微波通信(Microwave Communication),是使用波长在0.1毫米至1米之间的电磁波——微波进行的通信。该波长段电磁波所对应的频率范围是300 MHz(0.3 GHz)~3THz。
与同轴电缆通信、光纤通信和卫星通信等现代通信网传输方式不同的是,微波通信是直接使用微波作为介质进行的通信,不需要固体介质,当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离的特点,因此是国家通信网的一种重要通信手段,也普遍适用于各种专用通信网。
技术简介
随着我国通信技术现代化建设的发展,通信技术中的数字化以及信息化建设越来越广泛,数字微波通信技术的研究也取得了新的成就。在现代通信技术中,微波通信占有非常重要的重要。近年来,微波通信在许多领域都得到了广泛的应用,如移动通信、卫星通信等。微波的频率非常高,凡是处于300MHz至300GHz频段内的通信,都可称之为微波通信。
微波通信于20世纪中期开始应用于实际生活当中,其能够实现大容量通信,且建设速度较快,质量较高,通信过程稳定,维护便捷,由于上述优点,使其成为目前应用极为频繁的传输方式。相比光纤通信以及卫星通信,微波通信的通信网更为容易建立,即使处于山区、农村等较为偏僻的地区,也可以实现微波通信。
中国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段,K频段的应用尚在开发之中。由于微波的频率极高,波长又很短,其在空中的传播特性与光波相近,也就是直线前进,遇到阻挡就被反射或被阻断,因此微波通信的主要方式是视距通信,超过视距以后需要中继转发。一般说来,由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗,每隔50公里左右,就需要设置中继站,将电波放大转发而延伸。这种通信方式,也称为微波中继通信或称微波接力通信。长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。
频段名称
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频率范围
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波段名称
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波长范围
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甚低频(VLF)
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3 kHz~30 kHz
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万米波,甚长波
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10 km~100 km
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低频(LF)
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30 kHz~300 kHz
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千米波,长波
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1 km~10 km
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中频(MF)
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300 kHz~3000 kHz
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百米波,中波
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100 m~1000 m
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高频(HF)
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3 MHz~30 MHz
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十米波,短波
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10 m~100 m
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甚高频(VHF)
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30 MHz~300 MHz
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米波,超短波
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1 m~10 m
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特高频(UHF)
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300 MHz~3000 MHz
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分米波
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10 cm~100 cm
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超高频(SHF)
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3 GHz~30 GHz
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厘米波
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1 cm~10 cm
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极高频(EHF)
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30 GHz~300 GHz
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毫米波
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1 mm~10 mm
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300 GHz~3THz
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亚毫米波
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0.1 mm~1 mm
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发展简史
微波的发展是与无线通信的发展是分不开的。1901年马克尼使用800KHz中波信号进行了从英国到北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的无线电波的通信试验,开创了人类无线通信的新纪元。无线通信初期,人们使用长波及中波来通信。20世纪20年代初人们发现了短波通信,直到20世纪60年代卫星通信的兴起,它一直是国际远距离通信的主要手段,并且对目前的应急和军事通信仍然很重要。
用于空间传输的电波是一种电磁波,其传播的速度等于光速。无线电波可以按照频率或波长来分类和命名。我们把频率高于300MHz的电磁波称为微波。由于各波段的传播特性各异,因此,可以用于不同的通信系统。例如,中波主要沿地面传播,绕射能力强,适用于广播和海上通信。而短波具有较强的电离层反射能力,适用于环球通信。超短波和微波的绕射能力较差,可作为视距或超视距中继通信。
1931年在英国多佛与法国加莱之间建起世界上第一条微波通信电路。第二次世界大战后,微波接力通信得到迅速发展。1955年对流层散射通信在北美试验成功。20世纪50年代开始进行卫星通信试验,60年代中期投入使用。由于微波波段频率资源极为丰富,而微波波段以下的频谱十分拥挤,为此移动通信等也向微波波段发展。此外数字技术及微电子技术的发展,也促进了微波通信逐步从模拟微波通信向数字微波通信过渡。
微波通信是二十世纪50年代的产物。由于其通信的容量大而投资费用省(约占电缆投资的五分之一),建设速度快,抗灾能力强等优点而取得迅速的发展。20世纪40年代到50年代产生了传输频带较宽,性能较稳定的微波通信,成为长距离大容量地面干线无线传输的主要手段,模拟调频传输容量高达2700路,也可同时传输高质量的彩色电视,而后逐步进入中容量乃至大容量数字微波传输。80年代中期以来,随着频率选择性色散衰落对数字微波传输中断影响的发现以及一系列自适应衰落对抗技术与高状态调制与检测技术的发展,使数字微波传输产生了一个革命性的变化。特别应该指出的是80年代至90年代发展起来的一整套高速多状态的自适应编码调制解调技术与信号处理及信号检测技术的迅速发展,对现今的卫星通信,移动通信,全数字HDTV传输,通用高速有线/无线的接入,乃至高质量的磁性记录等诸多领域的信号设计和信号的处理应用,起到了重要的作用。
国外发达国家的微波中继通信在长途通信网中所占的比例高达50%以上。据统计美国为66%,日本为50%,法国为54%。我国自1956年从东德引进第一套微波通信设备以来,经过仿制和自发研制过程,已经取得了很大的成就,在1976年的唐山大地震中,在京津之间的同轴电缆全部断裂的情况下,六个微波通道全部安然无恙。九十年代的长江中下游的特大洪灾中,微波通信又一次显示了它的巨大威力。在当今世界的通信革命中,微波通信仍是最有发展前景的通信手段之一。