微波通信的基本组成

时间：2022-10-14 百科知识版权反馈

【摘要】：微波通信就是以微波这种空间电磁波作为“信使”，把信息运载到目的地。由图中可见，微波通信的过程是：在发信端，首先把语音、文字、音乐、图像等信息变换为原始电信号，然后又把携带信息的原始电信号“载入”到微波信号之上，再经过放大后由天线发射出去。应当指出，从以微波作为载体传送信息这个意义上讲，微波通信应当包括：微波接力通信、卫星通信、移动通信、散射通信等。然而本章仅讨论地面微波接力通信。

三、微波通信——微波携带信息在天空飞驰

通信就是把消息从一地传送到另一地的过程，其目的是实现人们在异地间彼此交流信息。从这个意义上讲，通信在古代就已存在。古希腊的勇士斐迪避，从马拉松出发以最快的速度跑完了42.195千米的全程，把胜利的喜讯传到首都雅典，但这位勇士终因精疲力竭而死去。为了纪念这位勇士，人们把当今最长距离的赛跑命名为马拉松赛跑，并把它的距离规定为42.195千米。

在生产技术落后的古代，远距离的消息传送，都是靠人力来进行的。这种原始的消息传递方法，在我国后来发展成为驿站制度，即在交通要道一定距离建立起驿站，由勇士骑马、乘船，一站接一站地接力传送。

19世纪中期至20世纪初，电磁学异军突起，推动了通信技术的革命——现代通信诞生了。现代通信以电磁波作为“送信”的“信使”，它运载着信息以每秒跑30万千米的速度，把信息送达目的地，这是任何其他信息载体无法比拟的。

微波通信就是以微波这种空间电磁波作为“信使”，把信息运载到目的地。那么，我们又怎样把信息载入到微波之上呢？

如图3-6所示是微波通信基本组成原理方框图。由图中可见，微波通信的过程是：在发信端，首先把语音、文字、音乐、图像等信息变换为原始电信号，然后又把携带信息的原始电信号“载入”到微波信号之上，再经过放大后由天线发射出去。携带信息的微波信号经过空间传送到收信天线，收信端又从收到的已调微波信号上“取出”原始电信号，再把复原的原始电信号反变换为信息（语音、文字、音乐、图像等）。

图3-6　微波通信的基本组成原理方框图

在微波接力通信中，作为载体（信使）的微波信号都是正弦波信号，其数学表示式可以写为：

式中，A是正弦信号的振幅，ω是正弦信号的角频率（ω与频率ƒ的关系为ω=2πf），ϕ是正弦信号的初始相位。A、ω和ϕ称为正弦信号的参数，一旦给定这三个参数的值，则一个正弦信号的波形就完全被确定下来。于是，欲用正弦微波信号作为运载工具，则被运载的原始电信号可以载入到A、ω和ϕ三个参数上，即这三个参数中的任何一个都可以携带我们要传送的信息。具体“载入”办法是使这三个参数中任何一个（只要一个就足够了）的数值随被传原始电信号的幅度成正比变化。在通信中，我们把这种用原始电信号对微波正弦信号进行控制（即载入）的过程，称为调制；而把从收到的已调微波信号中取出原始电信号的过程，称为解调。

在图3-6中，输入到调制器的原始电信号称为调制信号；而输入到调制器的微波信号，因其作为运载工具而被称为载波信号；调制器输出的则是被调制后的微波信号，因它的一个参数随原始电信号的幅度而变化，故已失去了正弦性质，可视为由许多正弦波组成的复杂信号，称为已调微波信号。如果已调微波信号的幅度随调制信号幅度成正比变化，这种调制方式称为调幅；若是其频率随调制信号幅度成正比变化，则称为调频；若是其相位随调制信号幅度成正比变化，则称为调相。

在调幅方式中，用已调微波信号的幅度变化来携带原始电信号，它在空间传播时，所遇到的衰落和噪音干扰会直接叠加在其幅度变化上，且无法分离，这会直接引起复原的原始电信号的失真。因此，调幅方式的抗干扰能力差。而在调频和调相中，用已调微波信号的频率和相位变化携带原始电信号，直接遭受衰落和噪声干扰的影响要小得多，因此，两者抗干扰能力较强。凡是使用过半导体收音机的朋友都知道，调频收音机的收听效果明显优于调幅收音机，其原因就在此。而调频与调相相比，调频的设备简单，容易实现宽频带大容量调制，故在微波接力通信中均采用了调频方式。

为了进一步了解调频是怎么一回事，用图3-7来说明，当调制信号仅仅是一个角频率为Ω的单频正弦波时，对微波“信使”的调频情况。

如图3-7（a）所示为未调制微波（即载波）信号的波形，它是一个高频正弦波，数学表示式为：