时间：2022-11-05 14:45:35
关键词：微波技术；多媒体技术；电磁仿真；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0084-02
一、引言
当今社会，无线通信技术已经遍及生产生活的各个领域，而实现无线通信的最重要载体就是电磁波[1]。其中“微波技术与天线”是这些学科专业中的一门关键课程。该课程理论性较强，且概念抽象，不易理解和学习[2，3]，对如何讲授这门课程的老师及如何学好这门课程的学生都是一个不小的挑战。同时，该课程的工程实践性强，学生不仅要学好理论知识，还要掌握常用微波元件和天线的设计方法，以及相关仪器的使用。由于微波测量仪器的价格昂贵，学校采购数量有限，很难满足每一位同学的实验操作需求[4]。因此，本文探讨了如何在传统教学中，将现代多媒体技术与EDA电磁仿真软件相结合，合理融入到教学过程中。通过多媒体技术，使抽象的概念更加形象和直观，便于学生理解。
二、理论教学改革
1.合理安排教学内容。“微波技术与天线”既是一门理论课程，也是一门工程实践性较强的课程，其主要内容包括微波技术与天线两大部分。其中微波技术又包含传输线理论、波导及网络分析，以及常用微波器件设计等内容；天线技术主要包括天线的基本概念，常见天线基本原理，课程结构如图1所示。其中，红色方框部分应作为课堂讲解的重点内容；虚线框中内容具有较强的工程实践性，授课教师应对相关内容做一些详细介绍，同时对学习兴趣浓厚的学生做一些研究方向的指引。另外，红色方框部分的学习过程涉及大量的数学知识，包括高等数学、复变函数和矩阵理论等知识，还涉及电路、电磁场和电磁波等基础理论，学习比较枯燥且容易忘记。教师讲授时需要多花一些课时，并且强调学习这部分的重要性。在课后需要给学生安排一定的课后作业或临时测验，起到巩固知识、加深理解的作用。
2.合理使用多媒体技术。“微波技术与天线”课程中的很多概念抽象复杂，仅仅使用简单的文字描述或静态图片展示很难理解。通过使用现代多媒体技术可将抽象的概念形象化，利用彩色图片及动画等技术手段将抽象难懂的知识生动直观地展示给学生。例如“场”这一概念，很多学生反映难以理解。多媒体这一教学手段可以很生动、形象地去表达“场”这一看不见摸不着的物质，帮助学生去建立或者重构“场”在他们大脑中的印象，避免教师在“场”教学中的枯燥乏味，从而达到良好的教学效果[5]。
另外，在讲授无耗传输线工作状态、规则金属波导中的场时，也可采用多媒体教学。如对矩形波导中TE10模的电场、磁场以及三维场分布，可以采用多媒体动画的形式来呈现，这样就会使学生更加直观、深入地认识矩形波导中的场分布，加深理解，提高教学效果。对于各种不同的天线结构，可借助幻灯片，收集一些相关的图片展示给学生，加深学生对相关知识的认识与理解。
三、电磁仿真软件
“微波技术与天线”是一门实践性强的课程，由于该课程的实验仪器都非常昂贵，且学生人数较多，实验过程中的仪器管理与维护等需要耗费大量时间，并且在有限的时间内难以让每位同学亲手操作一遍，因此可以使用现有的EDA电磁仿真软件来解决上述问题。目前，常用的微波仿真软件有CST、Ansys HFSS、ADS与Ansys Designer等，并且都提供了相应的学生免费版，免费版完全可以满足课程教学的需求。利用这些软件可以让学生对“微波技术与天线”课程中的常用微波器件及天线进行仿真设计。在仿真实验中，可以加深学生对相关物理概念的理解，以及对理论知识的掌握，同时增强学生们的学习兴趣。图2所示为利用三维电磁仿真软件设计和模拟微波器件的图形界面。
四、课程网站建设
近年来，网络教学作为一种新型、高效的教学方式，很好地弥补了传统教育的不足，也推动了高等院校的教育改革[6]。通过精品课程网站，学生可以跳出传统教学在时间、空间上的制约，通过网站复习课堂上的知识，利用网站上的资源进行更深层次的学习，还可以与老师留言交流。精品课程网站逐渐成为了运用互联网技术改善教学质量、增进师生间交流的一种有效方式。
微波技术是研究微波信号产生、放大、传输、发射、接收、变换及测量等技术的学科，在卫星通信、移动通信、雷达、微波遥感等领域得到了广泛的应用。“微波技术”作为一门重要的专业基础课，是后续“移动通信”、“微波通信”等课程的重要基础。“微波技术”课程涉及到电磁场理论和微波网络系统以及天线技术，内容广泛，理论性强，信息量大，所用到的高等数学、物理学、电磁场与电磁波等知识较多，是电子与通信相关专业比较难学的一门专业基础课。
目前，传统的微波技术教学存在一些问题。首先，教学方法比较单一，大多数时候还是采用课堂上ppt讲解和板书的授课方式，这有助于进行严谨的理论推导，但讲课效率却无法充分提高；其次，在有限的课堂教学中仅能将基本的概念、原理、方法教给学生，而对微波技术的发展前沿，更深层次的知识点，发散性、探索性的问题涉及较少。建设《微波技术》精品课程网站是配合教学现状，进行网络教学改革的实践。将网络教学与课堂教学有机结合起来，是对以现代信息技术为基础的新型教学方法和教学模式的探索。能够充分发挥学生学习的积极性和自主能动性，从而提高教学质量。
本教研组运用新型的Web前后端技术，采用B/S（浏览器/服务器）架构，使用近年来新兴的Node.Js搭建后端服务器[7]，使用Nosql数据库MongoDB做为数据库，使用jquery、Bootstrap等前端类库和技术搭建一个性能、体验良好的《微波技术》课程网站[8]，并采用响应式设计进行多终端适配，使网站适应PC、手机等不同尺寸的设备。该网站不但丰富了该课程的教学手段，而且改善了教学质量，增进了同学与老师之间的沟通与交流。
五、结论
本文分析了“微波技术与天线”课程的内容特点及教学难点，并对传统教学方法提出了一些改进措施。通过合理安排教学内容及运用多媒体技术来提高教学质量。同时，开发和建立了相应的课程网站，该网站为学生提供观看视频课程、资料下载、查看老师文章、向老师留言提问等功能，为老师建立一个后台管理系统，提供文章的和管理、视频资源上传、回复学生留言等功能，有效提高了该课程的教学质量。
参考文献：
[1]袁海军，马云辉，刘咏梅，等.《微波技术与天线》课程教学中理论性与工程应用性的结合探讨[J].科技资讯，2012，（24）：169-170.
[2]夏祖学，李少甫，胥磊.《天线与微波技术》课程的教学改革研究与实践[J].实验科学与技术，2013，（06）：49-51.
[3]蒋铁珍，廖同庆.《微波技术与天线》教学：与工程应用相结合[J].教育与教学研究，2014，28（06）：78-80.
[4]李新营，曹雪.《微波技术与天线》教学的研究与探讨[J].物理通报，2014，（12）：25-27.
[5]李素萍，吴伟.《微波技术与天线》课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2011，（08）：108-109.
[6]高思礼.教育部启动精品课程建设工作[J].中国大学教学，2003.
关键词：微波技术；实践教学改革；微波射频仿真
作者简介：贾建科（1974-），男，陕西宝鸡人，陕西理工学院电信工程系，讲师；聂翔（1968-），男，陕西商洛人，陕西理工学院电信工程系，副教授。（陕西 汉中 723003）
基金项目：本文系陕西理工学院教改项目（项目编号：XJG1113）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）05-0075-01
“微波技术”是高等学校电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、电磁场与微波技术等专业的重要专业基础课。学生在掌握微波技术基本理论、微波元件和微波电路的设计和使用方面，该课程具有不可替代的重要作用。微波技术基础理论复杂且比较抽象，通过实践教学可以帮助学生理解该课程的重要理论，掌握微波电路与元件的设计。同时随着无线通信技术的快速发展，微波元件、微波电路和系统的设计与制造已经高度分离，由原来的依靠硬件实验测试转型至利用射频仿真软件完成设计，再由专门的硬件制造商完成制造。各主要公司和研究所利用专门的射频微波设计软件完成微波电路和系统的设计。这使得微波技术的实践教学滞后微波技术的发展，我校电磁场与微波技术课程组教师已在原有实践教学的基础上对微波技术课程的实践教学进行了改革探索。
一、基于硬件实验平台的实践教学改革
微波技术课程基于硬件平台的实践教学内容主要包括微波测量线的调整和阻抗匹配、定向耦合器特性测量、二端口微波网络S参数测量等。这些实验实验原理清晰，但实验过程繁琐。学生在实验中常出现测量误差大和漏测数据等问题，基于此要求学生实验前首先预习实验并写实验预习报告。针对二端口微波网络S参数测量实验的实验数据处理复杂问题，要求学生必须用C语言或MATLAB 语言编程进行数据处理。这样很大程度上提高了学生的软件编程能力，为毕业设计和就业奠定了基础，培养了学生的实践创新能力。
二、基于微波射频仿真软件的实践教学改革
基于硬件实验平台的实践教学帮助学生理解课程内容，但相对滞后于微波技术及其应用的发展，同时许多公司和科研院所都要求学生会应用射频仿真软件进行射频电路与微波元件的设计，因此有必要将射频仿真软件引进微波技术基础课程的实践教学中。常用的射频微波仿真软件有Ansoft HFSS、Microwave Office、ADS等。
1.实践教学安排
考虑到基于硬件实验平台的实验已占用了学时，对于射频实践教学的时间应安排在课外。本课程组将这一实践教学作为开放实验，安排课程组教师在实验室为学生答疑并进行相应讲授，学生可以选择实验时间。这样可以提高实践教学的效果和实验室的使用率。
2.微波射频仿真软件的选择
微波射频仿真软件比较复杂，学生不易掌握，要能正确地使用这类软件，不仅要掌握软件的操作和使用，更重要的是了解软件是基于什么算法进行仿真分析的，还要掌握电磁场与微波技术的相关理论知识。ADS-Advanced Design System是Agilent公司推出的微波电路和通信系统仿真设计软件，是国内各大学和研究所使用最多的软件之一。其功能非常强大，仿真手段丰富多样，可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿真分析手段，并可对设计结果进行成品率分析与优化，从而大大提高了复杂电路的设计效率，是非常优秀的微波电路、系统信号链路的设计工具。主要应用于射频和微波电路的设计、通信系统的设计、DSP设计和向量仿真。Microwave Office是AWR公司推出的微波EDA软件，为微波平面电路设计提供了最完整、最快速和最精确的解答。它是通过两个模拟器来对微波平面电路进行模拟和仿真的。对于由集总元件构成的电路，用电路的方法来处理较为简便；该软件设有“VoltaireXL”的模拟器来处理集总元件构成的微波平面电路问题。而对于由具体的微带几何图形构成的分布参数微波平面电路则采用场的方法较为有效；该软件采用的是“EMSight”的模拟器来处理任何多层平面结构的三维电磁场的问题。“VoltaireXL”模拟器内设一个元件库，在建立电路模型时可以调出微波电路所用的元件，其中无源器件有电感、电阻、电容、谐振电路、微带线、带状线、同轴线等等，非线性器件有双极晶体管、场效应晶体管、二极管等等。“ EMSight”模拟器是一个三维电磁场模拟程序包，可用于平面高频电路和天线结构的分析。特点是把修正谱域矩量法与直观的视窗图形用户界面（GUI）技术结合起来，使得计算速度加快许多。MWO可以分析射频集成电路（RFIC）、微波单片集成电路（MMIC）、微带贴片天线和高速印制电路（PCB）等电路的电气特性。其他的微波射频仿真软件还有Ansoft HFSS，是Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件、Remcom公司的XFDTD、德国CST（Computer Simulation Technology）公司推出的CST MICROWAVE STUDIO、Ansoft公司的Serenade 8.71、Esemble 8.0、SIwave 2.0、Ansoft Links 3.0、Optimatrics、Zeland公司的Zeland IE3D、Ansys公司的Ansys、FEKO、Eagleware-Elanix公司的Eagleware Genesys和Super NEC等。[1]
通过对以上软件的比较分析和使用，选择了学生比较容易掌握的MicroWave Office软件和国内高校、科研院所使用很广泛的ADS软件作为微波射频仿真实践教学软件。
3.实践教学内容的选择
考虑到微波技术课程难教和难学的特点，安排了基础实验部分和提高创新实践部分，并组织课程组教师认真编写了微波射频仿真实验指导书。学生通过基础实验部分基本上掌握了软件的正确使用，然后着手提高创新实验。
基础实验主要包括微波功率分配器的设计、阻抗调配器设计、微波滤波器的设计和微波有源器件微波功率放大器的设计。微波功率分配器的设计要求设计一三端口功率分配器，采用微带线结构，已知设计指标。通过该实验加深了学生对S参数的理解，并能利用传输线计算工具计算微带线的尺寸，对微带线的结构有了进一步的认识，能掌握微带线功率分配器的结构及其设计指标。[2]阻抗调配器的设计要求设计一单支节和双支节阻抗调配器，理论计算支节的长度和接入位置或用传输线计算工具计算支节的长度和接入位置，该实验使教材中的阻抗匹配理论在工程实践中得到了应用，提高了学生的学习兴趣。微波滤波器的设计实验可以利用软件自带的滤波器分析向导得到低通原型，省去了传统方法的第一、二步，根据设计指标进行优化设计，确定滤波器的结构参数，测量滤波器的参数。加深了学生对集总参数理论和分布参数理论的理解。[3]微波功率放大器的设计要求设计一工作频率为2G的功率放大器，选择输入、输出阻抗匹配电路，测量放大器的输出功率、动态负载线、三阶交叉点、增益等参数。通过基础实验加深了学生对微波技术课程基本理论的理解，培养了学生的工程实践技能。
提高创新实践部分要求在基础实验的基础上培养学生的实践创新能力。首先提出元件的设计指标，根据设计指标要求进行理论设计，再利用软件建模和仿真分析。元件的设计指标由课程组教师提供或者由学生自己提出，课程组教师确认，再组织学生查阅资料进行理论分析和设计并进行仿真分析。例如微波低通滤波器的设计，给出通带截止频率、通带内最大纹波、带外衰减等设计指标，组织学生根据微波滤波器的设计理论设计滤波器的原型，再利用微带线计算工具计算出微带模型，最后利用仿真软件进行仿真设计。[4]在低噪声放大器的设计中，给出工作频率、增益、噪声系数等设计指标，让学生自己选择元件，并根据所选择的元件的S参数设计阻抗匹配电路，利用软件仿真测试低噪声放大器的增益和噪声系数。微带线定向耦合器的设计，教师给出定向耦合器的工作频率、中心频率、耦合度、插入损耗等设计指标，引导学生理论计算微带线的宽度和厚度，并确定偶模特性阻抗、奇模特性阻抗、耦合微带线之间的间距。[1]实践结果表明，通过提高创新实践教学培养了学生的实践创新能力和科研能力。为此，在实践教学中针对每一个器件和电路，不是直接地给出理论和方法，而是以科研的观点，从提出问题、解决方法、最后分析存在的不足等几个环节开展教学，培养了学生分析问题和解决问题的能力和科研实践能力。
4.利用实践教学培养电磁场与微波技术专业方向的人才[5]
微波技术课程普遍被认为是难教、难学的课程，而且内容多、课时少。实践教学有助于学生对课堂讲授内容的理解，在实践教学中利用微波射频仿真软件，培养学生的学习兴趣，课程组教师认真答疑辅导，吸引更多的学生到电磁场与微波技术专业学习，从中挖掘优秀人才，鼓励他们考取该课程方向的研究生，同时也满足了学生的就业要求。
三、结束语
将微波射频仿真软件引进微波技术基础的实践教学，有力地提高了学生的学习兴趣，培养了学生的实践创新能力和科研实践能力，学生在电磁场与微波技术方面的毕业设计奠定了基础，对学生在该课程方向的就业和考研有较明显的促进作用。同时也解决了学校经费不足的问题。
参考文献：
[1]微波射频仿真软件综述和应用评析[EB/OL].省略/article/40636.htm.
[2]廖承恩.微波技术基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,1994.
[3]袁杰.实用无线电设计[M].北京:电子工业出版社,2006.
【关键词】电磁场 电磁波 电子通信技术
在当前这样一个信息技术化的时代，电子通信技术发展迅速和人们的生活已密不可分。电磁场和电磁波在电子通信中发挥着重大的作用，实现了信息传递的高效性。电磁场、电磁波看似无形，但却是信息传播的载体，渗透到了人们的生活中。在人们的需求中，电磁场和电磁波理论一步步的发展，雷达、通信、广播、导航等各种电子产品在通信过程中都离不开电磁波和电磁场的作用。
1 电磁场与电磁波的概述
1.1 电磁场的概况
16世纪下半叶，英国物理学家吉伯特最先对电磁现象进行了研究，但是由于研究方法原始，仍无法解释电磁场这一现象和其产生原因。18世纪，著名物理学家库伦和卡文迪对电磁征象展开了钻研，发现出了电磁场的定量测量仪，使对电磁场的钻研产生了质的奔腾。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，得出了磁和电之间的干系，为电磁钻研奠基了根本。1831年，英国物理学家法拉第经研究发现电和磁之间存在着紧密的联系，并通过大量实验得出了电磁感应定律。英国物理学家麦克斯韦对电磁之间的相互关系进行了探讨，对电磁场的涵义进行了说明，他还分析总结了电磁现象的规律，提出了位移电流等有关概念。
1.2 电磁波的概况
1865年，物理学家麦克斯韦预测出电磁波，1887年-1888年间，德国物理学家赫兹于尝试中证明了电磁波的存在。电磁波是互相垂直且相同的电场与磁场作用所产生的，是以波动的方式传播的电磁场。在空间中，电磁波以波的方式移动，能够传递能量信号。如果按照频率来进行分类，电磁辐射可分为低频辐射和高频辐射，其中包含无线电波、微波、可见光、红外光和紫外光等。
2 电磁场和电磁波在电子通信中的运用
2.1 电磁场和电磁波在移动通信技术中的运用
1920年，科学家开始对现代移动通信技术进行研究。1920年-1940年，移动通信技术处于最初的发展阶段。1987年，我国第一代移动电话，首部模拟蜂窝移动电话开始投入使用。第二代移动通信技术是以传输技术为核心，主要使用数字时分多址技术和码分多址技术，它的出现有效提高了系统存储量，提供了低速数据业务。随着我国通信技术的迅猛发展，很快第三代移动通信技术出现，相比第一代第二代，第三代移动技术与互联网移动技术相结合，使得传输速度有了巨大的提高，而且成功实现高速数据传输功能和多媒体服务功能，数据传输速率最高可达2MB/s。随着我国社会的迅猛发展，第三代移动通信技术已不能满足各行各业的信息交流。第四代移动通信技术应势而生。第四代移动通信技术是通过宽带网络与其他网络结合，具有较强的无线信号传输能力。第四代移动通信技术具有较快的信息传输速度，最高可达100MB/s，可以实现不同频率间的自动转换。
2.2 电磁场和电磁波在微波通讯技术中的运用
电磁场和电磁波对微波通信起着至关重要的作用，微波通信主要是通过电磁波作为传送载体，携带各种信息。微波是指在300MHz-300GHz频率内的电磁波。电磁波搭载各种信号，以光速在空气中进行传播。当电磁波在传播过程中遇到信号接收设备时，信号接收设备中所携带的滤波器会对传送的电磁波产生一种滤波作用，滤波器会根据信息的波长来对电磁波中所携带的各种信息进行选择。
微波波长较短，在有物体阻碍的情况下传播的距离有限。因此，微波通信需要在中继接力的手段下才能进行传播。微波中继站的设置需要严格按照标准，即每50千米设置一个微波增强装置，可以弥补传输中所损耗的信号能量。在长距离传输的条件下，需要设置较多的微波增强装置，这不仅降低了信号的传输效率，还浪费大量的资金。微波通信的实用性并不高。
2.3 电磁场和电磁波在卫星通信中的运用
电磁波在电子通信技术中发挥着重要作用，在各类电子设备中运用广泛。第二次世界大战期间，雷达成为了电磁场运用中最活跃的部分。1958年，美国发射了世界上第一颗用于通信技术的实验卫星。1946年，首次实现美洲、欧洲、非洲三大洲的通信。1964年，成功研究出了卫星导航系统。1969年，定点同步卫星已送上大洋上空，卫星地球站已遍布世界各大国家。卫星通信技术也逐步趋于成熟。
二次世界大战之后，各国相继开始研发通信卫星，电磁场技术和电磁波技术对提高卫星通信的信号质量起着至关重要的作用。卫星的通信方式基本是采用人造地球卫星作为信息的中转站，对电磁信息进行传播、反射、转换，使其能够在世界各地的通信卫星间进行传播。
地球上建立的通信卫星站可分为以下三种，分别是海洋通信站、地面通信站、大气通信站。卫星通信可以看成是一种特殊的微波信息，通信卫星中转站也可以看作是微波信息中转站。卫星通信与微波通信有许多相同的地方，都需要通过中转站来进行信号的传输、转换和反射，这与微波通信中的微波信号增强器对增强微波的效果相类似。因而，卫星通信可以认为是一种微波通信。我国居民目前所使用的是与地球自转同步的同步卫星，其中运用了大量电磁波技术和电磁场技术。
3 结语
电子通信技术贯穿着众多领域，人们的生活和电子通信技术紧密连接，电磁场技术和电磁波技术在电子通信技g中发挥着重要的作用，电磁场和电磁波技术的运用也越来越广泛，成功在移动通信、微波通信、卫星通信中运用。人类应该通过自己的智慧不断改革研制出新的电磁波技术，让电子通信技术充分发挥其作用。
参考文献
[1]黄健全.电磁场与无线电技术的运用实践技术[J].实验研究与探索，2011（06）.
[2]顾红军.电磁场与电磁波的教学改革研究[J].长春理工大学学报，2012（09）.
[3]姜宇.在“电磁场与电磁波”课程中建立创新理念[J].电气电子教学学报，2009.
作者单位
电磁场与电磁波主要研究电磁场运动规律，包括时变电磁场和电磁波，是后续微波技术与天线等课程的先修课程.微波技术与天线讲授传输线理论、规则金属波导、微波集成传输线、微波网络基础、微波谐振器等方面的理论知识，为微波通信及相关领域的学习和研究打下坚实的基础;移动通信原理研究现代移动通信的基本理论、关键技术及体系结构，涉及到电波传播及模型、话务量及模型、高阶调制解调、先进的信道编解码、扩频等移动通信系统中的多项关键技术及其性能分析;卫星通信原理主要内容包括卫星通信链路设计、卫星通信网和移动卫星通信系统等;微波技术与天线、移动通信原理、卫星通信原理这三门课程在课程群中起着承上启下的作用.
CDMA与3G技术、移动通信系统与工程这二门课是目前广泛使用的通信网、通信系统及相应的技术，理论教学与实际应用的结合.在课程群内部，各课程之间即有纵向知识的联系，又有横向内容的关联.利用现代教学手段提高教学效果充分利用信息资源，利用丰富的多媒体课件形象地展现课程内容和移动通信系统流程，提供丰富的网络资源进行课程内容的跟踪和复习，对一些比较复杂的通信过程，用nash的形式辅助进行讲解，从而极大地激发学生的学习兴趣，使学生能够主动学习，了解更多的知识.
采用类比方式优化学习效果移动通信课程内容更新快，基本理论和关键技术理解难度大，但是该课程和前期的通信原理等课程内容衔接紧密，很多内容有相似性.在教学过程中，以前期课程的知识点为例进行类比，加强课程内容的融合.在讲解TD一SCDMA同步过程等具体系统知识点时，以教师为基站，以学生为终端进行上下行同步过程的讲解.在进行移动通信呼叫流程和物理层过程讲解中，以学生日常拨打手机和被叫等过程为例进行现场讲解，同时结合手机终端和系统基站的具体结构进行类比和实例分析.
以完成项目的方式引导学生独立思考在整个课程中规定两次“Proect’’作为课下作业，该部分内容由学生主动完成，上交时间不作硬性要求.教师确定“Project”的方向和实现的大致目标，题目和具体内容由学生确定.学生大部分以科研论文的形式上交，通过“Project’’方式培养学生对具体工程和对象的整体把握能力.为达到目标，学生需要查阅大量的文献，并且进行整理和分析，给出自己的方案和实现步骤，提高了学生独立思考能力和综合分析能力.
我校具有优势的第三代移动通信系统实验环节更能提升学生的动手能力，进一步拓展学生的学习兴趣.同时还开设包括“大学生科技文化节”等在内的实践、外训、参观等活动，大都是与移动通信相关的实践活动.这些活动一方面对学生在移动通信学习提出新的要求，同时进一步提升学生的动手能力和学习兴趣，促进学生对抽象理论的决速理解，有利于培养学生的创新意识和创新能力.综上所述，通过课程群建设，充分发挥课程群结构整体功能效益，减少课程内容的重复，加深了学生对课程间联系和主要知识点的理解掌握，提高了教学质量，并使学生具备一定的实践和研究能力，有利于培养适应社会发展和需求的毕业生.
作者：赵庆平 姜恩华 李素文 单位：淮北师范大学物理与电子信息学院
通信技术中微波信号传输主要是通过电磁波的形式来进行通信，微波信号光纤传输技术在应用的过程中也可以分为几种不同的模式，其中包括了外调制模式以及直接调制模式两种，通过微波信号之间匹配的调制以及电频输出等就可以实现微波信号的远距离传输，而目前在微波信号光线传输的应用中，这种传输方式也相对较为方便快捷，并且也有着很强的经济性和实用性。
1．1激光器降噪技术
目前电光转换器在运行时会出现很大程度的噪音，而噪音的存在也会对通信质量产生很大的影响，因此我们也必须要对噪音进行控制，并且保证链路的噪音在10～25dB之间，这样也才能够更好的保证系统的稳定运行。降噪技术的应用可以通过自动功率控制技术以及自动温度控制装置对稳定的影响来加以有效的控制，这样就可以在保证系统稳定运行的前提下最大限度的降低噪音;同时还可以采用降低链路光反射的方法来进行降噪，这种方法也可以有效的避免反射所产生的不利影响，通过溶解光接口以及光纤活动接口等来对链路的光反射进行调整，从而降低光反射的差值，这样也可以更好的使噪声的系数控制在一起的范围内。
1．2“SBS”阈值控制技术
这种控制技术是在输出光波的波长大于1550mm波长时，系统噪声、非线性逐渐恶化。在采用阈值的产生与激光器光功率太强、输出光谱较窄、波长太长有着直接联系，使光信号传输距离拉长。光谱过于狭窄使色散影响降低，使波长损耗大幅度降低，进一步增加光功率的总传输距离。但是，由于光谱过于狭窄，光功率太强，波长太长等多种因素与光线自身的非线性特征产生矛盾，使“SBS”阈值出现相应问题。系统噪声、非线性出现一定程度的恶化后，系统频谱会出现极为杂散且密度较高的噪声信号，该类信号超出了相关要求和标准。针对“SBS”阈值的控制情况来看，首当其冲的是电光调制器的使用和处理，进而拓宽输出光谱宽度，实现光信号最大距离的传输。
1．3预失真补偿技术
若光电调制器、动态范围等不符合各项参数要求，则会造成微波信号失真。电光转换器以预失真补偿技术为支撑，在微波激光器作用下为传输系统提供OIP2、OIP3、SFDR等指标。现阶段，预失真补偿技术主要是指在相应频段产生二阶、三阶、偶数阶、奇数阶等信号的一种技术，这些信号与非线性失真信号的大小相等、相位相反，可相互抵消，从而将传输的高线信提高。
2微波信号光纤传输技术的应用
微波信号的应用有着范围光的特点，对灵敏度以及抗饱和特征要求较高的信号传输也可以更好的保证其安全性。由于微波信号受到电磁的干扰相对较小，这样其工作的稳定性也会相应有所提高。此外，微波信号光纤传输技术的应用成本相对较低，所采用的信号传输能够更好的图片传输距离的限制，并且在针对通信系统以及侦测系统的应用上也有着较好的隐蔽性，这样也就可以更好的发挥微波信号光纤通信传输技术的应用特点，而不会受到多种不利因素的限制。
2．1在信号传输中应用
就目前来看微波信号光纤传输技术在应用的过程中可以更好的避免安装天线的地点限制，并且在不同的情况下微博光线信号的质量也相对较高，无论在何种条件下都可以安装天线，这样既保证了信号的质量也最大限度的发挥了微波信号光纤传输技术稳定性的特点。同时，将变频器、数据处理器、调节器等设备安装完成后，数据处理也更加方便快捷，人们的使用的过程中也减少了很多的麻烦。
2．2微波信号光纤通信技术在移动通信中应用
移动网络技术发展至今，无论是3G还是4G通信对于传输系统都有着较高的要求，而微波传输信号光纤技术能够为其提供更加灵活以及便捷的使用要求，并且在很多的场所都可以提供更加高质量的通信信号，因此我们采用建筑内安装分布式的天线和基站也有助于更好的提高信号的覆盖面积，这样也可以在整体上达到移动通信的基本使用要求。
2．3微波信号光纤传输技术在数据连接中的应用
微波信号光纤传输可以通过光缆来承载多芯光纤，这样在进行数据连接的过程中，光缆也可以为其提供相应的保护，并且也不会受到电磁的信号干扰。而采用光缆线路也有利于降低工程的建设成本，相比以往的铜缆以及同轴电缆等有着非常明显的优势。另外，应用雷达中的微波信号光线传输技术也能够更好的提高信号传输的稳定性、准确性。
3结语
从上述内容中也可以看出，目前微波信号光纤传输技术在应用的过程中无论是何种类型都表现出了非常好的应用效果，并且作为一种新型的通信技术，也受到了人们的普遍认可。因此我们也需要加强对微波信号光线传输技术的重视，并且充分的加强对微波信号光纤传输技术的应用质量以及发挥其优势，这样也才能够更好的实现各类信号不同距离的有效传播，而微波信号光纤传输技术的广泛应用也能够为我国通信事业的发展提供更加坚实的基础。
作者:李祺锋 贾延彬 郭林丽 韩冰 单位:中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司
参考文献:
中图分类号：P624.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0230-01
1 发展历史
1915年，德国科学家K.W.Wagn-er开创了一种以“瓦格纳滤波器”闻名于世的滤波 器设计方法，与此同时，在美国，G.A.Canbell则发明了另一种以图像参数法而知名的设计方法。1917年，两国的科学家分别发明了LC滤波器，次年美国第一个多路复用系统面世。从此许多科研人员开始积极地和系统地对采用集总元件电感和电容的滤波器设计理论的研究。 随着滤波器设计理论的深入研究、材料领域的不断进步及工作频率的日益升高，滤波器设计由原先的集总参数元件滤波器逐渐扩展到分布参数元件滤波器。1939 年， P.D.Rich-temeyer报道了介电滤波器，由于当时材料的温度稳定性不高使用该种滤波器 不足以实际应用。20世纪70年代以来，随着陶瓷材料的发展，介电滤波器的应用得到了迅速发展。近年来，小型化的趋势促进了各种类型微带滤波器的发展。20世纪80年代，出现了高临界温度超导材料，被认为极有可能用于设计出极低损耗和极小尺寸的新颖微波滤波器。目前，高温超导滤波器已逐步使用在军事和商业领域。
2 设计技术及应用
2.1 螺旋滤波器的应用
螺旋滤波器是介于LC滤波器和交指梳线滤波器之间的一种滤波器品种，在VHF 和U HF 频段，可实现Q值为100以上。它是利用螺旋谐振器的慢波原理，大大缩小了谐振器的体积。螺旋滤波器广泛应用于通信系统的收发组件中。一个典型的应用于450MHz无线接人系统中的双工器特性为： 收发间隔为5MHz，信道带宽为2MHz，插人损耗为2.5dB，收发隔离50dB。
2.2 波导滤波器
波导滤波器是一种无源滤波器，其应用非常广泛，在大功率和高频段的天馈系统尤为突出。波导滤波器是一种选频电路，适用于高功率的系统中，且滤波器的性能良好，易于与波导天线的馈电装置连接。波导滤波器的主要功能是插入损耗以及带内波纹很小的前提下，提供足够的阻带选择性与带外抑制。它的适用范围大概在8～100GHz。波导带通滤波器还应用于很多的微波多工器上，但是它有个最大的缺点是在同频率滤波器中，波导滤波器尺寸明显较大，随着微波技术的发展，天线系统的复杂，对波导滤波器的需求也越来越大，对其性能和尺寸提出了更好的要求，需要研究人员不断的改进与完善。
2.3 同轴腔滤波器的应用
同轴谐振器腔体滤波器近年来在无线系统中发展迅速，主要应用于800M和1800M 及第三代移动通信系统。它是采用工作波长为λ/4 的正方形或圆柱形同轴谐振腔，可实现Q 值在S波段达500以上。同轴腔滤波器的设计有两大难点： 使用对称和不对称椭圆函数滤波器，这类函数响应的综合过程非常复杂。为满足高端6GHz 以上60dB谐波抑制要求，还须设计一种糖葫芦式低通滤波器， 并使其一端与滤波器匹配集成。一个PCS 接收滤波器（图1） 的典型特性为：频率范围： 1850～1910 MHz，带宽： 60 MHz，中心频率插损： 0.7 dB，通带驻波： 小于1.2，近带隔离： 在DC～1830MHz和1930MHz～2500MHz处，大于80 dB，近带隔离： 在2.5 ～6 G ，大于60 dB，体积： 250 x250 x40，工作温度： -0～+ 50 ℃。
目前正在研发的3GHz双工器组件，其双工器采用8节不对称椭圆函数同轴滤波器，收发通道间隔190 MHz，通带带宽60 MHz，互隔离为50 dB。为了满足2.2 GHz～12.7 GHz范围内50dB的隔离，在两个通道输出端分别增加一个低通滤波器。另外该双工器模块的ANT口还增加了一个双向耦合器 以提供电流、功率、驻波告警功能。
2.4 交指滤波器和梳状滤波器的应用
交指滤波器和梳状滤波器广泛应用450 M 、800 M系统及1800 M 无线通信系统，可实现Q值在S波段达2000以上，工作波长可做到1/8λ，特点是成本不高，公差要求低， 易于制造。另外，收发信机机架内的滤波器，通常强调其尺寸小型化，结构紧凑，互连方便，也使用交指滤波器和梳状滤波器。以下是应用于S 波段点对点微波电视传输系统的一个8，通道梳状多工器（图2） 的典型特性：频率范围： 2000 +8*30MHz，带宽： 25MHz，中心频率插损： 2.2dB，通带驻波： 小于1.2，相互隔离： 大于45dB，体积：250 x250 x 40，工作温度： -20～+ 65 ℃。
2.5 腔体滤波器
腔体滤波器在通信系统中的应用与波导滤波器同样广泛，它的特点在于插入损耗低，一般在1dB以内，阻带的抑制性高、调谐方便，同时承受功率也比较大。其中同轴腔具有电磁屏蔽特性和高Q 值、低损耗等特性。与波导滤波器相比它的优势在于尺寸较小，重量相对较轻，但是在10GHz以上使用时，由于物理尺寸微小，制作精度要求很高，比较难以达到。同轴腔形式的带通滤波器一般分为标准同轴腔、方腔同轴等。螺旋谐振腔体是新出现的腔体结构，它可以提供高Q 的谐振回路，解决甚高频高质量的窄带滤波技术难题。它的内腔多是采用圆形结构的。由于螺旋谐振腔的理论还不是十分成熟，因此所设计出的器件指标上存在10% 左右的误差在所难免。
2.6 介质谐振器滤波器
七十年代初，高性能（高介电常数、低温度系数、低损耗）的介质陶瓷材料问世以来，陶瓷介质谐振器滤波器的研究经久不衰，几次达到了研究和应用高峰。它的优点是显然易见的： 使用介质谐振滤波器可以比波导空腔减少50 % 的重量和80 % 的体积。设计关键： 首先应对介质谐振器频率进行了精确计算，然后研究介质支撑材料及温度补偿。我们开发的软件能精确计算截止波导TE01（单模滤波器和HE11双模波导滤波器。“ 北斗” 导航卫星系统L波段预选滤波器正是采用TE11介质谐振器加载截止波导形式，它要求介质圆盘应紧紧牢靠的固定在圆柱腔的中间，要经得住发射环境的考验； 同时，应具有与空腔结构一样的可靠性系数。其陶瓷材料的介电常数为85，温度系数为-2ppm/℃，无载Q值达到4500，设计带宽为28MHz，中心频率插损为0.5dB。体积已由金属腔的970cm？己减小到110cm？， 星载陶瓷介质谐振器滤波器的首次使用， 其意义十分重大。
3 微波滤波器的发展趋势
随着微波技术与通信技术的不断发展，滤波器的小型化和高性能化已经成为一种必然的趋势，其他各种新型滤波器也开始应用于各种通信系统中，如套磁介质滤波器、SIR 滤波器、SAW 滤波器、微波有源滤波器、LTCC 滤波器等。
4 结束语
微波滤波器在通信、信号处理、雷达等各种电路系统中具有广泛用途。随着移动通信、电子对抗和导航技术的飞速发展，对新的微波元器件的需求和现有器件性能的改善提出了更高的要求。发达国家都在利用新材料和新技术来提高器件性能和集成度，同时，尽可能地降低成本，减小器件尺寸和降低功耗。与国外相比，我国的微波滤波器的发展还有一定的差距，所以我们应掌握微波滤波器的发展方向，努力赶上世界先进水平。
参考文献
[1]徐鸿飞，朱成钰，刘坚，等.同轴腔带通滤波器的一种设计方法[J].微波学报，2004，29（2）：55-58，2004.
关键词：新技术；微波信号；相控阵雷达；现代化
运用微波新技术能够实现宽带检测与信号跟踪，在对运动物体升空跟踪的过程中，能够实现更加精准的相位控制利用。微波通讯技术在整机通讯阶段中实现视距接力通信，在发射管成功率建设中，超高频三四级管、功率行波管和功率速调管都能够提高发射管的工作效率。微波通讯中的超视距散射通信技术，能够凭借功率速调管和超高频三四级管材料，实现最终的发射通信技术创新。在超视距散射通信整机实现中，利用发射管功率速调器实现超高频三四级管的信号投递。
1微波新技术在现代相控阵雷达中的应用优点
微波新技术的渗透性比较好，能够适应现代相控阵雷达的复杂使用环境，满足雷达使用过程中的目标多元化、任务多元化和环境复杂化的特点需要。在智能探测技术中运用网格探测理论，能够实现雷达精准定位和对于目标的快速检索分析。在相控阵雷达技术中运用微波技术，能够实现极化控制的高效利用。在宽带检测与跟踪过程中，开发宽带半导体技术，实现数字化的信号发射和接收回路建设。在提高信号传播带宽的前提下，有效地避免频道信号接入不稳定的情况。使用微波技术进行雷达信号传输，其光端机传输方式能够降低信号传输中的损耗率，并且微波技术电视信号传输系统具有保真度高的特点，其频带更宽，容量更大。除此之外，微波信号传输系统还具有抗电磁干扰的作用，不会出现传统信号传输方式中出现的电磁泄漏的问题。新型的相控阵位雷达信号传输网系统不仅能够抗电磁干扰，还能够安全保密，同时具有温度稳定性高的优点。
2微波新技术在现代相控阵雷达中的应用分析
2.1远距离微波信号传输
远距离波导传输通信活动中，毫米波管中0型返波管、反射速调管、行波管相互作用，能够满足超远距离的雷达定位信号传输的需要。
其中，微波通信技术中的空军通信系统，运用超高频三四极管技术，实现M型返波管的信号投递。微波新技术具有较强的电子对抗实用价值，它能够实现无线电侦查工作的指令下达。宽频程宽带低噪音行波管和电压调谐磁控管和0型返波管以及毫米波管能够实现有效的电子反干扰。在微波新技术的运用过程中，可以通过性能比较实现雷达系统生存性能的有效开发。采用新的技术途径能够在电子技术和微波光子技术中实现信号系统分离。其中，s波段的电子技术重量为1396/lbs，体积为577ft3，功率为8605W。微波光子技术中重量为636/lbs，体积为17.5ft2，功率为6100W。 UHF波段的电子技术重量为70/lbs，体积为9.1ft2，功率为185W。波段微波光子技术重量为30/lbs，体积为0.22ft2，功率为501W。通过对比发现，微波光子技术比电子技术减少的重量比例为54.6%，体积减少比例为96.98%，功率减少比例为22.25%。微波光子技术与电子技术的具体比较如表1所示。
2.2数字微波站信号处理
采用数字微波站处理信号的方法，可以实现对于上行信号的高效处理，不仅能够完全监控和遥测信号传输数据库，还能够实现对于下行信号通道的高效运行处理。
下行信号通道在数字微波传输控制之下，能够实现相控阵雷达信号滤波和频率的自由变换。不仅能够轻松实现信号的放大和解调，还能够通过一定的加密手段实现信号的调制解调。在新型的图像压缩流程中，图像损失帧的程度比较低。以配置DMA写数组1，flag=1为例子。当FLAG=1时，相应的DMA的写数组也为1，则数组2呈现出离散余弦变换的形态，并且数组2压缩量化且呈现z变换。当FLAG=2时，DMA写数组为2，当数组1呈现出离散余弦变换特征时，数组1出现量化并且z出现变换。在2个数组的信号能量转化完毕之后，编码工作基本完成，并且形成固定式的码流，生成信号反馈。微波新技术在有源相控阵雷达系统技术实现中，能够实现信号系统的有效控制和显示。在数据、信号处理的过程中，进行T/R组件的激励器研发，在波控计算机有源阵低压电源中实现超宽带阵列信号对应。
2.3微波新技术功率密度分析
在GaAS和GaN参数对比的过程中，可以分析出微波新技术的应用优势。通过对比输出功率密度，GaAS功率密度为0.5～1.5W/mm，GaN信号为3～6W/mm。其中，GAAS工作电压为5～20V，击穿电压为20～40V，而它的最大电流为0～0.5A/mm，其导热系数为47W/M-K。GAN工作电压为28～48v，击穿电压为100V以上，而它的最大电流为0～1A/mm，其导热系数为390（z）/490（sic）。本文分析超宽带阵列技术的应用特点，观察超宽带阵列技术在不同的段位下的应用效果。
微波新技术背景下的雷达系统中，采用“薄”结构的阵列信号排列方式，一些特殊需要的雷达站采用符合结构重构的信号阵列系统，提升了信号编码传递的效率。并且，此时的相控阵雷达系统采用多路信号传递，效率比较高，信号通道较宽能够避免在运行中出现干扰信号。发展后期的雷达系统主要为数字波束形成的技术特点，有宽带波形和特殊波形2种信号特点，这种信号宽带较高的雷达运作方式，信号支持面比较宽，能够最大化地满足50～500部信号接收机同时运行时的工作需要。
2.4波控信号对接与布局控制
微波新技术下的雷达系统中，控制舱内的波控主机对子阵波控进行精准布局控制。其中，微波信号中的子阵波控阵面布局中，子阵控制能够实现子阵延时控制、驱动播放的功率实时检测和T/R组件条件下的波控信号对接。
在微波信号技术系统之下，T/R组件波段控制中，组件控制能够对雷达系统的运行安全和质量稳定性进行保护。微波新技术中的组件控制方法可以实现雷达过温过压保护。在T/R组件检测中，实现雷达移向器控制，并且完成衰减器控制中的开关控制。在光节点的采集过程中，技术人员通过OLT/分光器或者其他设备的应用，提高了双向光站的信号采集频率。在用户网分配的过程中，使用ONU/交换机或者是其他高新设备，满足电缆回传网络对于信号采集反馈的需要，为传输网的回传系统进行通道优化。在用户端的技术建设中，采用CPE设备/终端设备和交互式STB/PA/智能终端控制系统，有利于实现用户端与信号发射端传输质量的提高，从而有效地降低信号损伤的效率。在微波信号的幅相检测系统中，波控主机能够实现对于雷达子阵波控N运行中的多路温度检测，完成雷达波控系统构架中的多组矩阵开关控制。
3微波新技术在相控阵雷达中的应用创新分析
在传统雷达导引头中进行伺服系统的信号追踪，在天线和差网络中进行本振接收机信号处理控制器的频率跟踪定位。
其中，射频技术发展初期主要为多功能相控阵雷达系统，雷达系统的体积比较大，并且可操纵性比较差，在布局上存在着渗透性较差的特点。微波新技术服务于后期的射频技术的发展，能够组建效率更高的多功能相控阵雷达网系统，从而提高信号传递的效率，增强相控雷达的可操作性，从而在低沉本条件下，实现轻型相控阵雷达系统的网格化布局。射频技术发展的初期宽幅和特定射频覆盖局面中，采用“厚”阵列的信号排列方式，并且此时的相控阵雷达系统采用单路信号传递，效率比较低，经常会出现干扰信号。发展初期的雷达系统主要为模拟波束形成的技术特点，有窄带波形和标准波形2种信号特点，但是这种信号宽带较低的雷达运作方式，信号支持面比较窄，只能够满足1～5部信号接收机的工作需要。但是，使用微波新技术运用与雷达系统的信号传递活动，使用T/R组件雷达系统建设方式，能够满足复杂环境的定位和信号追踪活动的需要。
关键词 数字微波；广播电视；信号传输
中图分类号：TN943 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）23-0005-02
近些年来，在科学技术水平不断提高的推动下，通信、数据交换等技术都日渐成熟和完善，在这一定程度上促进了数字微波技术的发展，各种各样的以数字微波技术为核心的通信系统相继出现，也都获得了大范围推广应用，尤其是SDH（同步数字系统）被提出之后，数字微波系统的容量越来越大。这使其在广播电视信号传输中的作用越来越明显。借此，本文就数字微波传输网在广播电视信号传输中的作用展开探讨。
1 数字微波传输网的特点综述
数字微波技术是一种非常先进的无线通信技术，它的特点大体上可概括为传输能力强、便于维护、易于组网、投资建设成本低、保密性和抗干扰能力强等等。正是因为数字微波技术所具有的这些特点使其在诸多领域当中获得了非常广泛的应用。早期，由于微波技术并不算太完善，以其为核心构建起来的微波通信系统基本上全部都是模拟制式，在当时该系统与载波传输系统并称为干线传输的两大主系统，也是非常重要的传输手段。
1.1 数字微波技术的特点
模拟与数字是微波系统最为常用的两种信号传输方式，所谓的数字微波传输系统实质上就是传输数字信号的系统，这种系统大体上又可以分为PDH和SDH两种制式。数字微波传输系统的特点具体可概括为以下几个方面。
1）微波。微波本身属于一种射频频率，它最显著的特点是工作频段较宽，通常情况下，最大的波段频率能够达到300 GHz，波长为1 m-1 mm，其中包括三个波段，即分米波、厘米波以及毫米波。由于微波具有频率高、波长短的特性，所以微波通信都需要通过设置抛物面天线进行信号传输和接收。当给定天线的口面积时，便可以制成高增益天线，这是因为增益与波长的平方成反比，如果波长较之周围的物体尺寸小很多时，由微波所产生的电磁波相当于光波的特性，这样一来便能够获得方向性较强的天线。
2）多路。该特点具体是指微波本身的通信容量非常大，也就是说微波设备的频带能够做得足够宽，并且还能分隔成为若干个载波频点。
3）接力。从专业的角度上讲，接力属于一种中继通信方式。地形地貌本身的特点决定了地球上两点之间不被阻挡的距离非常有限，为了能够确保通信传输的可靠性，微博线路一般都会在线路的某个段位上设置相应的中继站，中继站设置的数量通常按照线路的总长度进行确定，这样便可以采取接力的方式将发送端的信息传输出去，并使接收端能够接收到准备的信号。
1.2 数字微波传输设备
1）发送设备。在数字微波传输网中，传输设备是较为重要的组成部分之一，通过大量的调查统计发现，目前比较常用的微波传输设备有两种，一种是直接调制式，另一种是中频调制式。通常情况下，中小容量的数字微波传输设备可采用直接调制式，大容量的则可采用中频调制式，图1是一种比较典型的中频调制式发信机的结构原理图，下面以此为例进行详细介绍。
图1 中频调制式发信机结构图
从图1中可以清楚的看到，这种发信机的结构与普通调频的模拟微波机非常相似，唯一不同的是中频发信机的输入信号为数字信号。
2）接收设备。接收与解调设备共同构成了数字微波的收信系统，外差式收信方案是目前应用比较多的一种方案。外差式收信设备主要是由以下三个系统构成：射频、中频和解调。其中射频系统既可以采用微波低噪声放大器，也可以用直接混频。中频系统主要起到的作用是自动增益，确保信号电平稳定。
2 广播电视信号传输中数字微波传输的具体作用分析
在广播电视信号传输中，数字微波传输网有着不可替代的重要作用，具体体现在以下几个方面。
1）由于数字微波具有保密性强、便于加密、抗干扰能力强等的特点，从而使其在国家安全保障中起到了至关重要的作用。当国家发生战争或是遭遇恐怖组织袭击，广播电视成为人们最大的信息载体，在这些非常时期，广播电视需要发挥出自身媒体的作用，通过微波传输网进行广播电视信号传输时，能够保证信息的安全性，这使其在非常时期成为不可或缺的战略性和战备资源，也在维护国家安全和社会稳定中发挥着重要的作用。
2）数字微波传输网能够确保各类重要节目信号的有效传输。由于数字微波传输网主要是以公益性业务的传输为主，它为各级电视台提供了重要的节目源，同时还与卫星和光缆互为备份，从而形成了一个闭合的保护环，这在一定程度上保障了各类重要广播电视信号的安全、可靠、有效传输。
3）数字微波传输网能够为广播电视节目提供相应的传输业务，尤其是数字电视业务普及推广后，数字微波将会成为可靠的节目源传输手段。
4）由于数字微波传输网的保密性较强，从而使其具备了足够的安全性和可靠性，这样一来便可以为需要高可靠性传输业务的用户提供服务，有助于广播电视服务群体的扩展。
5）数字微波技术的应用为台站自动化管理系统和监视网的建设提供了良好的平台，通过数字微波传输网能够实现相关设备管理、运行管理和监控报警等业务的自动化。
3 数字微波传输系统在广播电视信号传输中的应用研究
3.1 数字微波传输网络系统
1）为了确保传输的安全性、稳定性、可靠性，广播电视微波传输电路应当采用SDH，干线则应当以N+1的方式配置相应的保护波道。同时在对干线进行组网时，传输电路可按照环路的方式进行布置，也可以在节点或是光缆干线传输网上进行连通，借此来形成互为备份的传输网。在没有特殊要求的前提下，支线微波传输电路可以采用树形或是星型的方式进行组网。
2）在对电路波道进行设置时，应确保所设置的波道符合相关规定的要求。
3）微波传输设备的平均无故障时间不得低于30万h，N+1备份系统应当采用无损伤切换开关，并辅以ATPC等技术手段，借此来提高传输网的整体性能。
4）可将干线微波传输电路设置在网络管理中心当中，同时选择适当的节点设备对网管系统进行备份，网管信息则应当安排在优先级最高的主业务信道当中，并随着主业务进行倒换。
5）微波总站可以借助公用通信网络集建立能够连接所有电路的应急指挥通讯系统，并配置相应的通信设备，各个微波站应当配置一路外线电话。
3.2 电源系统
1）微波站应当至少接入两路以上不同路由的外接电源。
2）供配电系统的设计应当符合以下要求：低压供配电必须符合国家和行业现行的规范标准要求；播出负荷供电应当采用独立的低压回路；微波电路首站必须配置自备电源，以确保播出负荷能够连续不间断地运行；微波总站应当配置移动式发电机组，以备应急之需；微波站的直流电源应当设置相应的冗余，蓄电池组的后备时间不得低于8 h。
3.3 信号系统配置
1）上节目的微波站应当为每套节目至少配置两路以上不同路由的信号源，而下节目的微波站则应当为每套节目配置两路向使用单位传输的信号。同时上下节目的微波站全部都应当按照1+1的备份方式配置相应的设备，并在相应的节点上配置应急人工跳线端口。
2）信号切换设备应当具备主线路自选和告警功能，而分配和切换设备则应当具备断电直通功能，同时要确保全部信号处理设备都具有本机数据管理接口。
3.4 自台监控系统
1）对于上下节目的微波站而言，其应当对发送信号的分配、切换和接收信号的输出等重要环节设置带有故障自动报警功能的监视系统，微波首站则应当设置对信号码流的监测。
2）应配置相应的监测系统负责对微波站信号系统设备运行状态的监测，该系统应当具备以下功能：故障自报警、数据记录、数据查询等等。
3）微波站应当配置电力集中监控系统，并对供配电设备的相关参数进行监测，当机房温度出现异常时，监测系统应当能够及时发出告警并快速处理。
4 结论
总而言之，现如今的广播电视无论是功能还是业务都发生了翻天覆地的变化，这种变化的形成与各种先进技术的应用有着密切的联系。数字微波技术作为这些技术中的一种，它不但在广播电视信号传输中起着无可替代的作用，而且它的应用还进一步推动了广播电视向数字化方向发展的进程。由此可见，模拟电视向数字化电视转变必将成为大势所趋，电视系统数字化、网络化势必会在未来占据主导性地位。在未来广播电视不但会给人们带来高品质的视听享受，而且还会带动相关业务的发展。
参考文献
[1]杨广义.浅谈新疆广电局数字广播电视信号传输方式与实现[J].广播电视信息，2013（7）.
[2]黄军忠.SDH传输技术及其在广播电视信号传输中的应用[J].视听，2009（3）.
【关键词】微波通信设备；通信网络；接入层
微波通信设备在通信网络接入层中的应用能够有效提升通信的质量，并改变信息接入的方式，实现多元化的沟通和信息的传递。微波通信是在物理层面，借助物理原理和技术的帮助实现信息的传递和交流。在信息的传播过程中，微波通信承载的信息可能会出现传播中的阻碍和衰退，但通过对微波通信技术的深入研究和改良，能够实现信息技术的改良。
1微波通信的原理
1.1微波通信的调制
微波通信过程中需要通过信号的调制才能实现信息的传播，将信号特征信息转变为易于理解和接受的实用信息。微波通信的调制方式主要有相移键控、频移键控和多进制正交调幅调制三种。其中，相移键控的操作方式较为简单，并能够提高信号信息的传播效率，但价格相对较高，适用于小规模的通信体系。而频移键控也是在小规模的微波通信系统中使用的调制技术，但调制的方法相对落后，随着调制技术的进步实用的频率逐渐下降。多进制正交调幅调制能够实现信息的大规模调制，提高信号的传输效率，已经逐渐成为最主要的调制方法。
1.2微波通信的减弱
微波通信技术依靠微波进行信号信息的传输，但在信号的传输过程中容易受到外部环境的干扰，产生信号传递的问题，并逐渐衰退。因此，需要对影响微波通信的主要因素进行分析和探究，减少其对微波通信的干扰。微波信号在传播中会受到大气的干扰，被气体分子的振动影响改变自身的震动频率。而在雨雾较为丰富的地区，微波的能量会被吸收并减弱自身的振动频率和幅度。此外，受到大气的影响，微波在传播中可能发生折射，微波的传递方向发生变化，减少了原有信号的强度。
1.3微波通信的应用
微波通信技术能够通过信号在远距离空间中的传输实现通信频率的提高，并在完善信息技术的同时保障正常的沟通和交流。因此，微波通信技术能够应用在生活的许多方面。而微波通信技术能够保障大客户的接入，并在紧急情况下保障正常的通话，将重要的资料进行备份和保存。此外，在特殊条件下微波通信也能够实现信息信号的正常传输。
1.4微波通信的性能优化技术
微波信号在传播中可能出现信号的衰弱，要对这一现象进行改善，可以通过自适应均衡交叉极化抵消技术和自动发信功率控制或前向纠错技术加以改进。自适应均衡交叉极化抵消技术主要是通过在发射端提高发射信号的频率和强度改善信号的衰弱问题。自动发信功率控制技术主要是对传播中的信号进行提取和分析，由于信号在传播中可能受到其它信号的干扰，通过对信号的片段提取和分析，可以从相互影响的信号中提取有用的信息，以此提高信号传播的效率。
2微波通信的特点
微波通信通常是指1mm-1m波长范围内的电磁波--微波进行通信，该波长段范围内的电磁波对应的频率为300MHz-300GHz。与光纤通信、同轴电缆通信和卫星通信等传输方式相比，微波通信主要是借助微波介质来进行通信，在通信过程中不需要借助固体介质。任意两点之间如果不存在障碍物，就能够有效的实现微波传送。其具体的特点包括以下几个方面：
2.1通信频段比较宽，信息传输容量大
通常情况下，微波频段所占用了大概300GHz的频带，并且全部的短波、中波、长波频段所占据的总频带还不到30MHz。每套微波中继通信设备能够保证几千甚至上万条话路一起来进行图像信号的传播。
2.2通信可靠、稳定
如果微波通信的频率超过了100MHz时，外界对微波通信所产生的干扰比较小，同时数字微波通信中继站可以实现数字信号的再生，有效的提高了微波的抗干扰性，提高其可靠、稳定性。
2.3通信比较灵活
微波在进行通信的时候主要采用中继的方式，其不仅可以实现远距离通信，而且还能够有效的跨越江河、沼泽、高山等特殊地理环境，即使在遭遇洪水、地震、战争等灾难时，也可以及时的完成转移，从而使通信具备较高的灵活性。
2.4方向性强、无线增益高
在确定天线面积之后，天线的增益将会与微波的波长的平方呈现反比例的关系。实际上，微波的波长比较短，从而无线增益高，具有比较强的方向性，能够有效的降低微波发信设备的工作频率，有效降低了通信中的相互干扰。
2.5成本低，建设快
通过与其它有线通信进行对比可以发现，在通信质量和通信容量相同的基础上，微波通信所需要的建设成本比较低，而且建设周期比较短。
3微波通信的数据保护
3.1热备份和空间分集
热备份的工作特点是将两个信息发送设备连接到同一个天线上，但在实际工作中只有一个设备进行信息的发送工作，另一个设备主要负责将发送的信息进行记录和备份，一旦信息的发送出现失误或另一个设备出现故障，就能够保障信息的正常发送。两个信息发送设备都处于工作状态，但实际发送信息的设备只是其中一个，这样既能避免信息发送工作出现重复，又能保障信息的安全和准确。
3.2工作备份和频率分集
频率分集技术也是通过信息传输系统中的两台相同设备进行工作完成信息的备份和传播中效率的提高。频率分集技术在信息发送时采用单一的设备进行信号的对外传送，但在信息的接收端使用两个相同设备进行信息的接受，并在信息传输系统将两台设备同时激活，但其中一个设备进行信号的接收，但这一设备出现故障或信号的传输频率较低时，另一台设备都会开启工作状态，协助进行信号的接收。
4总结
随着信息技术的发展和应用，微波通信设备在通信网络接入层的应用也逐精细化和标准化，并为通信技术的发展提供了更加广阔和多元化的平台。在微波通信设备的发展和应用中，通信技术的信息传递效率也相应提高。但相对于光纤等其它通信设备的使用，微波通信设备还存在一些缺点，传输的效率较低且承载的信息相对较少。因此，需要对微波通信设备在通信网络接入层的应用进行更加深入的探究，提高信息技术的传播效率，完善通信技术的功能。
参考文献
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【关键词】无线 防火 监控
森林火灾是一种突发性强、破坏性大、救助困难的自然灾害。做好森林防火工作，有效预防和扑救森林火灾，是确保人民生命财产安全的迫切需要.当森林发生火灾时，只有做到早发现、早解决，才能把损失降到最小。针对我国森林防火的实际需要，专门设计了一整套森林防火的解决方案。
1 系统设计
系统设计图，如图1所示。
1.1 图像传输设备的选择及技术参数
模拟图像传输系统采用调频体制，信号带宽27MHz。为了保证信号之间互不干扰，两路信号中心频率间隔应大于38MHz。目前国产模拟图像传输系统主要有L波段、S波段、Ku波段几种，频率范围分别为：L波段：950～1750MHz；S波段：2200～2700MHz；Ku波段：11～13GHz。
如果以38MHz频率间隔计算，各频段可同时传输的最多路数分别为：L波段：21路；S波段：13路；Ku波段：50路。
本系统共需同时传输15路图像信号，L波段利用频率复用技术可以做到30路图像传输，从系统要求整体设备性能及造价来考虑，选择L波段。微波传输需满足视距传输条件，即监控点至控制中心传输路径上无遮挡（收发天线间可视）。
该系统方便安装，传输图像鲜明，主要是利用微波频段传输，包括报警信号、伴音和视频。
微波图像传输系统：主要技术指标：频段：L波段950～1750MHz、KU波段11～13GHz；功率：10～40dBm；
微波工程接收机技术指标：输入频率： 950-2050MHz；输入阻抗：75Ω；输入电平：-65-- -35dBm；中频带宽：27MHz；噪声门限：6dB典型值；视频制式：PAL；去加重：CCIR405-1 625行；视频输出：1V峰-峰值；频率响应：+1- -2dB（10KHz-5MHz）；工作电压： AC150V-AC270V；功耗：15W；LNA电源：18V/100mA。
1.2 无线指令遥控系统
无线遥控是指实现对被控目标的非接触遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。我们设计的系统提供的数据接口，以适应各种协仪。由发射和接收部分组成，可以控制云台、镜头。
2 原理设计
如图2所示。
2.1 功能简述
在森林内多个地点放摄像机，通过无线发射C（带烟传感接收）发射各种信号，接收机能够看到森林中各个监控点的实时状况。
前端指令机能接收到监控点发出的指令，解码器来执行中心的指令，控制云平台左右上下的转动，以及对镜头进行长焦、短焦的改变等。
2.2 控制原理
2.2.1 无线图像传输的过程
无线图像传输频率复用采用分割方式，图像通道采用微波点对点的方式。摄像机通过采集的视频信号输送给发射机，然后输出给天线，以微波的无线形式传送给监控设备的天线，接收设备接收到信号了以后，再经过解调还原视频信号，这样就可以有确盘录像机中显示图像了。
在实际使用的微波通信线路中，总是使用方向性非常强的天线，并把收、发天线对准，以使接收端收到较强的直射波。但是，由于受天线的方向性所限，总会有一部分电磁波透射到地表面，经地表面反射后到达收信端的天线，或散射进入太空；其次，由于大气层中存在不均匀的气体，也会造成电磁波的折射和吸收，损失掉一部分能量；另外，由于微波无法穿过传输线路上的固体物，所以，在传输路线上的固体物，特别是高大的建筑物，就会使微波造成绕射和电平损耗。因此，微波通信既有直线传输特性，又有多径传输特性，在无遮挡的情况下，传输距离可达70公里。广泛用于公安、武警、消防、交通、金融、油田、厂矿等领域的远距离无线监控系统。
2.2.2 无线指令控制的过程
控制通道采用码分多址、一对多点方式。指令信号通过主机输入指令参数，再通过发射天线发射到森林中的各个监控点中，监控点接收到主机发射过来的信号，先通过校验，再通过无线指令接收机解调出控制数据给解码器，解码器再根据地址码来判断是否解码，同时具备双向语音功能，可以适时对话。
3 结束语
实验证明：通过采用硬盘录像系统，进行实时录象，上级领导可以通过联网的计算机进行远程监控并查询录像资料，能真实记录火灾发生及救火的过程，提供有效真实的资料，其性能可靠；高清晰、高画质，成为技术先驱。
参考文献
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作者简介
李庆华（1979-），男，湖南省郴州市人。现为东莞市同门电子科技有限公司高级电工。研究方向为电路设计与开发。
2008年10月8-9日，德国慕尼黑大学（TUM）举办IEEE微波理论和技术学会（MTTS）的电磁学和网络理论及其在微波技术中的应用国际研讨会暨纪念Peter Russer的65周岁生日和退休仪式。 Russer教授把职业生涯贡献于电磁学和网络理论研究领域，不但取得丰硕的杰出科研成果，而且他还具有把研究人员组织到一起的特殊天赋，并创建了该领域的国际网络科学家组织。大会邀请了电气电子和信息学会主席、TUM的Josef A. Nossek，MIT的Franz X. Krter和TUM的Peter Russer等48位专家做报告。本书收录了大约一半的报告论文，概括当前电磁学和网络理论及微波技术应用领域的研究现状。
全书共22章，分为4部分。各章节内容如下：第1部分，天线和传播，含第1-5章：1.MoM/UTD混合方法分析缝隙单极子天线；2.波导球面模展开辐射电磁场和网络理论；3.相控阵天线含互耦效应的电路表示和性能分析；4. 超宽带印刷电路天线的群延迟时域建模和振幅特性分析；5.阻抗锥引起的声波和电磁波衍射。第2部分，微波系统，含第6-9章：6. 77GHz自动远程雷达的介质透镜天线的模式设计和DBF分析；7.使用多传感器合作的行人保护的高精度测距；8. 20GHz下的高精度宽带局部定位系统；9.监控催化剂中电化学过程的微波方法。第3部分，通信技术，含第10-15章： 10.移动电话：集成模拟的推动力和基带与RF电路的数字模块；11.无线工业自动化：显著的趋势还是过高估计？12.旋转系统中使用开槽波导环的亚微妙遥控超宽带数据传输；13.廉价纸质，液态和可变有机质底板上“绿色”喷墨打印的无线传感器节点；14.Matlab/FPGA联合设计具有教学目的的AM接收器；15. 大型风能发电机GSM通信系统的基于MoM的EMI分析。第4部分，电磁场建模的数值方法，含第16-22章：16.表征纳米器件中MaxwellDira复合问题的新型频域和时域技术；17.面向多物理的芯片封装电路板的协同设计和协同仿真的电磁分区方法；18.NVIDIA GPU的并行TLM方法；19.通过稳定迭代方法求解方程组实现数据预失真稳定性增强；20.复杂周期结构分析；21.有限差分的宏观建模；22.可调带通特性的时空周期滤波器结构的分析。书后附有Peter Russer的自传。
本书适合电磁场与微波技术，通信与信息系统领域的研究生和工程人员阅读。
陈涛，博士生
（中国传媒大学理学院）
Chen Tao， Ph D Candidate
（School of Science，Communication University of China）
1 前言
太赫兹波的概念虽然早已经被人类所提出，但是在上世纪八十年代，太赫兹波被正式命名，对其特性的研究和发现，却是九十年代之后的事情。在此之前，其一直被简单地划归远红外线的范畴。由于技术限制，太赫兹波在通信范畴内的应用却一直未能有效实现。
而随着技术的发展，电磁波波源和光源更加稳定。太赫兹波才能够得以有效应用。太赫兹波具有高抗噪性、高传输稳定性、瞬态性等优势，同时其带宽高，能耗低，穿透性高。因此，太赫兹波与微波以及光波相比，具有更高的信息传递优势。目前的技术水平对于太赫兹波皮秒量级的脉宽可以有效分辨。对宇宙微波背景有较强的抗噪性。
2 目前太赫兹波技术的主要研究成果
2.1 太赫兹波辐射源
目前，广泛应用的太赫兹波辐射源主要有两种，首先是半导体太赫兹波辐射源。该种辐射源具有体积小、使用方便、能耗低的特点。目前使用较为广泛的有Impatt、Gun振荡器，光子产生方面有QCL等。目前较为主流和先进的太赫兹信号源可以达到200mW的脉冲功率。并且已经产生了太赫兹波成像技术；其次是基于光学和光子学的太赫兹波辐射源。以飞秒级的激光脉冲形成光电流，产生太赫兹辐射脉冲。
2.2 太赫兹波调制技术
利用无线电传输信号，就必须对无线电波进行调制。在2003年，科研人员就已经通过半导体结构和电控结构对太赫兹波进行调制。但效果不佳，且只能在低于80k的温度下进行工作。由于太赫兹波频率过高，传统的无线电调制技术很难对其进行调制。所以一般采用电磁波代替电流信号的调制方法进行调制。该方法可以在较高的工作温度下实行，而且大幅度地提高了数据的传输速率。在解调方面，目前也只能通过间接的方法对太赫兹波的震荡进行检测。
2.3 太赫兹波脉冲规律的研究
太赫兹波的的波长介于微波与光波之间，略长于红外线。因此，太赫兹波的传输过程中容易发生衍射。同时，太赫兹波在传播过程中，也极易受到介质的散射作用影响。即散射颗粒越小，介质对于太赫兹波的散射作用越明显。在空气中传播时，受空气中极性分子所带电荷的影响，太赫兹波容易被极性分子所吸收。进一步加强了太赫兹波的衰减。目前，较为知名的120GHz无线电通信技术，仅仅可以通过亚太赫兹波实现10m以内的近距离通信和1km左右的远距离通信。但是，相较于红外线传输技术，这已经是一项较为重要的进步。
3 太赫兹波通信的应用优势及存在问题
相对于目前已经得到广泛应用的微波通信技术，太赫兹波具有更为稳定的特点。其极高的频率，极小的波长使得太赫兹波通信技术拥有了更高的信息容量和传输速率，其理论传输速率最高可以达到10Gb/s。太赫兹波的理论频带宽度，高出了微波通信频带宽度1～4个数量级。而太赫兹波较短的波长也使其波束较窄，这样，太赫兹波就具有较强的方向性，可以减小天线尺寸，简化设备结构。而相对于光波通信来说，太赫兹波具有更强的穿透性。可以减小天气对于电磁波信号传输效果的影响，同时能量利用率较高。因此，在解决了辐射源稳定性的问题之后，太赫兹波传输在未来必将是一种高穿透性、高速率、低能耗的电磁波通信手段。
但是目前在太赫兹波通信的应用上，依然存在着很多的技术瓶颈无法突破。例如目前很难保证太赫兹波在大气传输过程中的频段稳定性。即使频段得到了稳定的控制，也很难在当前的技术范围内找到一种合适的调制技术对波段进行控制。其次，由于太赫兹波通信信号源载波功率较低，必须对太赫兹波进行间接调制才能够实现信息传输。而实际应用中，在技术上要求的载波功率通常要高于实际的太赫兹载波功率。因此，必须通过完善太赫兹载波信号放大技术进行调制与解调。然而，此项技术还没能有效实现。其三，虽然在理论上，太赫兹波的传输稳定性很高，但是还不能够完全满足商业化、普及化应用的需求。频率不足、传输性能不足、调制和探测技术不成熟也就成为了太赫兹波通信技术发展的重大瓶颈。综上所述，太赫兹波的最终大规模应用还需要克服调制的高效性、信号源的稳定性、更为有效的接收技术和信号放大技术才能够真正得到大规模的实际应用。
