微波傳輸中的信號衰落與控制策略

山西廣播電視無線管理中心 解 順

隨著微波在移動網絡、廣播電視、安防監(jiān)控等多個領域的應用，微波傳輸有力的推動了各行各業(yè)的發(fā)展，為人們的生活和工作帶去便利，滿足了人們對通信、娛樂的需求。但在微波信號傳輸過程中，信號衰落是影響人們體驗的重要因素，影響到微波傳輸事業(yè)的發(fā)展。本文就微波信號傳輸過程中的信號衰落現象，提出相對應的控制策略，以有效保障微波信號的高質量傳輸。

信號衰落是微波傳輸中常見的故障，當微波發(fā)射裝置發(fā)射出微波信號以后，微波信號在大氣層中進行快速傳播，受各種因素的影響，如氣候因素、地面環(huán)境、電磁環(huán)境等，微波信號在干擾、反射、障礙物阻擋等作用下，出現信號衰落的現象，接收終端所能接收到的微波信號較少，且微波信號強度較弱，出現音畫不清晰的現象，直接影響人們的使用體驗。應用于軍事方面的微波通信，在出現信號衰落現象后，更是關系到軍事工作的安全，因而在應用微波通信技術的過程中，必然要采取相對應的控制措施，以有效應對微波信號衰落現象，將其對微波傳輸的影響降低到最低。

1 微波傳輸信號衰落的原因分析

1.1 復雜地面環(huán)境的影響

地面環(huán)境對微波傳輸的影響較為直接，尤其是復雜的地面環(huán)境中，如丘陵、山地、高樓大廈，微波信號受到建筑物、山石、樹木等阻擋，容易產生吸收、阻礙、反射等現象，直接導致微波信號的衰落現象出現。越是復雜的地面環(huán)境，對微波傳輸的影響就越大，尤其是在現代建筑物不斷增多，高樓大廈林立的城市環(huán)境中，對微波傳輸的影響較為明顯，信號衰落現象也較為突出，需要著重于解決城市環(huán)境中的信號衰落問題，以保障人們的通信和收視需要。

1.2 多種氣候因素的影響

微波信號在傳輸過程中，當遭遇異常氣象時，會受到異常氣象的影響出現信號衰落的現象。氣象對微波傳輸的影響是不可避免的，如發(fā)生雷雨天氣時，受雷雨天氣的影響，大氣層中的電磁波較為活躍，微波信號受其他各波段電磁波的影響，干擾現象大大增多，微波信號與其他波段電磁波信號夾雜在一起，形成較為嚴重的信號衰落問題，直接導致微波信號強度、質量下降。此外大風、臺風、地震等惡劣氣象都會導致微波信號的傳輸出現信號衰落的現象，如大氣層中的下對流層，當下對流層中的流體分子產生振動現象后，在下對流層中傳播的微波信號受到干擾而出現信號衰落的現象。

1.3 反射波造成的信號衰落

微波信號的傳輸在遭遇到一些異常因素時，會產生反射現象，微波信號的頻率在2-20GHz，微波信號的傳播途徑會出現各種各樣的障礙物，在遇到這些障礙物的阻擋時，微波信號的功耗會加大，受微波信號功耗加大的影響，微波信號出現電平衰耗現象，且電平衰耗的速度會隨著微波信號的傳輸而不斷下降，從而造成信號衰落現象的出現。

2 有效控制微波信號衰落的策略

2.1 加強微波信號的控制管理工作

在應對微波信號衰落的工作中，要從管理層面出發(fā)，加強對微波信號傳輸工作的管理力度，完善微波信號傳輸的日常管理與維護工作，確保微波發(fā)射、接收裝置的安全穩(wěn)定工作。首先要加強對微波發(fā)射設備的維護與管理，微波發(fā)射設備運行狀態(tài)的良好與否，直接關系到微波信號的強度、方向、穩(wěn)定等重大問題。當微波發(fā)射設備出現相應故障時，會引發(fā)微波傳輸的信號衰落現象，因而對微波發(fā)射設備的維護工作非常重要，是保障微波發(fā)射設備長期穩(wěn)定運行、抗信號衰落的保障舉措。管理部門要明確微波發(fā)射設備、機房的管理制度、崗位人員職責，要求工作人員必須按照微波發(fā)射設備、機房的管理制度開展工作，不允許違規(guī)開展作業(yè)；維護好機房的環(huán)境，定期做好微波發(fā)射設備、天饋系統(tǒng)等維護工作，形成相應的工作記錄；對微波發(fā)射設備的運行狀態(tài)、異常情況、故障燈燈信息做好詳盡記錄，在發(fā)生故障以后，便于從詳盡記錄中查找微波發(fā)射設備的故障原因。其次要建立微博傳輸中信號衰落的應急預案，尤其是應對惡劣氣候的預案。如制定應對雷雨天氣的預案，以有效應對雷雨天氣導致的微波信號衰落問題。在制定相應的應急預案時，應綜合技術人員、客戶反饋等信息，找到惡劣氣候下微波信號衰落的痛點，進而提高解決措施的針對性。

2.2 應用多種控制技術

隨著微波信號抗衰落技術的發(fā)展，目前已出現多種有效抗微波信號衰落的技術，如分集控制技術、環(huán)路自愈網技術、自適應均衡控制技術等，根據微波傳輸通道，可靈活的選用一種或多種微波抗衰落控制技術，形成相應的微波信號抗摔落方案，具體來說可采用如下多種微波抗衰落控制技術：（1）分集控制技術。分集控制技術是一種應用在收信機裝置的控制技術，通過兩個及以上的天線接收來自不同方向的微波信號，并使用兩個及以上的信道傳輸和接收微波信號；將接收到的微波信號，經過濾波處理以后合并到一起再傳輸出去，從而達到增強微波信號強度和質量，抵抗微波信號衰落的目的。按照分集控制技術的應用方式，可分為混合分集模式和空間分集模式兩種，以空間分集為例，該技術應用較為廣泛，空間分集是由空間分集發(fā)送和接收兩個系統(tǒng)組成，為增強對微波信號的接收效果，空間分集會按照不同的高度架設多個天線，以有效接收來自不同方向和信道的微波信號、發(fā)送多個方向和信道的微波信號。在天線接收到微波信號以后，對相同的微波信號進行合并處理，合并技術有最大比合并技術、等增益合并技術等。如最大比合并技術，最大比合并技術是根據微波信號的信道、波段，按照適當的增益系數，放大所接收到的微波信號，達到同相相加的效果，經檢測器檢測相干檢測合格以后再次進行傳輸，從而達到放大微波信號、減少微波信號信噪比的效果，保障了微波信號傳輸的可靠性，是抗衰落的有效措施?？臻g分集技術具有高增益、適應性強的特點，在復雜地形中應用效果較好，尤其是在城市地形中，通過架設的多個接收電線，按照不同的角度和方向進行調整，接收來自多個方向的兩個以上的微波信號，再通過信號合并技術實現微波信號的高增益進行輸出，從而大大提升了微波信號傳輸過程的穩(wěn)定性。（2）環(huán)路自愈網控制技術。環(huán)路自愈網控制技術的研發(fā)與應用，能夠起到較好的抗衰落作用。它的原理是根據微波傳輸通道，在微波傳輸通道中建設若干個傳輸站點，起到微波信號中繼的作用，通過若干個微波傳輸站點的中繼、連接，組成一個微波信號傳輸網絡。在組成的環(huán)路自愈網中，每個微波傳輸站點都至少能夠接受兩個及以上方向的微波信號，大大提升了微波信號傳輸的穩(wěn)定性。當一個方向的微波信號發(fā)生故障時，從另一個方向傳輸過來的微波信號仍可以繼續(xù)傳播，從而使環(huán)路內的微波信號不斷傳輸，起到自愈的作用。環(huán)路自愈網控制技術可有效的應對城市中的高樓大廈、丘陵和山地地形，通過所組件的微波信號傳輸環(huán)路，可有效解決因復雜地形的阻擋、折射所引發(fā)的微波信號衰落問題，保障微波信號的傳輸。但是環(huán)路自愈網控制技術需要定期對各微波傳輸站點進行檢修，調整天線的方向和角度，才能夠起到穩(wěn)定傳輸的作用。（3）自適應均衡控制技術。自適應均衡控制技術是一種可實現自動控制、調整微波信號的信噪比，放大信號幅度，實現微波信號可靠傳輸的先進技術。自適應均衡技術可分為頻域和時域控制兩種，分別針對微波信號傳輸過程中的頻域和時域，通過分布于時域和頻域中的控制器，實現微波信號的自動均衡調制。頻域均衡控制是利用濾波器的特性實現對微波信號的調節(jié)，達到降低微波信號傳輸過程中的衰落問題。但頻域均衡控制在微波中的應用需要滿足無碼間干擾的條件，因而頻域均衡控制的應用沒有時域均衡控制應用廣泛。時域均衡控制可分為線性均衡器和非線性均衡器，時域均衡器在微波傳輸中的應用，可以根據信道特性的變化進行調整，能夠有效地減小碼間串擾，達到降低微波信號因干擾而引發(fā)的強度下降、衰落等問題。自適應均衡控制技術的應用，能夠有效的降低微波信號傳輸中的衰落問題，但為提高抗衰落的質量，可同時使用頻域均衡控制和時域均衡控制，以起到更好的抗衰落的效果。

2.3 加強對維護人員的培訓力度

維護人員擔負著微波發(fā)射設備的維護和保養(yǎng)工作，尤其是多個發(fā)射站點和中繼站點的微波網絡，更需要相應的維護人員及時進行維護，因而維護人員的工作能力、業(yè)務知識直接關系到微波傳輸的重大問題。為有效提升微波傳輸的質量，應當加強對維護人員的理論知識與實踐能力方面的培訓工作。通過理論知識方面的培訓，讓維護人員掌握關于微波衰落的理論知識，便于在日后的維護工作中，根據微波傳輸的衰落現象及時的采取相應的措施。通過實踐能力方面的培訓，增強維護人員維修微波發(fā)射裝備的能力，通過對微波發(fā)射設備、接收設備的維護工作，保障微波發(fā)射和接收設備的正常運行。

結語：在微波傳輸過程中，受到地形、氣候等多種因素的影響，微波信號的傳輸會出現衰落的現象，面對此問題，為有效解決這一問題，需要加強對維護人員的培訓，增強維護人員的業(yè)務水平和實踐能力，采取多種抗衰落技術，解決因為微波信號衰落所引發(fā)的微波信號質量下降的問題。