PDH、SDH、微波通信及毫米波技术介绍.docx

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1、PDH、SDH、微波通信及亳米波技术介绍PDH 和 SDH在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列。这些数字信号流在数 字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确 无误，这就叫做“同步”。在数字传输系统中，有两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列” (Plesiochronous Digital Hierarchy),简称 PDH；另一种叫“同步数字系 列” (Synchronous Digital Hierarchy),简称 SDH。采用准同步数字系列(PDH)的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置 高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。

2、尽管每个时钟的精度 都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的 差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所 以叫做“准同步”。在以往的电信网中，多使用PDH设备。这种系列对传统的点到点通信有较好的 适应性。而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分 数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要， 以及现代化电信网管理的需要。SDH就是适应这种新的需要而出现的传输体 系。最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，称为光同步网络(SONET)。它是 高速、大容量光纤传输技术和高度灵活、又便于管理控制的智能

3、网技术的有机 结合。最初的目的是在光路上实现标准化，便于不同厂家的产品能在光路上互 通，从而提高网络的灵活性。1988年，国际电报电话咨询委员会(CCITT)接受了 SONET的概念，重新命名 为“同步数字系列(SDH) ”，使它不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输 的技术体制，并且使其网络管理功能大大增强。SDH技术与PDH技术相比，有如下明显优点：1、统一的比特率，统一的接口标准，为不同厂家设备间的互联提供了可能。附 图是SDH和PDH在复用等级及标准上的比较。2、网络管理能力大大加强。3、提出了自愈网的新概念。用SDH设备组成的带有自愈保护能力的环网形式， 可以在传输媒体主信号被切断时

4、，自动通过自愈网恢复正常通信。4、采用字节复接技术，使网络中上下支路信号变得十分简单。由于SDH具有上述显著优点，它将成为实现信息高速公路的基础技术之一。但 是在与信息高速公路相连接的支路和叉路上，PDH设备仍将有用武之地。毫米波技术的应用亳米波是介于微波与光波之间的电磁波,通常亳米波频段是指30300GHz,相应 波长为110mm。目前绝大多数的应用研究集中在几个“窗口”频率，包括 35、45、94、140、220GHz 和三个吸收峰（60、120、200GHz 频率上）。毫米波电子系统具有如下特性： 小天线孔径具有较高的天线增益； 高跟踪精度和制导精度； 不易受电子干扰； 低角跟踪时多径效

5、应和地杂波干扰小； 多目标鉴别性能好； 雷达分辨率高； 大气衰减“谐振点”可作保密传输。由于这些特性，毫米波主要应用在结构小、重量轻、分辨力高、作用距离近和具 有良好多普勒处理特性的场合。与微波相比，亳米波受恶劣气候条件影响大，但 分辨力高，结构轻小;与红外和可见光比，毫米波系统虽没有那样高的分辨力， 但通过烟雾灰尘的传输特性好。军事上的需要是推动毫米波系统发展的重要因素。目前毫米波在雷达、制导、 战术和战略通信、电子对抗、遥感、辐射测量等方面得到了广泛应用。毫米波雷达的优点是角分辨率高,频带宽，多普勒频移大和系统体积小,缺点是作 用距离受功率器件限制大。目前大多数火控系统和地空导弹制导系统中

6、的跟踪 雷达均已工作在毫米波频段。实际的精密跟踪雷达多是双频系统,即一部雷达同时工作于微波频段（用于搜 索、引导，精度较低）和毫米波雷达（跟踪精度高、作用距离近），两者协同工作， 可取得较好的效果。如美国海军研制的TRAKX双频精密跟踪雷达即有一部 9GHz、300kw的反射机和一部35GHz、13KW的发射机及相应的接收系统，共用 2. 4m抛物面天线，己成功地跟踪了距水面30m高的目标,作用距离可达27km。 双频还具有一个好处,亳米波频率可作为隐蔽式工作,提高了雷达的生存能力。炮位侦察雷达用于精确测定敌方炮弹的轨迹,从而推算出敌方炮兵阵地的位置。 由于雷达体积小（可人背、马驮）、角跟踪精

7、度高，抗干扰和低截获,常采用3mm 波段的雷达,发射机平均输出功率在20W左右。用于跟踪弹、炮的搜索、跟踪两位一体雷达,搜索部分采用X波段，跟踪部分采 用毫米波（8mm）,例如改进的“空中卫士”综合火控雷达,具有很好的低角跟踪性 能和抗干扰性能。为了有效跟踪掠海飞行的小型高速导弹（巡航导弹），舰炮火控系统的跟踪雷达也 有使用毫米波段的趋势,如:美国挑战者SA-2舰载火控跟踪雷达采用M（20- 40GHz）波段，英国30型舰载火控跟踪雷达也使用了毫米波段。为了高空探测飞机和导弹,毫米波雷达得到了有效的应用，因为毫米波在高空传 输损耗很小，地面探测这些目标则会被很强的大气吸收所遮挡。空间目标识别雷

8、达的特点是使用大型天线以获得成像所需的角分辨率、高天线 增益和大功率发射机以保证足够的作用距离,一部35GHz的空间目标识别雷达的 天线口径达36m。用行波管提供10KW的发射功率，可以拍摄远在16Km处的卫 星照片；一部工作在94GHz的空间目标识别雷达的天线口径为13. 5m,采用回旋 管输出20KW的发射功率,可对14. 4Km远处的目标进行高分辨率的摄像。现代直升机的空难事故中，飞机与高压架空电线相撞的事故占相当高的比率，因 此直升机防撞雷达需要采用分辨率极高的包波宙达或激光雷达，实际上多用 3mm雷达。这种雷达技术还可用于车辆防障和空中交会。由于毫米波制导兼有微波制导和红外制导的优点

9、。在大气层内，毫米波四个主 要传输窗口（35、94、140、和220GHz）虽较微波对云、雨引起的衰减要大一些， 但毫米波系统体积小，重量轻、易于高度集成化，而且频带宽，分辨率高，敌方难 于我获，抗干扰性能强;较之红外则分辨率差一些，但通过烟、雾、灰、尘的能力 强，具有较好的全天候战斗能力。因此，亳米波制导系统已成为精确制导的主要 发展方向之一，特别是寻的制导系统。国外许多导弹的末制导采用了毫米波制导 系统。例如，休斯公司研制的“黄蜂”反坦克导弹工作在94GHz, “幼畜”和海 法尔以及 法ADAR及 等导弹和火箭弹上都使用35GHz的导引头。目前正在发展 的毫米波成像技术及毫米脉冲多普勒导引

10、头和红外焦平面探测器合成的双模导 引头，使导引头具有真正全天候条件下“打了不用管”的功能。用于21世纪的 超音速巡航导弹（ATACCM）、超音速反舰导弹（ANS）、先进反幅射导弹（ARRM）、先 进反舰导弹（AASM）等都采用了毫米波技术在内的复合制导。由于毫米波雷达和末制导系统的发展，相应的电子对抗手段也发展起来了。目前 现役的多数雷达侦察/告警系统，如町-2740（美）、Wi927（美）、APR（V）多美）的 频率覆盖范围均已扩展到0. 540GHz。据报导,美国电子对抗的部份雷达侦察 设备频率覆盖可达3KHz100GHz,并向300GHz发展。雷达告警设备频率已扩展 到4060GHz,北

11、约正在研制一种车载亳米波告警设备,频段为40140GHz。此 外，通信侦察频段覆盖lOKHz毫米波段，通信干扰也将覆盖10KIlz-60Gllzo在微波范围内已成功实用的电子干扰技术，如箔条和反雷达伪装，在亳米波频段 则效果不佳，因为用于35GHz以上的箔条偶极子实在太小。因此要想有效地对抗 毫米波雷达干扰需要研究新的方法，目前投放非谐振的毫米波箔条和气溶胶对敌 方毫米波雷达波束进行散射是一种手段。军用毫米波通信是战场环境下很有发展前途的通信手段，它具有波束窄、数据 率高、电波隐蔽、保密和抗干扰性能好、开设迅速、使用方便灵活以及全天候 工作的特点。军用毫米波通信主要应用有:远（空间）近（大气层

12、）距保密通信，快 速应急通信,对潜通信,卫星通信,星际通信,微波干线上下山的走线和电缆中断 抢通设备等。毫米波通信美国处于领先地位。目前30-40GHZ的设备已实用，如美国Norden 公司研制、工作频率在3638. 6GHz的AN/GRC-209短程视距通信设备，用于点 对点数据传输。英国宇航公司与马可尼公司制造的skyNETIV卫星通信系统,载 有4个X波段，2个UHF和一个EHF的转发器。美MiIstar 战术战略中继卫星 系统”由6颗星组成,上行频率为44GHz,下行频率为20GHz,星际通信频率为 60GHzo地面近距离（如前沿阵地）也使用60GHz频率是为了保密通信，如美国雷 声公

13、司研制的TMR-2设备。微波通信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，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。常用的微波频段及其 代号如表5T所示。我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，波长乂很短，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

14、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。微波站的设备包括天线、收发信机、调制器、多路复用设备以及电源设备、自 动控制设备等。为了把电波聚集起来成为波束，送至远方，一般都采用抛物面 天线，其聚焦作用可大大增加传送距离。多个收发信机可以共同使用一个天线 而互不干扰，我国现用微波系统在同一频段同一方向可以有六收六发同时工 作，也可以八收八发同时工作以增加微波电路的总体容量。多路复用设备有模 拟和数字之分。模拟微波系统每个收发信机可以工作于60路、960路、1800路 或2700路通信，可用于不同容量等级的微波电路。数字微波系统应用数字复用 设备以30路电话按时分复用原理组成一

15、次群，进而可组成二次群120路、三次 群480路、四次群1920路，并经过数字调制器调制于发射机上，在接收端经数 字解调器还原成多路电话。最新的微波通信设备，其数字系列标准与光纤通信 的同步数字系列（SDH）完全一致，称为SDH微波。这种新的微波设备在一条电 路上八个束波可以同时传送三万多路数字电话电路（2.4Gbit/s）。微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务的传送，如电话、电 报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的 抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。但 微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同

16、一方 向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。此外由于 微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划部 门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信。近年来我国开发成功点对多点微波通信系统，其中心站采用全向天线向四周发 射，在周围50公里以内，可以有多个点放置用户站，从用户站再分出多路电话 分别接至各用户使用。其总体容量有100线、500线和1000线等不同容量的设 备，每个用户站可以分配十几或数十个电话用户，在必要时还可通过中继站延 伸至数百公里外的用户使用。这种点对多点微波通信系统对于城市郊区、县城 至农村村镇或沿海岛屿的用户、对分散的居民点也十分合用，较为经济。微波通信还有“对流层散射通信”、“流星余迹通信”等，是利用高层大气的 不均匀性或流星的余迹对电波的散射作用而达到超过视距的通信，这些系统， 在我国应用较少。