摘要：通过对比卫星传输、光缆传输和微波传输的优缺点，阐述了京～冀～晋～蒙电路采用微波传输的必要性。详细介绍了衰落现象对微波传输的影响，重点分析了分集、自适应均衡技术和自动发信功率控制等抗衰落措施的原理。
关键词：衰落；分集；自适应均衡技术；自动发信功率控制
中图分类号：F49文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）18015702
1 背景
国家广播电影电视总局建成的北京～河北～山西～内蒙（简称京～冀～晋～蒙 ）电路，采用ＳＤＨ数字微波设备传输，整条微波电路由20个微波站组成，约1087千米，任务是把中央广播电视信号送往内蒙卫星上行站。
2 微波传输在电路中的重要性
在微波传输频段中，频率很高，因此电波的绕射能力较弱，信号传输过程主要是通过微波在视线范围内所作用的直线传播。远距离微波传输必须采用中继方式，可使信息传输距离达几千公里。
现在广播电视有三大传输手段：卫星传输、光缆传输、微波传输，三者可以互为补充，在广播电视传输中要是淘汰一种传输方式,所引发的后果是非常可怕的。卫星传输容易受到“法轮功”反动邪教分子在境外的攻击和日凌的干扰；光缆传输容易受到人为和自然灾害的破坏；而微波传输应对突发事件的能力强,不易受到人为干扰和破坏。但是数字微波传输也有它的缺陷，微波信号在空间传播途中由于受到地理因素和传播媒介的影响，会引起反射、折射、散射、绕射和吸收，致使信号在传输中产生衰落导致误码率高，电视画面中会出现“马赛克”现象，严重时甚至出现黑屏、定帧，致使信号被完全中断。因此在数字微波传输中，衰落现象起着关键的作用。这也是数字微波设备应着重解决的一个课题。
3 衰落
衰落是指微波在通过空间传输的过程中受到地面效应和大气效应的影响，致使接收机所接到的输入信号不断起伏变化的现象。衰落的大小主要取决于气候条件和站距的长短。从物理因素来看，衰落可以分成以下几种类型：
（1）降水衰落。
降水衰落由雨、雾、雪等降水过程对微波射束的吸收和散射而产生的。雨雾中含有大小水滴，这些水滴容易散射电磁波的能量，导致电磁波损失部分能量，从而造成散射衰减。有两方面的原因：一是水滴为一种半导体媒质，无线电磁波会对其进行极化并感应产生位移电流，结果在水点内产生损耗；二是在水滴内的感应电流为无线电波的二次能源，它使能量朝着各个方向散射。
（2）大气吸收衰减。
在大气中，水蒸气和氧气分子能通過共振吸收电磁波的能量，致使微波在传输中因能量损耗而产生哀耗。因为水蒸气和氧气分子都是由带电的粒子组成的，这些带电的粒子都有固有的电磁谐振频率，当通过微波的电磁频率和这些谐频率相接近时，电波频率与原子内部电子能跳动所固有的频率就会产生共振，这些物质对微波就有一定的吸收作用。
（3）闪烁衰落。
处于大气对流层中的局部气体常会发生不规则运动，如不规则的漩涡运动、体积大小不一致等，使得电波向周围辐射产生对流层散射，对电磁波的照射产生散射作用，致使电波向四周辐射。在接收处，天线可接收到各个方向传来的很多该类散射波。它们的振幅和相位都是随机的，因此收信端场强的振幅常发生变化，而振幅变化很快，变化范围很大。因为这种衰落是多种途径共同产生的，所以称为闪烁式衰落。这种衰落具有持续时间短的特点，对广播电视信号影响较小，一般不会中断。
(4)波导型衰落。
由于气象条件的影响，当大气对流层不同高度、湿度和压力变化无常时会产生不均匀结构。而当电磁波经过这些不均匀结构时就会导致超折射现象的产生，此时的电波传播现象就和在波导内传播一样，形成大气波导或波导层。且有贴地和悬空两种波导，所以在波导以内或者在波导以外发射和接收天线是一样的。若微波射线通过大气波导，而在波导层外收、发，那么接收处的电场强度就会严重受干扰，除了具有场面反射波和直线波外，还会接收到“波导层”边界形成的反射波，致使广播电视的信号被中断。
(5)K型衰落。
当地面的反射波和直射波在到达接收端的过程中产生行程差时就会导致相位的不同，在叠加时就会产生电波衰落，这种衰落叫做K型衰落，是一种由多种途径传输而产生的干涉型衰落。此种衰落不仅和行程差有关，而且随着K（大气对流层折射参数）的变化而变化，因此称之为K型衰落。在湖泊、水面、平滑的地面，K型衰落显得特别严重。除了地面反射外，大气中偶尔出现的突变层也会对电磁波形成散射和辐射，也可能形成电波的多径传输，到时接收处产生干涉型的衰落，会造成广播电视信号中断。
(6)多径衰落。
大容量的微波通信必须占用较宽的频带。因为电波空间的传输过程存在多径现象，各频率的分量在空间衰减程度上存在很大差异，容易导致合成信号的幅度和相位较大程度的失真，因而造成频率选择性的衰落。这是由于多径传输的折射波、反射波和直射波分别以不同的方向和时延到达接收点并进行矢量相加的结果，会造成衰落，严重时会造成广播电视信号中断。
衰落的规律：
(1)频率越高,站距越长，衰落越严重。
(2)夜间比白天严重。
(3)夏季比冬季严重。
(4)睛天比阴天严重。
(5)宁静天气比风雨天气严重。
(6)水上电路比陆地电路严重。
(7)平地电路比山地电路严重。
4 京～冀～晋～蒙微波干线解决衰落的几种技术
(1)分集。
为了对抗衰落对微波的影响，在接收端架几副高度不同的天线，利用电磁波到达各接收天线，再将几个不同特性的收信信号切换或合成，以减少衰减、取得良好的信号的技术称之为分集技术。京～冀～晋～蒙SDH微波电路采用的是空间分集技术。空间分集技术是指在同一个空间中的不同垂直高度上分别设置不同的天线，这些天线可同时接收同一个发射天线正在发出的微波信号，再将这些信号进行合成或以其中最强的信号作为最终使用信号，以减轻由于衰落所造成的影响。
(2)自适应均衡技术。
在微波传输过程中，数字微波传输系统占用较宽的频带，当传输过程发生衰落时，其通带内振幅的特性就会时刻变化。为了保证其能正常操作，就必须有能自动适应时间变化而均衡的自适应均衡器与之相搭配。均衡，是指在接收端均衡器能产生与信道相反特性的特性，用以抵消信道由于时变多径传播而引起的干扰。就是利用均衡器可消除信道和时间的选择性。均衡器可以分为频域均衡和时域均衡，京～冀～晋～蒙微波电路采用的是时域均衡器。这种均衡器了直接在时域上工作，当不同的两个波引起电路衰落并且这两个波之间的时延非常大，以至于在所需频带范围内产生两个凹点时，而且只有其中一个谐振电路的均衡器无法补偿该频率特性，这时就可以采用时域自适应均衡器来补偿，它不仅可用于解决符号间的干扰问题，还适用于信号不可相互分离的多径条件，而且时延扩展远远大于符号的宽度。从而提高电路的抗衰落能力和电路运行的稳定性。
(3)自动发信功率控制。
为了降低在网络结點处微波接力系统间的干扰，ＳＤＨ微波系统采用自动发射功率控制技术。微波发射机工作时输出功率是可变的，这样也可以改功率放大器的线性或微波设备的动态范围。在正常传播条件下，发射机功率可降低１０～１５ｄＢ，只有当收端接收机检测到不利衰落条件时，即接收信号电平低于设置门限电平时，接收机通过反向信道来控制反馈环配置中的发射机，使发端自动提升发射机功率，最大33dB。
5 结语
本文主要阐述了衰落对微波传输广播电视信号的影响。我局微波站采取空间分集、自适应均衡、自动发信功率控制技术，提高了抗衰落能力，从而保证了微波电路运行的稳定性。
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