摘要:微波通信是现代化重要通信手段之一,与其他通信方式相比它具有建设周期短;抗自然环境异常变化性能;抗灾害性能强;不容易遭受人为性的破坏。因此,我国铁路通信把微波通信作为通信网的组成部分,在铁路传输通信网中起到非常重要的作用。
关键词:铁路通讯系统;微波接力通信;误码
中图分类号:TN943文献标识码:B文章编号:1009-8631(2009)12-0071-02
引言
通常人们把通信使用什么频率,称为什么通信。如把30～300千赫称长波用于通信称长波通信,把300～3000千赫称为中波用于广播,称中波广播,把3～30兆赫称短波用于通信称短波通信。 在电信领域通常把3～30吉赫(1吉赫=1000兆赫)频段的通信,称微波通信。微波通信属于视距通信直线传输,即两个微波站间是直通的中间应无任何阻档才能形成良好的无线电波传播条件。
一、微波接力通信特点
(1)长、中、短波波段总共带宽不超过30兆赫,而微波波段带宽达30000兆赫,频带宽度约为长、中、短波带宽的1000倍可容纳大量的通信波道,每个波道可通电话几千路或几十路电视。
(2)天电工业干扰以及太阳黑子的活动对微波通信影响很小可以不予考虑。
(3)微波具有与光波一样沿直线传播的特性,由于地球曲率的影响,两站间的距离不能很长。微波是在空气对流层中传播,由于地球表面的反射以及对流层气象参数的变化而产生衰落为了获得比较稳定的传播特性,相邻两站的距离一般在30～50公里,以接力的方式实现远距离通信的目的。
(4)由于频率很高波长很短可以制成方向性很强,尺寸又小的天线不仅架设方便,而且大大减小了发信功率,大大减轻了相互之间的干扰。
二、微波接力通信线路的组成
一条微波接力通信线路,通常由终端站、枢纽站、分路站(也有不设分路站的)和若干个中继站(也称再生站)组成,长度在几百公里甚至长达一、二千公里。如图1所示
2.1终端站
处在微波通信线路的两端,一般都设在省会以上的大城市。它将数字复用设备送来的基带信号或从电视台送来的电视信号,经微波设备处理后由微波发信机发射给中继站同时将微波接收机接收到的信号,经微波设备处理后变成基带信号送给数字复用设备。或经数字解码设备处理后还原成电视信号传送给电视台。
2.2枢纽站
大都设在省会以上大城市,处在微波通信线路的中间。
2.3分路站
又称上下话路站,为了适应一些地方的小容量的信息交换而设置的,设备简单,投资小,这样可满足一些中小城市与省会以上城市进行信息交流,这种站型一般很少设置。
2.4中继站
是微波通信线路数量最多的站型,一般都有几个到几十个。中继站的作用是将信号进行再生、放大处理后,再转发给下一个中继站,以确保传输信号的质量。所以,中继站又叫再生站。由于中继站的作用才使得微波通信将信号传送到几百公里甚至几千公里之外。
三、数字微波机产生误码的原因
目前铁路微波通信使用的数字微波机,在维护中产生误码率是数字微波中继通信的一项重要质量指标。设备故障、传输衰落以及码间干扰、邻近波道干扰等诸多因素所造成的通信中断及性能恶化,都可以从误码上反映出来。因此,如何正确判断误码的产生和确定其出现的区间是我们维护人员的一项很重要的工作。
3.1固定恶化成份
不管有无其他形成误码的因素,而自身存在并以固定的量影响误码形成的哪些因素。他包括码间干扰和设备的不完善性。这些因素以对理论归一化信噪比的恶化量来评价。设备的不完善引起的恶化量主要有:(1)调制器不理想,存在相位误差和寄生调幅。(2)延迟解调的相位误差,即由于收发频率及延迟时间的不稳定会带来查考载波的相位误差。(3)位同步偏离最佳取样点。(4)判决器的幅度鉴别率。因为任何判决器都有一定的幅度鉴别率,即有一个最小判决区,在这区域内的信号电压将无法正确判决。(5)码间干扰。这是由于传输特性不理想引起的,主要取决于中频滤波器的贷款和型式。(6)勤务调频的影响。在设备中采用对微波载频进行附加调频的方法来传送勤务是,对祝信道的误码性能将有影响。(7)其他恶化因素等。
3.2恒定恶化成份
它与外界的干扰有关,但与传播衰落无关。也就是说和有用信号同时衰落的干扰,其信号干扰功率比不随时间而变化(同路劲内的同频率干扰)。这里主要包括:(1)回波干扰。主要由收发馈线的多次发射引起的。(2)同路由天线前后耦合干扰。(3)同路由同极化邻近波道干扰。
3.3变动恶化成份
它不仅与机内噪声或外界干扰有关,而且还与传播衰落有关。这里主要包括(1)热噪声。在衰落发生时,它是一种主要的干扰来源。(2)干扰噪声。它包括同波道干扰,交叉极化邻近波道干扰,站内发收干扰,分支或交叉电路更换频率时的前侧干扰。在同波道干扰中,包括不同路由天线的前后耦合干扰,越站干扰,不同路由分支电路天线的前侧干扰。
上述三种恶化成份造成了数字微波机的误码,就第一个固定恶化成份而论,若设备自身出故障:元器件老化、损坏、接插件接触不良、脱焊、温度高等因素引起频率偏移,产生相位差,放大倍数降低,自动增益失控等造成信道误码率高。例如:中频调制解调机——相位解调盘是数字微波机的一个重要组成部分。其电路比较复杂、元器件多所以故障率较高。此盘主要由鉴相器、相位误差检测器、压控振荡器、码判决再生器、始终提取电路、公务发达其和伪误码监测脉冲产生器组成。它的主要功能是输入70MHZ 4PSK信号,从中解调出基带信号;用瞬时判决,再生出码信号,送到收信逻辑盘;为本盘和整机其他部分提供17.184MHZ的时钟信号;为控制逻辑盘提供伪误码监测脉冲;从70MHZ4PSK的浅调频信号中,解出公务信号送给监控机架。这里鉴相器相位误差检测器和VCO构成一个科斯塔斯环、锁相振荡器。此振荡器恢复出一个收端本地参考载波,它与外输架环入微波机对方,以确定对方问题(此时无法确定微波两站高频架哪一方问题)。通过a、b、c的环路测试即可定出数传、本机、对方微波机的故障区间。
四、数字微波机误码的判断及处理方法
观看眼图是一项重要工作。利用示波器,根据眼图的开启程度及清晰度衡量误码间干扰的情况。眼图的恶化说明了信噪比降低、有码间干扰、发送脉冲点评波动及电路不匹配所产生的反射引起等因素,从而导致误码率的增加。因为眼图是基带数字脉冲信号通过低通滤波器后在示波器上显示的图形具体说是把一串数字脉冲信号重复地显示在一个周期(一个脉冲宽度)上所形成的。另外观看延时差,确定两路信号对齐程度也是一种方法。实际工作中通过工作路由及各盘告警情况,确定出中频机架上故障的分盘部位。
4.1高频架故障的处理
高频架有两套收发信机,收发频率高在2000MHZ以上,在没有仪器的情况下,无法进行测试,确定问题也困难。出观看面板上收发参数值外,只有在70MHZ中频出之前一级主中放盘的输出、输入点进行测试。再就是将两个波道(2波道、6波道)各盘交接口处、或收发口接口处进行互换,大致确定范围。
4.2分盘故障的处理
分盘电路一般是由逻辑电路、集成、数字电路分立电子元件组成,在读懂电原理图之后,由输入级查找。在维修中,分立元件故障率最高,例如:变容二极管、晶体三极管、电容等易出现性能变差、损坏或接触不良等。另外、随着环境温度的变化,电路中各工作点、频率、相位也发生偏移,过一段时间就需要调整、变动电位器参数。如比特合成盘、相位解调盘都是锁相环电路断开哪一点,影响整个工作状态,调整电位器较多、受频率影响大,某一点调整不好,影响整个机盘的工作状态。
五、结束语
经过长期的工作,对数字微波机的性能,易出现问题的部位,总结出了一些维护经验,但也仍存在一些需要进一步探讨的问题。
(1)中频调制解调机组合路由Ⅰ、Ⅱ路德切换,从理论上分析室无损伤切换,但实测中,通过误码仪观测是有损伤的,瞬时间Pe=10-3。
(2)遥控清楚按钮的通断影响Ⅰ、Ⅱ路的切换,但理论上分析是不影响的。
(3)中频机架Ⅰ、Ⅱ路的相位解调盘,收信逻辑盘Ⅰ、Ⅱ路不能互换,但电原理图完全相同,这是否与整机调试有关,有待进一步探讨。
通过对数字微波机误码的分析,是的对铁路数字微波通信机的维护有了更明确的认识,在使用中得以更好的维护,确保通信传输通道的质量。
参考文献:
[1]吕海寰.微波通信系统[M].北京:人民邮电出版社,1990.
[2]张有光,林国钧,柳海燕.通信技术基础[M].北京:机械工业出版社,2005.
[3]刘沈,沈传舜.微波通信原理[M].北京:人民邮电出版社,1988.
作者简介:王莉(1957- ),女,现就职于铁通西安分公司线路中心。