historia
en mikrovågslänk är ett kommunikationssystem som använder en stråle av radiovågor i mikrovågsfrekvensområdet för att överföra information mellan två fasta platser på jorden. De är avgörande för många former av kommunikation och påverkar ett brett spektrum av branscher. Programföretag använder mikrovågslänkar för att skicka program från studion till sändarplatsen, som kan vara mil bort. Mikrovågslänkar bär mobiltelefonsamtal mellan cellplatser. Trådlösa Internetleverantörer använder mikrovågslänkar för att ge sina kunder höghastighetsinternet utan behov av kabelanslutningar. Telefonföretag Överför samtal mellan växlingscentraler via mikrovågslänkar, även om de ganska nyligen till stor del har ersatts av fiberoptiska kablar. Företag och myndigheter använder dem för att tillhandahålla kommunikationsnät mellan närliggande anläggningar Inom en organisation, till exempel ett företag med flera byggnader i en stad.
en av anledningarna till att mikrovågslänkar är så anpassningsbara är att de är bredband. Det betyder att de kan flytta stora mängder information med höga hastigheter. En annan viktig kvalitet på mikrovågslänkar är att de inte kräver någon utrustning eller anläggningar mellan de två terminalpunkterna, så att installera en mikrovågslänk är ofta snabbare och billigare än en kabelanslutning. Slutligen kan de användas nästan var som helst, så länge avståndet som ska sträckas ligger inom utrustningens driftsområde och det finns en tydlig väg (det vill säga inga fasta hinder) mellan platserna. Mikrovågor kan också tränga igenom regn, dimma och snö, vilket innebär att dåligt väder inte stör överföringen.
en enkel enkelriktad mikrovågslänk innehåller fyra huvudelement: en sändare, en mottagare, överföringsledningar och antenner. Dessa grundläggande komponenter finns i varje radiokommunikationssystem, inklusive mobiltelefoner, tvåvägsradio, trådlösa nätverk och kommersiell sändning. Men tekniken som används i mikrovågslänkar skiljer sig markant från den som används vid de lägre frekvenserna (längre våglängder) i radiospektrumet. Tekniker och komponenter som fungerar bra vid låga frekvenser är inte användbara vid de högre frekvenserna (kortare våglängder) som används i mikrovågslänkar. Till exempel fungerar vanliga ledningar och kablar dåligt som ledare av mikrovågssignaler. Å andra sidan tillåter mikrovågsfrekvenser ingenjörer att dra nytta av vissa principer som är opraktiska att tillämpa vid lägre frekvenser. Ett exempel är användningen av en parabolisk eller ”maträtt” antenn för att fokusera en mikrovågsradiostråle. Sådana antenner kan utformas för att fungera vid mycket lägre frekvenser, men de skulle vara för stora för att vara ekonomiska för de flesta ändamål.
i en mikrovågslänk producerar sändaren en mikrovågssignal som bär den information som ska kommuniceras. Den informationen-inmatningen – kan vara allt som kan skickas på elektronisk väg, till exempel ett telefonsamtal, TV-eller radioprogram, text, rörliga eller stillbilder, webbsidor eller en kombination av dessa medier.
sändaren har två grundläggande jobb: generera mikrovågsenergi vid önskad frekvens och effektnivå och modulera den med ingångssignalen så att den förmedlar meningsfull information. Modulering åstadkommes genom att variera något kännetecken för energin som svar på sändarens ingång. Att blinka ett ljus för att sända ett meddelande i Morse-kod är ett exempel på modulering. De olika längderna på blixtarna (prickarna och bindestrecken) och mörkets intervall mellan dem förmedlar informationen—i detta fall ett textmeddelande.
den andra integrerade delen av en mikrovågslänk är en överföringsledning. Denna linje bär signalen från sändaren till antennen och, vid mottagningsänden av länken, från antennen till mottagaren. I elektroteknik är en överföringsledning allt som leder ström från en punkt till en annan. Lampkabel, kraftledningar, telefonkablar och högtalarkabel är vanliga överföringsledningar. Men vid mikrovågsfrekvenser försvagar dessa medier överdrivet signalen. I deras ställe använder ingenjörer koaxialkablar och speciellt ihåliga rör som kallas vågledare.
den tredje delen av mikrovågssystemet är antennerna. I sändningsänden avger antennen mikrovågssignalen från överföringsledningen till ledigt utrymme. ”Fritt utrymme” är den elektriska ingenjörens term för tomheten eller tomrummet mellan sändande och mottagande antenner. Det är inte samma sak som ”atmosfären”, eftersom luft inte är nödvändigt för någon typ av radioöverföring (varför radio fungerar i vakuum i yttre rymden). På mottagarplatsen samlar en antenn riktad mot sändningsstationen signalenergin och matar den in i överföringsledningen för bearbetning av mottagaren.
antenner som används i mikrovågslänkar är mycket riktade, vilket innebär att de tätt fokuserar den överförda energin och tar emot energi huvudsakligen från en specifik riktning. Detta står i kontrast till antenner som används i många andra kommunikationssystem, såsom sändning. Genom att rikta sändarens energi där den behövs—mot mottagaren-och genom att koncentrera den mottagna signalen möjliggör denna egenskap hos mikrovågsantenner kommunikation över långa avstånd med små mängder ström.
mellan länkens antenner ligger ett annat viktigt element i mikrovågslänken—den väg som signalen tar genom jordens atmosfär. En tydlig väg är avgörande för mikrovågslänkens framgång. Eftersom mikrovågor färdas i väsentligen raka linjer måste konstgjorda hinder (inklusive eventuell framtida konstruktion) som kan blockera signalen antingen övervinnas av höga antennstrukturer eller undvikas helt. Naturliga hinder finns också. Platt terräng kan skapa oönskade reflektioner, Nederbörd kan absorbera eller sprida en del av mikrovågsenergin och uppkomsten av lövverk på våren kan försvaga en marginellt stark signal, som hade varit tillräcklig när träden var nakna på vintern. Ingenjörer måste ta hänsyn till alla befintliga och potentiella problem vid utformningen av en mikrovågslänk.
i slutet av länken är den sista komponenten, mottagaren. Här extraheras information från mikrovågssignalen och görs tillgänglig i sin ursprungliga form. För att uppnå detta måste mottagaren demodulera signalen för att separera informationen från mikrovågsenergin som bär den. Mottagaren måste kunna upptäcka mycket små mängder mikrovågsenergi, eftersom signalen förlorar mycket av sin styrka på sin resa.
hela processen sker nära ljusets hastighet, så överföringen är praktiskt taget omedelbar även över långa avstånd. Med alla sina fördelar är mikrovågslänkar säkert viktiga byggstenar i världens kommunikationsinfrastruktur under de kommande åren.
Länkblockdiagram
detta diagram är från ett NEC 500-serie mikrovågslänksystem (cirka 1983) och visar en utrustningsblockväg. Blocket ”returriktning” är baksidan av det som beskrivs i huvuddiagrammet.
reglering och licensiering
varje land har ett varierande krav på licensiering av mikrovågsradiolänkar. I de flesta fall adresserar denna licens endast sändaren, men i samma fall erbjuder den reglerande skydd för all inteferens som kan påverka mikrovågsmottagaren.
licenskostnader är vanligtvis kopplade till storleken på det spektrum som upptas av sändarsignalen – och påverkas ofta direkt av några av spektrumleasingskostnaderna som realiseras av den lokala regulatorn, t.ex. FCC, ACMA, PTT etc.
Mikrovågsstrålningssäkerhet
en säkerhetsaspekt av mikrovågsradio EMR-strålning definieras också av standarder och riktlinjer, och ofta finns det uteslutningszoner för mänsklig exponering runt framsidan av mikrovågsantenner, horn och dielektriska antenner. Personalsäkerhet måste också beaktas runt öppna vågledarändar och vågledaromkopplare med obestämda portar. Se annat material på GHN om EMR-säkerhet.
att behandla mikrovågsstrålningssäkerhet på ett konservativt sätt är alltid klokt, titta aldrig ner öppen vågledare, stå aldrig framför en mikrovågsantenn.
Frekvensplanering
i de äldre frekvensdivisionsmultiplex (FDM) mikrovågsradiolänk system, tilldelades endast ett enda par frekvenser till hela länknätverket, med ett alternerande polarisationsisoleringsarrangemang från mer avlägsna stationer i nätverket. Detta innebar att vid en enda mikrovågsrepeaterstation arbetar länksändarna på samma frekvens, men med antenner riktade i olika riktningar och med motsatt antennpolarisering.
samma frekvensplaneringslogik gäller fortfarande för moderna digitala mikrovågsradiolänkar, med ett öga på ’emission’ bandbredd / designator. Frekvensplanering kan också ha begränsningar från regulatorn (FCC / ACMA / Ofcom / PTT), så omfattande samråd krävs innan några åtaganden kan göras.
Mikrovågsradiolänk planering
design och konstruktion av ett mikrovågsradiolänknätverk baseras på ett antal faktorer. Dessa inkluderar:
- avstånd mellan mikrovågsradioterminaler;
- terrängegenskaper, t.ex. vattendrag, klippor, skogar, snö;
- driftsfrekvens, ofta reglerad av licenskostnader, frekvenstillgänglighet, planerade avstånd och till och med mottaglighet för regnblekning;
- Störningshantering till mikrovågslänk-mottagaren. Generellt hanteras genom att tilldela ett tydligt frekvenspar av regulatorn, men för frekvensband som säljs på auktion eller med delegering, t. ex. Försvarskommunikation och stora transportörer, blir detta ledningsansvaret för bandlicensinnehavaren / ägaren;
- Fading, dispersion och flervägsförvrängning;
- antennernas storlek, matningsegenskaper, behov av torn och master och för antenner med hög förstärkning – även stabiliteten (både lutnings-och vridningsegenskaper) hos stödmasten måste konstrueras för att undvika att antennstrålen riktas fel på grund av vind eller is på strukturen;
- hantering av fukt inuti externa vågledare;
- hantering av fukt inuti externa vågledare;
- hantering av fukt inuti externa vågledare;
- hantering av utrustning, ström-och säkerhetslarm, fjärrkontrollomkoppling och orderledningssystem.
- rådet, lokala myndigheter, FAA, CASA och gemenskapens utvecklingsbehörigheter som styr visuella och kontrollerade luftrumsintrång;
- kostnad för utrustning och kostnadsnyttoanalys inklusive underhåll av utrustning;
- Satellitkommunikationslänkar klassificeras också som mikrovågsradiolänkar, men med tanke på deras minimala exponering för atmosfäriska förhållanden kan dessa typer av mikrovågslänkar fungera med minimala blekningsmarginaler, dvs ha minimal beredskap i nivån på mottagna signalstyrkor;
- tillgång till utrustning, reservdelar, underhåll, testutrustning och skicklig personal;
- Sun transits för mikrovågslänk mottagare inför på östra eller västra horisonter. Frågan här är att” sun noise ”ofta kommer att överväldiga bredbandsmikrovågsmottagare, vilket genererar det som kallas ett ”sun transit-avbrott”. Samma affär för satellitkommunikationslänkar också.
tillverkare av Mikrovågslänk utrustning
i ingen specifik ordning, dessa inkluderar:
- – NEC
- – Ericsson
- – Nokia
- – Marelli
- – Marconi
- – GT&E
- – GE
- – Phillips
- – Rohde & Schwartz
- – Kuhne
- – Codan
- – Alcatel
- – Fujitsu
- – Siemens
- – ati
- – Hughes