花十分钟时间，读懂微波通信

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大家好，我是头条通信小工5G，很多同学经常把微波也归属到无线专业内，其实则不然，微波属于传输专业，具体微波是怎么个东西，请耐心读完以下的文章，你就可以理解了

在我们没事逛街中，经常看到的基站是长这个样子的

还有一些是这样的：

但是，如果你仔细观看的话，，在有些楼的楼顶上或者基站铁塔上，除了普通大板子天线，还会有一些像“锅盖”一样的天线。看图

在农村经常会看到这样的天线：

白色圆型那个大锅盖，就微波天线

这些“大鼓”，就是“微波设备”。更标准一点的定义：“微波通信天线”。

来个特写：

和锅盖还有点区别哈，但是挺像大鼓的

微波通信，英文是Microwave Communication，是指使用微波（Microwave）作为载波，携带信息，进行中继通信的传输方式。

微波，是频率范围300MHz~3THz的电磁波（1THz=1000GHz），也就是说，波长范围是1米~0.1毫米（光速=波长×频率）。

常用的频段

微波通信有11个频段范围，但是并没有使用微波的全部，主要使用3GHz-40Ghz这个范围。

工程师们和设计师们将部分微波波段进行了从新定义，并且独立命名，例如经常听说的Ka波段、Ku波段、C波段等。

经常使用的波段的

我国的微波通信研究启动比较晚，开始于上世纪60年代。与此同时，模拟微波逐渐被淘汰，人类逐渐进入了数字微波通信时代。

数字微波通信，又分为PDH（准同步）和SDH（同步）两个阶段。相信之前看过传输网科普文章的同学，一定不会觉得陌生。

80年代后期至本世纪初，SDH在传输系统中占据统治地位，微波通信技术发展非常迅速。

目前微波通信技术也和有线通信技术一样，进入了IP时代。

如今，虽然以光纤通信为主的有线传输网络占据主导，但是某些特殊应用场景下，我们仍然离不开微波通信方式。例如偏远地区，辐射有线传输难度太大或成本过高，又或者发生自然灾害，光纤传输遭到损坏。

经常见到的应急通信车，就用用微波实现的

相比于光纤通信来说，微波最大的优势如成本低，抗灾害能力强、建设快。

传输介质的对比

我们通常说有三个传输系统：光纤通信、微波通信和卫星通信。

卫星通信车和天线

电磁波通信，一般可以分为广播方式和点对点方式。我们的微波通信，属于后者。

点对点通信和广播通信

为什么要采用点对点方式？这主要是由微波的特性决定的。

微波的特性，就是频率高，波长短。

这种类型的电磁波，绕射能力很差，穿透力很差，在地表传输时，衰减很大，传输距离短。

我们知道，电磁波除了在地面沿空气传播之外，还可以利用天空中电离层反射的方式进行远距离传播。

电离层反射电磁波

但微波仍然无法利用这种方式。还是因为微波的频率太高，以至于电离层无法有效反射（只能穿透）。

所以，微波传输几乎只能进行视距传输。什么是视距传输？就是发送天线和接收天线之间没有障碍物阻挡，可以相互“看见”的传输。

视距传输，除了容易受山体或建筑物等影响之外，还会受到地球表面弧度的限制。

地球是一个球体，地球的表面是有弧度的。微波天线发出的微波，经过一定距离之后，就会被地球表面所阻挡，无法继续传播。

被地球阻挡

因此，微波通信存在距离限制。通常来说，如果微波天线挂在正常高度的铁塔上，它的传输距离就是50公里。

如果要进行远距离传输，就必须进行“接力”，也就是说，需要设置微波中继转接站。

加中继的微波基站

也正是因为这个传输特点，微波通信经常被称为微波中继通信，或微波接力通信。

根据上面的内容，我们可以知道，微波天线距离地面越高越好。

那么，你一定想到了，为什么我们不干脆把中继站挂到天上去呢？是的，这就是卫星通信。

微波中继站”挂在太空中，可是最大化地扩大微波通信的距离

借助地球同步卫星，将“微波中继站”挂在太空中，可是最大化地扩大微波通信的距离。

地球同步卫星距离地面36000公里，可以覆盖地球表面积的三分之一，理论上来说，只需要3颗卫星，就能保证地球上任意两个中继站进行通信。

卫星通信组网图

接下来我们具体看一下微波设备的组成。

一般来说，微波设备主要由IDU、ODU、中频电缆、天线等部分组成。

接下来我们具体看一下微波设备的组成。

一般来说，微波设备主要由IDU、ODU、中频电缆、天线等部分组成。

微波设备的组成

IDU是室内单元，Indoor Unit。ODU是室外单元，Outdoor Unit。

中频是指发射机将信号载波变换成发射频率，或者将接收频率变换成基带的一个中间频率，一般由系统架构决定。

中频馈线

而射频，就是天线发射出去的、在空中传播的电磁波信号频率。

基本连接图

IDU负责完成业务接入、复分接和调制解调，在室内将业务信号转换成中频模拟信号。

微波设备室内处理单元

ODU负责完成信号的变频和放大。

室外变频和放大

天线就不用说了，将射频信号转换成电磁波，向空中进行辐射。或者接收电磁波，转换成射频信号，送给ODU。

抛物面天线

微波天线除了大家看到的这种“大鼓”一样的，还有抛物面天线和卡塞格伦天线。

抛物面天线和卡塞格伦天线

卫星通信就是用的这类天线，俗称“大锅”。

超级大锅盖

室外微波设备的安装方式，也分为两种。

一种是ODU和天线分开的分离式安装，还有一种是ODU和天线扣在一起的直扣式安装。

两种安装方式

当存在两个ODU时（用于1+1 HSB热备份，或者1+1 FD频分），还会有一个合路器，用于功率分配或合成。

安装图

1+1 HSB热备份（一个主用，一个备用，以防ODU故障造成业务中断）：

备份示意图

我们可以看看完整的微波单站系统结构图：

整体结构图

可以看到，上图中，有两种方式的天线。一种是直接挂在铁塔上，还有一种是借助了无源反射板，将信号进行了一个反射。

这里，我们就要提到转发方式了。

微波通信里，站点分为三种：终端站、中继站、枢纽站。

终端站、中继站、枢纽站组网图

中继站和枢纽站，都会涉及到信号转发（中继）。中继的方式，分为无源和有源。无源除了刚才我们图里看到的无源反射板之外，还有背靠背天线。

有点像雷达了

而有源的话，就分为再生中继、中频中继和射频中继。所谓的“有源”，就是有能量源、电源，也就是说，通过外部能源进行了加强。虽然效果会更好，但是成本更高，而且故障点更多。

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