【关键词】微波与卫星通信；多维立体互动；教学模式
《微波与卫星通信》是电子信息工程无线通信方向必须的一门核心专业基础课程。该课程介绍微波与卫星通信的基本原理、微波与卫星通信技术以及电波传播原理等三大部分的知识，具有极强的理论性和抽象性。通过本课程的系统学习将有助于移动通信、射频通信电路、无线通信电波传播与天线技术等后续专业课程的开展。为此，本文就该课程的理论与实践的联合培养模式、专业知识衔接、多维立体互动教学和对分易教学平台的应用开展探讨。
一、理论与实践联合培养模式探究
本课程的教学目标在于：通过对《微波与卫星通信》基本原理的剖析式分析，要求学生掌握微波与卫星的基本概念、特征和系统结构，了解微波与卫星通信区别于其他无线通信技术的最基本的特点；通过学习微波与卫星通信的基本技术，要求学生掌握《微波与卫星通信》常用的调制与解调原理、信道编码技术、多址技术；通过学习《微波与卫星通信》无线电波传播原理，要求学生掌握电磁波的传播特性、电波传播链路的计算与设计。可以看出，《微波与卫星通信》也是一门实践性较强的实训课程，若学生仅限于学习书本上的基本原理、常用通信技术以及电波传播等理论知识，并不能解决与《微波与卫星通信》相关的复杂工程问题。鉴于此，该课程需要开设一定课时量的实验，学生可以熟悉微波与卫星通信的基本技术，掌握常用微波电路系统的测试方法和设计思想，实地测量并分析实用的微波电路部件，包括放大器、各种滤波器、混频器和功放器等输出的时域和频域信号。通过使用卫星通信收发平台、测试软件及分析仪器，对微波电路系统进行测量和设计可以培养学生的操作能力、分析能力、知识的应用能力、协作能力等综合素质，使学生对工程性实践操作有更明确、更深刻、更直观的认识，从而为学生的工程实践应用奠定基础。
二、专业知识衔接，提高教学效果
该课程需要扎实的数理基础和抽象思维，因此在前期导向课程的教学活动中，比如大学物理、通信原理、移动通信等，应对相关的基本知识点做介绍。例如大学物理中的麦克斯韦方程组知识点在电波传播中的衔接；地面移动通信中常用的调制解调技术与卫星通信背景下调制解调方案的指标差异。除了与前导向课程的衔接，还需要结合空天地海一体化技术的发展，增加该技术领域的发展前言，激发学生对课程的兴趣，比如增加卫星定位、导航、深空通信、临近空间、水声通信等相关背景和关键技术的介绍。
三、以学生为主体，激发能动性
近年来，高等院校在教育教学改革方面进行了积极探索，取得了一定的成绩，但仍是在以往教育机制上做的延续，因而教育模式还存在弊端，这种弊端主要体现在忽视了学生的主体地位，未能激发学生学习的主动性和能动性。为此，我们应该结合日常的教学活动，将创新性的多维立体互动式教学模式应用到理论与实践课程教学活动中[1][2]。《微波与卫星通信》课程中的重点知识点的理论性比较强，仅在有限的学时中，让学生对微波与卫星通信的基本原理有深入的理解尤为困难。若将学生作为课堂教学的主体，结合多样化、多维度和互动式的教学模式，将会改变原有的一些固定教育方法。举例来说，在讲授卫星通信中的信道分配和多址接入时，可以等效为各楼层教室的使用时间、使用群体和群体语言等。
四、使用现代多媒体技术改革教学模式
随着通信技术的快速发展，各种先进的现代化多媒体技术应运而生。这些技术改变了传统的灌输式教学方法，不再只强调教师对课堂的主导。对分易是一种新型的教学平台，适合多种教学模式，是一款服务于高校教师的技术平台。在《微波与卫星通信》课程管理中，利用此平台能够将课堂教学中的框架、重点、难点和讲解内容展示给学生，同时，学生课后也能自主性、个性化的独立学习或者开展小组讨论和交流。此外，在课程中，还可以利用平台的灵活性、快捷性、实时性和可控性等特色进行作业批阅、课后师生互动、课堂反馈和课堂分组等管理。结论：通过以上对《微波与卫星通信》课程内容设计与教学模式的探索研究，我们以学生为主体，结合电子与信息专业应用型学生的特点调整理论与实践教学环节，重点开展理论与实践的联合培养。同时，采用多维立体互动的教学模式，以线上慕课微课、线下对分易平台提高学生对课程的热情和学习的积极性，管理课程教学，获得较好的教学效果。同时，通过前向与后续课程的衔接，使学生掌握电子技术基础知识体系和信息通信领域的基本理论与方法，从而具有运用理论知识解决复杂工程问题的能力。
参考文献
[1]邱格磊.“多维互动式”教学机制的探索与实践—以《金融法》课程为例[J].海峡法学,2016,第1期,99-104页.
关键词：数字微波技术；广播电视；信号传输；应用
中图分类号：G2文献标识码：A文章编号：1674-6708（2016）154-0114-01
数字微波技术在通信领域一直起着举足轻重的作用，它是以微波作为载体传输数字信息的通信技术。在卫星数字通信和光纤数字通信不断发展的背景下，数字微波通信已经从长距离通信转入中短距离的接入传输，在电视节目中出现的微波摄像设备因其频带宽干扰小，组网灵活便捷，移动迅速的特点，已经被广播电视台多点变换的直播、录播节目广泛应用。
1数字微波技术简析
微波在空气之中的传播特性与光波在空气中的传播特性基本一致，其传播都是按照直线形式进行的，遇到障碍物之后会被阻断，并伴随反射现象的发生，正是由于这一原因，数字微波通信的主要方式为视距通信。由于受到地球曲面的影响，微波要想获得长距离的传播，必须经过多次接力传播，也就是信号要在经过多次的中继转发，这种数字通信方式也被称作微波中继传输方式。在实际的传播过程之中，需要依靠终端站和中继站进行传播，每隔50km需要设置一个中继站，只有这样才能保证信号的质量。正是由于这一特征，促使数字微波技术传输的信号质量较高，具有较为明显的特征。
1.1传输能力强
我们在利用数字微波技术进行信号传递的过程之中，其传输过程需要依靠微波频率进行，微波本身就是指一定波长的波类，在实际的传播环境之中，微波具有较高的频率以及较宽的频段，这就促使微波在传输信号之中可以调节抛物面天线，改变天线口的面积来实现波长的调整，这种方式对于信号传输能力的增强具有十分明显的效果。并且，微波信号在传输的过程之中经过中继站的多次调整，其信号不会减弱，可以提高其传输能力，保证信号质量。
1.2传输容量大
数字微波传输方式采用的多路传输，正是由于这种多路传输的特点，决定了在传输的过程之中可以设置多个频点，从而提升了信息的容量。
1.3传输可靠性强
前文已述，数字微波的传输过程之中需要依靠多个中继站，通过接力的方式进行信号的传输，这种信号传输方式可以保证信号传输的质量，进一步提升信号的准确性与可靠性，提高传输能力。
2数字微波传输在广播电视中的具体应用
广播电视制作正向高清发展，很多电视台正逐步在进行高清改造，无线微波高清摄像机已经为电视台所广泛应用，大型活动拍摄，现场跟踪报道等场合越来越地使用了高清制作，将高清无线微波摄像机系统加入到节目制作中，极大地提升了现场直播节目及场地变换多，移动范围大的节目录制质量。无线微波摄像机因其机位设置的灵活，移动方便等特点越来越受到电视台的欢迎。我台就配备了一套依托新闻直播车，三台无线微波摄像机一台车顶固定机位组成的四讯道直播系统，通过车顶微波进行台内信号传送，目前应用效果很好。为保证无线微波摄像机在一些复杂地形条件有效的传输，在后续应用过程中需要对数字微波传输形式进行有效的分析，并确定数字微波形式的应用形式。
2.1摄像机微波发射形式分析
在后续设计和干预过程中，必须重视发射形式的应用系统供应商(LinkReaearch)的编码方案一直是以高质量、低延时作为产品的特点在后续干预过程中，为了达到(OFDM微波传偷规范中提供更佳的编码效果，需要利用20MHz宽通道的方式提高传偷的有效码率此外在信息后续控制阶段，现有的调制形式对广播电视的应用有一定的指导性意义，必须及时对技术形式进行分析，确定合理有效的应用方案LMS-T是在充分吸收DVB-T的影响下形成的一种技术形式，最大的特点是载体比较大，能在最短的时间内接受载波在后续控制和应用过程中，要优化接收端的形式，实现合理化控制和应用由于现有设计形式对信息形式有一定的要求，为了满足连续性设计的要求，必须不断提升信号传输效果。现常用的Link微波发射端1500的调制方式主要为QPSK和16-QAM，在日常使用情况下，长距离传偷一般采用QPSk的调制方式，短距离高质量传偷采用16-QAM的调制方式。在无遮档无干扰，发射功率同为100mW的情况下，理论上QPSK传偷距离为lkm(如加功率放大器，发射功率达1000mw时传偷可达3km)，但传偷质量欠佳，画面细节损耗大；16-QAM传偷距离为400m，传偷质量高。
2.2数字微波传输网络系统
1）通常情况下，我们在使用数字微波进行信号传输时，使用的传输电路一般为SDH电路，其传输干线需要设置一定波长的保护波道，积极采用环路的方式对传输电路进行科学的布置，在布置的过程之中科学的设置节点进行网络连通，从而形成相应的传输网，这种传输网具有相互备份的功能。
2）要科学的设计电路波道，一定要保证设备的波道符合规定。
3）科学设置微波传输的备份系统，一般应该采用无损切换开关，与此同时，注重利用ATPC技术，以此来提升传输网的整体性能。
4）传输系统的管理中心应该设置干线传输电路，并做好传输网管系统的安全备份，以防万一，科学设置各个网管的信息，并要结合实际传输情况进行主业务倒换。
5）可以在微波总站建立应急指挥系统，在对所有电路进行连接时可以借助公用通信网络来完成，并配备相应的通信设各。而且在每一个微波站内都需要配置一路外线电话。
2.3信号系统配置
结合微波站的工作状态进行信号源配置，上节目的微波站需要科学的配置信号源，而针对下节目的微波站则应该设置相应的传输信号，这两种信号站都应该设置相应的备份设备，以防万一。
2.4自动监控系统
上下节目的微波站需要在关键的环节配备故障自动报警系统，对微波信息进行适时的监控，通过这种监控保证微波信号的正常传输。配备的自动监控系统要结合实际的工作要求进行科学的设置，并对相关参数进行适时的监控，一旦发现问题必须进行快速处理。
3结论
综上所述，数字微波传输技术因其自身具有显著的优势，既保证了广播电视信号的良好传输，又保证了广播电视的安全播出。随着科技水平的不断提高，相应数字微波技术和设备的不断更新、提高，数字微波传输技术必会有更好地推动广播电视行业发展。
参考文献
[1]罗廷堂.数字微波传输在广播电视中的应用[J].科技创新与应用，2015，5：192.
[2]王雪梅.数字微波技术在广播电视信号传输中的应用[J].通讯世界，2015，7：15-16.
关键词:数字微波技术；广播电视；信号传输；应用数字
微波技术在通信领域一直起着举足轻重的作用，它是以微波作为载体传输数字信息的通信技术。在卫星数字通信和光纤数字通信不断发展的背景下，数字微波通信已经从长距离通信转入中短距离的接入传输，在电视节目中出现的微波摄像设备因其频带宽干扰小，组网灵活便捷，移动迅速的特点，已经被广播电视台多点变换的直播、录播节目广泛应用。
1数字微波技术简析
微波在空气之中的传播特性与光波在空气中的传播特性基本一致，其传播都是按照直线形式进行的，遇到障碍物之后会被阻断，并伴随反射现象的发生，正是由于这一原因，数字微波通信的主要方式为视距通信。由于受到地球曲面的影响，微波要想获得长距离的传播，必须经过多次接力传播，也就是信号要在经过多次的中继转发，这种数字通信方式也被称作微波中继传输方式。在实际的传播过程之中，需要依靠终端站和中继站进行传播，每隔50km需要设置一个中继站，只有这样才能保证信号的质量。正是由于这一特征，促使数字微波技术传输的信号质量较高，具有较为明显的特征。
1.1传输能力强
我们在利用数字微波技术进行信号传递的过程之中，其传输过程需要依靠微波频率进行，微波本身就是指一定波长的波类，在实际的传播环境之中，微波具有较高的频率以及较宽的频段，这就促使微波在传输信号之中可以调节抛物面天线，改变天线口的面积来实现波长的调整，这种方式对于信号传输能力的增强具有十分明显的效果。并且，微波信号在传输的过程之中经过中继站的多次调整，其信号不会减弱，可以提高其传输能力，保证信号质量。
1.2传输容量大
数字微波传输方式采用的多路传输，正是由于这种多路传输的特点，决定了在传输的过程之中可以设置多个频点，从而提升了信息的容量。
1.3传输可靠性强
前文已述，数字微波的传输过程之中需要依靠多个中继站，通过接力的方式进行信号的传输，这种信号传输方式可以保证信号传输的质量，进一步提升信号的准确性与可靠性，提高传输能力。
2数字微波传输在广播电视中的具体应用
广播电视制作正向高清发展，很多电视台正逐步在进行高清改造，无线微波高清摄像机已经为电视台所广泛应用，大型活动拍摄，现场跟踪报道等场合越来越地使用了高清制作，将高清无线微波摄像机系统加入到节目制作中，极大地提升了现场直播节目及场地变换多，移动范围大的节目录制质量。无线微波摄像机因其机位设置的灵活，移动方便等特点越来越受到电视台的欢迎。我台就配备了一套依托新闻直播车，三台无线微波摄像机一台车顶固定机位组成的四讯道直播系统，通过车顶微波进行台内信号传送，目前应用效果很好。为保证无线微波摄像机在一些复杂地形条件有效的传输，在后续应用过程中需要对数字微波传输形式进行有效的分析，并确定数字微波形式的应用形式。
2.1摄像机微波发射形式分析
在后续设计和干预过程中，必须重视发射形式的应用系统供应商(LinkReaearch)的编码方案一直是以高质量、低延时作为产品的特点在后续干预过程中，为了达到(OFDM微波传偷规范中提供更佳的编码效果，需要利用20MHz宽通道的方式提高传偷的有效码率此外在信息后续控制阶段，现有的调制形式对广播电视的应用有一定的指导性意义，必须及时对技术形式进行分析，确定合理有效的应用方案LMS-T是在充分吸收DVB-T的影响下形成的一种技术形式，最大的特点是载体比较大，能在最短的时间内接受载波在后续控制和应用过程中，要优化接收端的形式，实现合理化控制和应用由于现有设计形式对信息形式有一定的要求，为了满足连续性设计的要求，必须不断提升信号传输效果。现常用的Link微波发射端1500的调制方式主要为QPSK和16-QAM，在日常使用情况下，长距离传偷一般采用QPSk的调制方式，短距离高质量传偷采用16-QAM的调制方式。在无遮档无干扰，发射功率同为100mW的情况下，理论上QPSK传偷距离为lkm(如加功率放大器，发射功率达1000mw时传偷可达3km)，但传偷质量欠佳，画面细节损耗大；16-QAM传偷距离为400m，传偷质量高。
2.2数字微波传输网络系统
1）通常情况下，我们在使用数字微波进行信号传输时，使用的传输电路一般为SDH电路，其传输干线需要设置一定波长的保护波道，积极采用环路的方式对传输电路进行科学的布置，在布置的过程之中科学的设置节点进行网络连通，从而形成相应的传输网，这种传输网具有相互备份的功能。2）要科学的设计电路波道，一定要保证设备的波道符合规定。3）科学设置微波传输的备份系统，一般应该采用无损切换开关，与此同时，注重利用ATPC技术，以此来提升传输网的整体性能。4）传输系统的管理中心应该设置干线传输电路，并做好传输网管系统的安全备份，以防万一，科学设置各个网管的信息，并要结合实际传输情况进行主业务倒换。5）可以在微波总站建立应急指挥系统，在对所有电路进行连接时可以借助公用通信网络来完成，并配备相应的通信设各。而且在每一个微波站内都需要配置一路外线电话。
2.3信号系统配置
结合微波站的工作状态进行信号源配置，上节目的微波站需要科学的配置信号源，而针对下节目的微波站则应该设置相应的传输信号，这两种信号站都应该设置相应的备份设备，以防万一。
2.4自动监控系统
上下节目的微波站需要在关键的环节配备故障自动报警系统，对微波信息进行适时的监控，通过这种监控保证微波信号的正常传输。配备的自动监控系统要结合实际的工作要求进行科学的设置，并对相关参数进行适时的监控，一旦发现问题必须进行快速处理。
3结论
综上所述，数字微波传输技术因其自身具有显著的优势，既保证了广播电视信号的良好传输，又保证了广播电视的安全播出。随着科技水平的不断提高，相应数字微波技术和设备的不断更新、提高，数字微波传输技术必会有更好地推动广播电视行业发展。
作者:吴志伟 单位:金州新区广播电视台
参考文献
[1]罗廷堂.数字微波传输在广播电视中的应用[J].科技创新与应用，2015，5：192.
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.
[摘要]微波通信是一种利用微波传输信息的一种通讯手段。本文就数字微波通讯的发展及其与光纤比较的优点作简要分析。
[关键词]数字微波通信微波光纤特点比较
数字微波通信则在微波传输中,采用了数字讯号处理技术,不仅具备了微波通讯建线快,投资小应用灵活的特点,还具有传输质量可靠,抗干扰能力强,传输线路长等多种优点。目前数字微波通讯已经成为我国国民经济建设中,重要通讯手段中发挥着巨大的作用。
一、我国数字微波通讯发展历史
我国数字微波通讯发展先后经历了模拟微波发展阶段、中小容量数字微波发阶段和大容量数字微波发展阶段。
上世纪80年代中后期,我国的数字微波发展受阻。主要原因是由于光纤通讯技术的兴起,数字微波的干线传输功能,已被光纤逐步取代。光纤通讯以其巨大的带宽超低损耗和较低成本而成为干线传输的主要手段,并对数字微波形成巨大冲击。自上世纪90年代以来,以大容量光纤传输,作为国家信息高速公路建设的主要传输手段,已经成为无法阻挡的历史潮流。在这种情况之下,数字微波何去何从,怎样发展是从事该领域研发和使用的单位及人员十分关心的问题。
二、微波与光纤相比主要优点
1.抵御自然灾害的能力强。如在1976年的唐山大地震,90年代的特大洪灾中,在其他通讯手段失效的情况下,微波保证了通讯和广播讯号的畅通。
2.受地理环境的限制小,应对突发事件的能力强。微波信号即可翻山又可跨海,与光缆相比,受地理条件的限制小,随着微波设备集成度提高,使用摄像微波传送一体机,和容易在突发事件现场实现信号的实时传输。
3.建设和维护成本相对较低。特别是在山区,人烟稀少的地区。铺设光缆非常困难,而且成本会很高。由于数字微波是采用无线电传输因此基本的设备架设简单,安装起来也相当简易快速。在网络规划上,较光纤和光缆之类的有线传输容易,并且能降低施工和维修上的成本。
4.运用灵活。如果有移动性的需要,较光纤无论军用或是商用数字微波通讯装备,架设起来都十分方便,且通讯效率也非常高,
目前数字微波发展主要用于光纤干线传输信号的互相备份和特殊不适合光纤地段和场合的应用,如:点对点SDH微波,PDH微波,主要作用是在光纤传输,遇到自然或者人为破坏时,紧急修复的备份。也用于农村,海岛等边远地区和专用通讯网。
高频段微波,可以用于城市内的短距离支线,如13,15.18,GHZ几个频段的点对点微波,通讯系统和移动通讯基站的连接。
由于微波频带宽广保密性高,且不易被窃听,所以军事价值相当高,一般军方所称为区域网络通讯系统,是以作战地区划分的,在作战地区内设置通讯中继站,彼此依靠微波相互连接形成网络。
在区域网络通信系统中,各级指挥单位,可靠着部队所在位置附近的中继站连接进入网络,指挥官可以透过区域网络直接传达密令。同时一般区域网络通常具有搜寻,使用者设定,转移,取消用户号码及网络其他功能。由于数字科技之运用,各种通讯皆可透过数字技术转成数字信号。因此,数字微波系统始终让军方爱不释手,未来军方还将朝向高频率高功率及高方向性的发展方向,向研发更新的数字微波系统。
三、数字微波通信关键技术
当今光纤通信和移动通信成为通信网的两大主流,有着巨大的产业和用户市场。在这种情况下,数字微波逐渐淡出原有的领域,这是技术的竞争,是不以人们意志为转移的。在这种情况下,数字微波要得到发展,必须摆正位置,当好光纤通信和移动通信的配角。数字微波如果突破一些关键技术,还会有很好的前景。
1.高频段传输技术。这里说的高频段,是指10GHz以上的频段,包括毫米波频段。根据电信主管部门的规划,3GHz以下频段要分配给移动和个人通信,而3—10GHz的频段也十分拥挤。因此,数字微波要及时调整发展方向,向高频段进军。
2.在现有频段上的兼容技术。由于10GHz以下的频段传播条件较好,器件比较成熟,主管部门也划分了某些频段给数字微波使用。因此,现有的频段也不要轻易放弃,但在技术上要较好解决兼容问题。如:扩频及跳频以及抗干扰技术等。
3.适用于各种用户的组网及接口技术。采用软件无线电技术,使数字微波通信系统成为一个较为通用的平台,能够根据用户的不同要求进行组网,兵完成各种借口功能。提高可靠性及降低成本的技术。如:全数字化处理、数字专用集成电路等。
四、数字微波技术的提高空间
随着微波通信技术的发展,高性能高速多状态调制解调技术、自适应交叉极化干扰抵消(XPIC)技术、前向纠错技术、专用大规模集成电路(ASIC)设计仿真技术都应用到SDH数字微波通信中,大大提高了微波通信的容量和可靠性。
SDH数字微波接力系统出现后,为了提高频谱效率出现了64QAM、128QAM、512QAM等高状态调制方式,频谱效率提高到1Obit/HZ。SDH系统采用了同步复用和灵活映射结构,可以从高阶支路直接分插低阶支路信号,避免了逐级分复接过程,使设备简化,而且SDH系统安排了大量的开销字节,使网络的操作、管理、维护的配置能力大大加强。
在数字微波系统中,多径衰落是微波信道中频谱失真的主要原因,因此需要各种各样的对抗多径衰落的措施,在数字微波系统中自适应均衡和空间分集接收成了不可缺少的设备。
1.调制器。数字调制过程的基本原理是把比特率为R(bits/s)的二进制数字序列变换为适当的中频或射频信号的处理过程,其中包括数字信号处理(如状码、信号编码和微波帧开销插入等),频谱成型,信号映射和调制过程。
2.中频放大器。它的作用就是将已调制的中频信号进行放大。
3.本地振荡器:本振产生适当的射频频段内的本地振荡信号,与已调制的中频信号进行混频产生出所要发射的微波信号,对于本振,除了要达到一定的功率电平,以满足必信混频器的需要,还要求频率稳定度高和相位噪声低。
4.功率放大器。它是用以将发射混频器输出的微弱信号电平(常为一dBm～一50dBm)放大到所需要的电平。常用的射频功率放大器为砷化稼FET器件,由于SDH系统一般采用高状态调制方式,对放大器的线性要求很高,故一般采用预失真来对放大器的残余非线性进行补偿。
5.自动发信功率控制(ATPC)。ATPC是微波接力系统中能得到许多好处的一个实用措施,与固定工作条件下相反,微波发射机工作时输出功率是可变的,最大值为Pmax,最小值或正常值为Pnom。在绝大多数时间内,发射机工作于Pnom,只有当远端接收机检测到不利衰落条件时,即接收信号电平低时才达到Pmax,它是利用反向通道业务信道来控制反馈环配置中的发射机。
五、发展方向
摘要：本文通过比较波导滤波器设计在太赫兹波段与微波波段的区别，阐述太赫兹滤波器的设计要点。结合传统双通带滤波器设计理论，提出了几种适合太赫兹频段的波导双通带滤波器结构。
关键字：太赫兹双通带滤波器波导滤波器
1 引言
太赫兹有很多优点：高数据传输率、优秀的方向性、更高的安全性、较低的散射、更高的透射比等等。太赫兹通信技术已经成为许多发达国家的研究重点。对于太赫兹通信系统而言，波导是实现诸如滤波器，功分器，耦合器等无源器件的良好媒介。本文研究的太赫兹波导滤波器作为太赫兹通信系统的重要组成部分，有着非常重要的研究意义。
太赫兹技术通过这几年的飞速发展，利用光子晶体或者采用MEMS加工技术都成功设计出了许多太赫兹滤波器，太赫兹通信系统也应运而生。使用双通带滤波器可以配合多通带收发机以及多通带天线，组成多通带的通信系统，相比于传统双通带通信系统，它的体积大大降低，可靠性提高，成本降低。太赫兹双通带滤波器的研究是一项有着推动意义的工作。
2 太赫兹滤波器设计关键
太赫兹（Terahertz，1THz=1012Hz）波泛指频率在0.1～10THz范围波段内的电磁波，介于微波与远红外光之间，其长波段与亚毫米波重合，短波段与红外线重合，所以其既有一些微波的性质，也符合一些微观量子论的光学特征。太赫兹领域的研究也从一开始就分成了电学、光学的两个方向。本文是从电磁学的角度，对太赫兹波段中频率较低波长较长的波段（即频率范围100-1000GHz的波段）进行分析的。
矩形波导是最早用于微波信号的传输线类型之一，被用于制作从1GHz到超过220GHz波段的大量元件[1]。本文选择使用矩形波导传输线是因为：第一，相比于平面传输线，封闭波导结构的辐射损耗要低得多，可以使滤波器的插损减小；第二，矩形波导是结构最简单的波导之一，使用矩形波导设计太赫兹滤波器有许多经典结论可以参考，而且矩形波导结构更易加工。
频率达到太赫兹波段，电子元件的最大特点就是尺寸大幅缩小。卫星数字广播常用的Ku波段（12GHz-18GHz）使用的标准波导BJ140内截面尺寸为15.799mm×7.899mm，工程上允许偏差范围为±0.031mm。而太赫兹频段的第一个大气窗口[2]，频率140GHz的频段所使用的标准波导BJ1400的内截面尺寸为1.651mm×0.8255mm，允许偏差范围±0.0064mm。可见，由于尺寸大幅缩小，太赫兹频段元件所要求的加工精度将提高数倍甚至数十倍之多。
虽然太赫兹元件的加工工艺正在飞速发展，但是目前的工艺仍然很难达到很理想的情况，如前文所见，波导内截面尺寸精度在太赫兹最低频段部分就需要将误差控制在±6um，一些复杂结构的滤波器内部结构所需精度更高，而且这个数值还将随着频率的升高而升高，所以对于滤波器结构的选择与加工技术有密切的关系。可以这么说，如果加工精度一定，那么追求相对误差小的滤波器结构是太赫兹滤波器设计的关键。
3几种合适的双通带太赫兹滤波器结构
按经典滤波器设计理论，微波滤波器是由谐振腔与耦合结构组成的。上文讲到要追求较小的相对误差，那么滤波器的谐振腔与耦合结构应当尽量简单。
最传统的E面膜片并联电感耦合结构是最容易想到的，采用这种结构的滤波器误差影响最大的部分是耦合膜片结构，设计时可以适当增加膜片厚度来减小误差的影响，这种滤波器加工比较简单，国内已经有单位加工并测试成功了这种结构中心频率140GHz的单通带滤波器[3]，图1（a）为此种结构的双通带滤波器结构模型。
一种新型波纹型滤波器在模型上更为简单[4]，此种结构利用矩形波导的交错对接代替了膜片结构产生耦合效果。图1（b）为这种结构的双通带滤波器结构模型。这种结构加工也比较简单，而且加工误差所带来的影响更小一些，但是设计难度较刚才有所提高。
前面两种结构的双通带滤波器都是两路单通带滤波器并联的结构，图1（c）是一种双模谐振腔双通带滤波器结构模型，此结构最早由J. Bornemannd等人提出[5]。此种结构省去了一条滤波器支路和T型传输接头，对加工误差敏感度不高，但是加工难度更大，设计难度也比上两种结构高。
（a） （b） （c）
图1三种双通带滤波器结构模型图
4结束语
本文分析了太赫兹滤波器的设计要点，提出了三种双通带太赫兹滤波器结构，并简要分析了它们各自的优缺点。为了验证以上这些结构，仿真、加工、测试等等环节还需跟上。太赫兹双通带滤波器的研究还处在萌芽阶段，这个工作不只需要对太赫兹双通带滤波器理论的研究，还需要依靠加工工艺的更新发展。
参考文献
[1]David M. Pozar.微波工程（第三版），电子工业出版社，2006
[2]Michael J.Fitch， Robert Osiander. Terahertz waves communications and sensing[J]. Johns Hopkins APL Technical Digest， 2004， 24（4）： 348-355
[3]杜亦佳，鲍景富，赵兴海。太赫兹微加工波导滤波器[J].电子与信息学报，2012， 34（3）：728-732（EI：20122315093112）
中海油信息科技有限公司湛江分公司 524057
一、项目研究背景
中海油南海海上油气田微波项目在建设过程中遇到了以下问题：
南海油气田约占中海油的40%，且绝大部分离陆地距离超过100公里。
陆地基站干扰严重，链路稳定性无法保障。
油田的数字化和信息化建设对平台的骨干链路提出了扩容需求。
针对以上问题，迫切需要对现有的微波系统基础上进行研发，开发出一套适合中海油特殊应用需求的微波系统。为了节约成本和控制项目进度，在原有微波系统基础上进行二次研发，开发一套双工滤波收发装置，提高信号强度的同时抑制噪声，可以很好的满足项目需求。
二、项目研究内容
根据项目需求，分四个阶段实施：
2014年1月-3月：项目前期论证，收集已开通微波站点数据统计信息，包括电平、丢包率、海况等综合信息；
2014年4月-6月：完成微波功放的优化及高增益天线的研发，完成微波功放、天线和微波设备之间兼容性的测试与改良，提高微波设备信号实际外输的功率，提高微波设备实际接收电平，以满足增加带宽后的链路冗余，所研发成果在实验室进行测试；
2014年7月-9月：在已建成的微波站点对新研究出来的功放以及天线等设备进行测试，通过实际测试的结果发现，研制出来的微波功放效果没有达到预期效果，各项技术指标提高不大，再次返回实验室对微波功放进一步的优化；
2014年10月-12月：将设备进一步的优化及完善，再次在文昌油田群海域进行了测试，整体的测试结果比前期测试的要更加理想，在关键的参数及指标上有明显的提高，达到项目研究的要求；此外，还完成了相应的科研成果报告的提交。
技术背景
在微波传输过程中，需要通过微波天线将微波信号进行传输和接收，目前现有的微波系统只能完成0-40KM之间的距离传输工作，对于长距离的传输，由于空气对微波信号的衰减，现有天线的无法实现传输。另外，现有的微波传输设备只能实现微波信号的单向传输，双向传输必须设置两套设备，一套负责输出，另外一套负责输入，造成设备传输的安装较为复杂。
技术方案
所采用的技术方案如下：双工滤波收发装置，由信号发射器、双工器、功率放大器、隔离器、低噪声放大器滤波器和天线组成，其特征在于，所述信号发射器的输出端通过射频电缆连接双工器一，双工器一的两个端口分别连接功率放大器的输入端和低噪声放大器的输出端，功率放大器的输出端连接隔离器，隔离器的另一端连接双工器二；低噪声放大器的输入端连接有滤波器，滤波器的另一端连接双工器二；双工器二的另一端连接有微波天线。有益效果在于：两个双工器配合功率放大器和低噪声放大器及滤波器工作，实现了信号收发在同一设备内完成。实现微波信号的长距离传输功能。
两个双工器配合功率放大器和低噪声放大器及滤波器工作，在同一端口将频率A的微波信号放大并发射出去，同时可在同一端口将频率为B的信号接收并放大传入设备中。实现了信号收发在同一设备内完成。实现微波信号的长距离传输功能，可实现80KM以上的传输距离。
三、实际应用效果
双工滤波收发装置首次应用于文昌13-6平台与陆地的数据传输，数据带宽双向20M。
站点信息
文昌市铜鼓岭基站（陆地站），基站海波高度330米，天线安装高度335米。
海上端站为文昌13-6平台，天线安装高度约48m，平台有足够空间可安装天线，同时，现场供电、电缆敷设条件也符合安装条件。
站点距离信息
文昌铜鼓岭基站与文昌13-6平台相对位置如下图，根据经纬度通过google earth软件计算距离为115.36公里，微波设备自带软件显示链路距离115.3公里，两者基本一致。
测试方案
采取MOTO PTP 58600系统+双工滤波收发装置作为核心解决方案，在文昌13-6平台和文昌铜鼓岭基站建设一条长距离微波链路，传输距离约115公里。该方案中采取1.5米微波天线，天线增益38db。
设备描述：
测试实施
测试人员安排
测试时间进度表
测试结果
本次微波测试在文昌铜鼓岭基站上安装1面1.5米的双极化天线，安装高度330米，文昌13-6平台安装1面1.5米双极化天线，天线安装高度48米，微波链路顺利开通，链路带宽达到20M以上，通过链路观察，链路带宽基本可以满足20M以上传输要求。
接收电平分析
设备自动监视15天的接收电平，电平稳定在-61dbm左右，接收电平平稳（最大值-57.2db，最小-66.3db，平均值-61.1db，工作状态非常稳定）。
微波链路统计情况
统计系统15天工作状态：链路的工作在人为限定的QPSK 0.87（single）的调制方式下，信道的带宽为15M，目前的链路的可用率99.7617%，误码率为1.660E-5,数据带宽为17.25Mbps（由于只开通10M，把带宽限制小点，可提高链路的稳定性，实际的带宽超过55Mbps）；
传输时延
通过IP 包测试，传输时延5ms左右。
将测试包增大到3000，传输时延增大到15ms，基本在正常范围之内。
传输时延基本稳定，很少有丢包。
链路速率测试结果（采用第三方软件比对）
通过第三方软件IPerf与MOTO设备自身监测的比对，第三方软件速率与MOTO自测带宽基本相等，表明MOTO自测的速率真实可靠。MOTO设备自带软件上显示的速率可以理解为实际速率。
支持的业务种类
数据交互业务
数据业务包括：网络咨询浏览、电子邮件发送、电子文件发送、消息发送和文件共享等。
语音通信类
语音通信类包括：网络电话、电话会议、集团移动电话等。
业务可靠性分析
该微波链路传输采用IP传输，IP传输的TCP协议具备确认和重传机制，即使有少量丢包，重传机制也可以保证数据的可靠到达，目前微波链路具备20M以上的可用带宽，传输时延7ms，可以保证上层应用的可靠性和稳定性，可以保证VoIP、视频、互联网等业务的高质量应用。
测试总结
测试结论：
本次测试结果表明，此链路完全可用，带宽可稳定在20M以上，从数据带宽及技术标方面对平台侧和陆地侧进行双向分析，无线信号稳定，接收电平平稳，无线电干扰对链路的工作影响几乎忽略不计，链路能够稳定运行，完全可以满足微波链路开通需求。
关于链路稳定性的分析
从目前测试情况来看，链路稳定可靠，具体分析如下：
从本次测试情况来看，由于两端的安装高度限制，信号只被小部分遮挡，没有对链路的稳定性造成任何影响。
针对文昌13-6平台至文昌铜鼓岭基站微波链路信号被小部分遮挡的情况，可目前已通过本次研制的微波功放加以弥补，抵消信号被小部分遮挡的影响，基本保持链路处于正常的工作状态。
微波链路使用建议
由于海上长距离海上微波传输的特殊性，受不确定因素影响较多，在其它条件一致的情况下（天线安装高度、天线口径、天线增益、海面状况等），链路的稳定性与带宽的大小成反比，带宽越大，链路的稳定性越差，带宽越小，链路的稳定性越好。
关键词：电磁场应用技术 人才培养 课程体系 实践教学 就业能力
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）02-0189-02
我国的高等教育已经从精英教育走向以培养应用型人才为主的多元化教育，应用型人才培养是将理论付诸于实践，它区别于前者教育培养模式，旨在提升学生的动手实践能力，善于解决实际问题[1-2]。在当今电子信息技术不断发展的时代，地方性新建本科院校的教育需更加贴近社会需求，更注重对学生实践能力和职业能力的训练，使得他们毕业时具有该行业应有的灵敏度和完善的知识体系及应用能力，为用人单位所青睐。本文通过对微波应用技术人才的培养模式为对象进行探讨，通过对该专业人才的就业方向的解读，以及对地方高校应用型人才培养对策的研究，提出相应的实践教学方法改革措施。
当前，微波应用技术人才的就业领域包括：微波通信行业、国防军工、信息安全等部门从事微波通信、雷达、电子对抗、电磁场工程等科学研究、系统设计、产品开发与生产、设备运行维护、科技管理和教学工作等。例如，通讯企业对高级微波工程师的要求包括：熟悉无线系统天线技术和前端滤波器结构；熟悉天线馈电网络技术等。只有充分了解了社会对微波技术应用型人才各方面的需求，我们才能对应用型人才培养模式进行更好地探索，不断强化创新意识，深化实践教学方法，努力培养学生的专业素养，增强实际应用能力和就业能力，使之更加切合地方性应用型人才的需要。
一、从大一开始就对学生进行正确的专业思想教育
高等教育是以培养具有一定理论基础的高级专门人才为目的的。我们从大一开始即要求学生树立本专业的专业思想或专业观，要求学生对自己所学专业有正确的观点和态度[3]。在大一对学生进行专业介绍时，需要着重使学生了解微波是当今社会作为能量传输手段和信息传递手段的重要手段，再结合大量的工程应用实例，使学生首先对本专业的发展前景产生浓厚的学习兴趣。在今后的专业学习中，由于电磁场与波等课程对数学基础知识要求极高，因而学生对微波工程、微波电子元器件设计等课程内容的学习开始有畏难情绪，并且，随着学习的深入又产生了退缩情绪。因此，一开始帮助学生树立浓厚的学习兴趣是至关重要的，它有利于克服学生后续产生的这些畏难情绪。此外，在电磁场与波等课程的学习中，明确告诉学生虽然在学习过程中有很多公式需要推导，但对其物理意义的理解和应用比公式推导本身更重要，至于微波场的计算今后并不需要太多的数学推导，取而代之的将是有很多电磁场计算软件，只要在物理思想的指导下，充分利用这些软件的建模和强大的计算功能，就可解决实际微波工程问题。但是，在大学课堂学习中必须掌握基本的物理思想和基本的麦克斯韦电磁场理论公式。这样的教学方法加之开始帮助学生树立的专业兴趣，就比较容易使学生树立自信，坚定其专业信念和刻苦努力学习的动力。
二、不局限于传统专业课程，大胆建立适应应用型人才培养的课程体系
应用型人才并非一蹴而就。通过高校四年的通识教育和专业教育，我们到底想要给学生带来什么能力和知识体系值得地方性应用型本科高校教师的深思。电磁场技术相关专业的学生不应该只局限于与电磁场有关的课程，更重要的是要及时吸收当前电磁工程应用相关的知识体系，否则，容易造成专业知识面过于狭窄和观念落后的结果。因而，地方高校应该重新为电磁场、微波技术相关专业学生设置新的课程体系，从传统的电磁场与波等课程扩展到电磁工程应用、电磁医学等交叉学科的学科知识，重点加上微波实践课程的特色培养模式。鼓励学生走出课堂，在课题组或网络上多多关注和学习与微波应用技术相关的工程知识，在第二课堂的实践中丰富自己的电磁场相关理论知识，不断拓宽自己的知识领域。
地方院校课程体系的构建应以加强本专业学生实践能力和提高综合素质为目标，在进一步提高综合素质的基础上强调人才培养的应用性、创新性以及就业的通用性[4]。在培养过程中应以学科的特点来设计专业课程尤其是实践课程。当前，随着高等教育大规模扩招及高等教育大众化、普及化过程，大学毕业生，尤其是地方高校的大学毕业生就业形式日趋严峻，在地方性高校人才培养过程中，正确认识教育与社会需求的关系显得尤为重要。从主动适应社会、经济发展需求看，地方性本科院校的人才培养就是实践能力的培养，就是就业能力的培养。以就业为导向，不断提高就业率，是地方性新建本科院校的核心目标。这就要求我们在课程体系的构建、人才培养方案的制定上，必须充分体现以实践能力培养为目标，以就业为导向。
课程的设置还必须反映工程实践对毕业生知识、能力、素质的要求，也要有利于学生个性的充分发展、身心的全面发展和能力的可持续发展，还要有利于W生创新精神和创业能力的培养[5]。我校电磁场相关的课程类型分为两类，学科基础课程和实践教学课程。本校的学科基础课程有很强的定向性、突出体现电磁场的应用特征。它以必要的理论为基础，但不苛求理论的完整性，而是突出物理知识的基本思想及其应用领域，以实现应用型人才培养的目标。在电磁场与波这一学科基础课程学习中，学生受到电磁场基本原理的学习，而在微波器件设计实践课程中，通过对HFSS、CST等微波软件的学习及应用，使学生对微波工程实践也有了基本认知。在教学过程中，按课堂学习打基础，按实践教学强化应用能力的培养，使学生就业后具有从事微波天线、微波电路和微波滤波器等电子元器件设计、开发和工程应用的基本能力。
三、加强实践教学环节，强化学生的工程实践能力和就业能力
新建本科院校电磁场与微波专业包括毕业论文和毕业实习在内的实践性环节教学时数不少于25%。并且，在大四时的教学安排应尽量与实际应用接轨，毕业设计场地时间弹性处理，可利用大二、大三的暑假时间，把毕业设计场地延伸到产学研合作单位。实践教学安排包括：生产见习、金工实习、生产实习和就业指导等，利用校内、校外的实践基地进行与市场发展平行甚至超前的实践教学，让实践教学真正成为学生走上工作岗位前的演练。在实践人才培养计划上，学校可根据企业需要调整专业培养目标，双方共同制定人才培养计划，共同编制和修订教学大纲和实训教学大纲、编制和修订实践教学教案、编写和完善实践教学项目任务书、编写符合学生特点的指导教材，使培养的人才能主动适应社会需求[6]，培养适应通讯行业需求的射频工程师人才。在实践教学方法选择上，实践指导教师需要重点讲授研究和解决电磁场工程问题的思路和方法，并通过各种方法和渠道为学生提供实验资料，鼓励学生通过实践和相关阅读积极提出科学理论问题，然后再参与解决问题的集体讨论。通过实践和具体工程问题促进学生的课堂理论学习和理论知识的消化，激发学生努力探求电磁学理论知识的兴趣。最终，通过实践教学能始终保持学生在对理论知识点研究、分析和实际工程解决问题的兴奋点上，形成理论学习与工程实践相互促进的良性循环。
四、让学生参与科研实践，真正做到教学相长
教学和科研就如飞机的两个翅膀，缺一不可。教育部在《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》中明确指出， 要“推进人才培养模式和机制改革，着力培养学生创新精神和创新能力”。可以说，对学生科学研究精神的教育和科学研究能力的培养本身就是一种创新精神和创新能力的教育。高校教师作为教学和科研活动的主体，在进行科研工作中，通过安排学生参与其中，指导启发其创新方法，再通过言传身教， 使学生深刻了解一项科学研究从立项设计实施成果提交成果应用的全过程，并协助教师或独立完成一定量的工作，这不仅可以培养学生执著追求、勇于探索和严谨认真的科学精神，同时也使学生得到一定的创新方法和创新技能的训练，提高学生的工程实践能力和就业能力。此外，教师通过全面把握学科的国内外电磁学和微波技术的学术动态和发展前景，并积极将科研中获得的新知识新技能及时反映到教学中去，毫无疑问会大大提高电磁场场和微波技术专业本科生学习电磁理论知识的兴趣，对于培养他们旺盛的求知欲和工程实践能力也将事半功倍。例如，在当今无线通信领域，手机天线、滤波器和WIFI通讯器件等都有大量工程应用，如在电磁场与波等课程的教学过程中，我们让学生参与到这些滤波器和小型化天线的设计和测试中来，必将极大地激发学生的学习电磁场理论的兴趣和热情。可以说，只要善加引В必将使学生从枯燥的电磁理论学习中解脱出来，不断提高他们对学科专业的整体认知和掌控能力，从而为地方经济发展不断造就创新型和实践型工程应用技术人才。
参考文献
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