳輸網絡占據主導，但是某些特殊應用場景下，我們仍然離不開微波通信方式。

　　例如偏遠地區，布設有線傳輸難度太大或成本過高，就會采用微波進行數據回傳。

　　對于有些專網通信用戶，例如電網、鐵路等，也會較多采用微波通信作為遠距離孤立站點的數據傳輸手段。

　　此外，因為微波通信抗災害能力比較強，所以也會用于緊急情況下的應急通信。

應急通信車上面的微波設備

　　總而言之，相比于光纖通信來說，微波仍然具有很多無法替代的優勢，所以會長期在一線服役。

　　需要注意的是，我們通常說有三大傳輸系統：光纖通信、微波通信、衛星通信。實際上，衛星通信也是微波通信的一種，只是比較特別而已，待會我們會詳細說到。

衛星通信

　　電磁波通信，一般可以分為廣播方式和點對點方式。我們的微波通信，屬于后者。

　　為什么要采用點對點方式？這主要是由微波的特性決定的。

　　微波的特性，就是頻率高，波長短。

　　這種類型的電磁波，繞射能力很差，穿透力很差，在地表傳輸時，衰減很大，傳輸距離短。

　　我們知道，電磁波除了在地面沿空氣傳播之外，還可以利用天空中電離層反射的方式進行遠距離傳播。

　　但微波仍然無法利用這種方式。還是因為微波的頻率太高，以至于電離層無法有效反射（只能穿透）。

　　所以，微波傳輸幾乎只能進行視距傳輸。

　　什么是視距傳輸？就是發送天線和接收天線之間沒有障礙物阻擋，可以相互“看見”的傳輸。

　　視距傳輸，除了容易受山體或建筑物等影響之外，還會受到地球表面弧度的限制。

　　地球是一個球體，地球的表面是有弧度的。微波天線發出的微波，經過一定距離之后，就會被地球表面所阻擋，無法繼續傳播。

　　因此，微波通信存在距離限制。通常來說，如果微波天線掛在正常高度的鐵塔上，它的傳輸距離就是 50 公里。

　　如果要進行遠距離傳輸，就必須進行“接力”，也就是說，需要設置微波中繼轉接站。

　　微波中繼轉接站接收到前一站的微波信號，加以放大等處理，再轉發到下一站去，就像接力賽跑一樣，直到抵達最終收信端。

　　也正是因為這個傳輸特點，微波通信經常被稱為微波中繼通信，或微波接力通信。

　　根據上面的內容，我們可以知道，微波天線距離地面越高越好。

　　那么，你一定想到了，為什么我們不干脆把中繼站掛到天上去呢？是的，這就是衛星通信。

　　借助地球同步衛星，將“微波中繼站”掛在太空中，可是最大化地擴大微波通信的距離。

　　地球同步衛星距離地面 36000 公里，可以覆蓋地球表面積的三分之一，理論上來說，只需要 3 顆衛星，就能保證地球上任意兩個中繼站進行通信。

　　接下來我們具體看一下微波設備的組成。

　　一般來說，微波設備主要由 IDU、ODU、中頻電纜、天線等部分組成。

微波設備

　　IDU 是室內單元，Indoor Unit。ODU 是室外單元，Outdoor Unit。

　　中頻是指發射機將信號載波變換成發射頻率，或者將接收頻率變換成基帶的一個中間頻率，一般由系統架構決定。

　　而射頻，就是天線發射出去的、在空中傳播的電磁波信號頻率。

　　IDU 負責完成業務接入、復分接和調制解調，在室內將業務信號轉換成中頻模擬信號。

華為的 IDU（型號 RTN950）

　　ODU 負責完成信號的變頻和放大。

中興的 ODU，也叫 AOU（All Outdoor Unit）

　　天線就不用說了，將射頻信號轉換成電磁波，向空中進行輻射。或者接收電磁波，轉換成射頻信號，送給 ODU。

微波天線

　　微波天線除了大家看到的這種“大鼓”一樣的，還有拋物面天線和卡塞格倫天線。

　　衛星通信就是用的這類天線，俗稱“大鍋”。

　　室外微波設備的安裝方式，也分為兩種。

　　一種是 ODU 和天線分開的分離式安裝，還有一種是 ODU 和天線扣在一起的直扣式安裝。

　　當存在兩個 ODU 時（用于1+1 HSB 熱備份，或者1+1 FD 頻分），還會有一個合路器，用于功率分配或合成。

　　1+1 HSB 熱備份（一個主用，一個備用，以防 ODU 故障造成業務中斷）：

　　我們可以看看完整的微波單站系統結構圖：

　　可以看到，上圖中，有兩種方式的天線。一種是直接掛在鐵塔上，還有一種是借助了無源反射板，將信號進行了一個反射。

　　這里，我們就要提到轉發方式了。

　　微波通信里，站點分為三種：終端站、中繼站、樞紐站。

　　中繼站和樞紐站，都會涉及到信號轉發（中繼）。中繼的方式，分為無源和有源。無源除了剛才我們圖里看到的無源反射板之外，還有背靠背天線。

反射板

背靠背無源中繼站

　　而有源的話，就分為再生中繼、中頻中繼和射頻中繼。

　　所謂的“有源”，就是有能量源、電源，也就是說，通過外部能源進行了加強。雖然效果會更好，但是成本更高，而且故障點更多。

　　好啦，關于微波通信的科普介紹，就到這里。

　　感謝大家的耐心觀看，我們下期再見啦！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的微波通信入门，新人必读！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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