PDH和SDH
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳送的信號都是數(shù)字化的脈沖序列。這些數(shù)字信號流在數(shù)字交換設(shè)備之間傳輸時，其速率必須完全保持一致，才能保證信息傳送的準確無誤，這就叫做“同步”。
在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，有兩種數(shù)字傳輸系列，一種叫“準同步數(shù)字系列”（Plesiochronous Digital Hierarchy），簡稱PDH；另一種叫“同步數(shù)字系列”（Synchronous Digital Hierarchy），簡稱SDH。
采用準同步數(shù)字系列（PDH）的系統(tǒng)，是在數(shù)字通信網(wǎng)的每個節(jié)點上都分別設(shè)置高精度的時鐘，這些時鐘的信號都具有統(tǒng)一的標準速率。盡管每個時鐘的精度都很高，但總還是有一些微小的差別。為了保證通信的質(zhì)量，要求這些時鐘的差別不能超過規(guī)定的范圍。因此，這種同步方式嚴格來說不是真正的同步，所以叫做“準同步”。
在以往的電信網(wǎng)中，多使用PDH設(shè)備。這種系列對傳統(tǒng)的點到點通信有較好的適應(yīng)性。而隨著數(shù)字通信的迅速發(fā)展，點到點的直接傳輸越來越少，而大部分數(shù)字傳輸都要經(jīng)過轉(zhuǎn)接，因而PDH系列便不能適合現(xiàn)代電信業(yè)務(wù)開發(fā)的需要，以及現(xiàn)代化電信網(wǎng)管理的需要。SDH就是適應(yīng)這種新的需要而出現(xiàn)的傳輸體系。
最早提出SDH概念的是美國貝爾通信研究所，稱為光同步網(wǎng)絡(luò)（SONET）。它是高速、大容量光纖傳輸技術(shù)和高度靈活、又便于管理控制的智能網(wǎng)技術(shù)的有機結(jié)合。最初的目的是在光路上實現(xiàn)標準化，便于不同廠家的產(chǎn)品能在光路上互通，從而提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性。
1988年，國際電報電話咨詢委員會（CCITT）接受了SONET的概念，重新命名為“同步數(shù)字系列（SDH）”，使它不僅適用于光纖，也適用于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)募夹g(shù)體制，并且使其網(wǎng)絡(luò)管理功能大大增強。
SDH技術(shù)與PDH技術(shù)相比，有如下明顯優(yōu)點：
1、統(tǒng)一的比特率，統(tǒng)一的接口標準，為不同廠家設(shè)備間的互聯(lián)提供了可能。附圖是SDH和PDH在復用等級及標準上的比較。
2、網(wǎng)絡(luò)管理能力大大加強。
3、提出了自愈網(wǎng)的新概念。用SDH設(shè)備組成的帶有自愈保護能力的環(huán)網(wǎng)形式，可以在傳輸媒體主信號被切斷時，自動通過自愈網(wǎng)恢復正常通信。
4、采用字節(jié)復接技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)中上下支路信號變得十分簡單。
由于SDH具有上述顯著優(yōu)點，它將成為實現(xiàn)信息高速公路的基礎(chǔ)技術(shù)之一。但是在與信息高速公路相連接的支路和叉路上，PDH設(shè)備仍將有用武之地。
毫米波技術(shù)的應(yīng)用
毫米波是介于微波與光波之間的電磁波,通常毫米波頻段是指30～300GHz,相應(yīng)波長為1～10mm 。目前絕大多數(shù)的應(yīng)用研究集中在幾個“窗口”頻率,包括35、45、94、140、220GHz和三個吸收峰(60、120、200GHz頻率上)。
毫米波電子系統(tǒng)具有如下特性:
·小天線孔徑具有較高的天線增益;
·高跟蹤精度和制導精度;
·不易受電子干擾;
·低角跟蹤時多徑效應(yīng)和地雜波干擾小;
·多目標鑒別性能好;
·雷達分辨率高;
·大氣衰減“諧振點”可作保密傳輸。
由于這些特性,毫米波主要應(yīng)用在結(jié)構(gòu)小、重量輕、分辨力高、作用距離近和具有良好多普勒處理特性的場合。與微波相比,毫米波受惡劣氣候條件影響大,但分辨力高，結(jié)構(gòu)輕小;與紅外和可見光比，毫米波系統(tǒng)雖沒有那樣高的分辨力，但通過煙霧灰塵的傳輸特性好。
軍事上的需要是推動毫米波系統(tǒng)發(fā)展的重要因素。目前毫米波在雷達、制導、戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略通信、電子對抗、遙感、輻射測量等方面得到了廣泛應(yīng)用。
毫米波雷達的優(yōu)點是角分辨率高,頻帶寬,多普勒頻移大和系統(tǒng)體積小,缺點是作用距離受功率器件限制大。目前大多數(shù)火控系統(tǒng)和地空導彈制導系統(tǒng)中的跟蹤雷達均已工作在毫米波頻段。
實際的精密跟蹤雷達多是雙頻系統(tǒng),即一部雷達同時工作于微波頻段(用于搜索、引導,精度較低)和毫米波雷達(跟蹤精度高、作用距離近),兩者協(xié)同工作，可取得較好的效果。如美國海軍研制的TRAKX雙頻精密跟蹤雷達即有一部9GHz、300kw的反射機和一部35GHz、13KW的發(fā)射機及相應(yīng)的接收系統(tǒng)，共用2.4m拋物面天線，已成功地跟蹤了距水面30m高的目標,作用距離可達27km。雙頻還具有一個好處,毫米波頻率可作為隱蔽式工作,提高了雷達的生存能力。
炮位偵察雷達用于精確測定敵方炮彈的軌跡,從而推算出敵方炮兵陣地的位置。由于雷達體積小(可人背、馬馱)、角跟蹤精度高,抗干擾和低截獲,常采用3mm波段的雷達,發(fā)射機平均輸出功率在20W左右。
用于跟蹤彈、炮的搜索、跟蹤兩位一體雷達,搜索部分采用X波段,跟蹤部分采用毫米波(8mm),例如改進的“空中衛(wèi)士”綜合火控雷達,具有很好的低角跟蹤性能和抗干擾性能。
為了有效跟蹤掠海飛行的小型高速導彈(巡航導彈),艦炮火控系統(tǒng)的跟蹤雷達也有使用毫米波段的趨勢,如:美國挑戰(zhàn)者SA-2艦載火控跟蹤雷達采用M(20-40GHz)波段，英國30型艦載火控跟蹤雷達也使用了毫米波段。
為了高空探測飛機和導彈,毫米波雷達得到了有效的應(yīng)用,因為毫米波在高空傳輸損耗很小,地面探測這些目標則會被很強的大氣吸收所遮擋。
空間目標識別雷達的特點是使用大型天線以獲得成像所需的角分辨率、高天線增益和大功率發(fā)射機以保證足夠的作用距離,一部35GHz的空間目標識別雷達的天線口徑達36m。用行波管提供10KW的發(fā)射功率，可以拍攝遠在16Km處的衛(wèi)星照片;一部工作在94GHz的空間目標識別雷達的天線口徑為13.5m,采用回旋管輸出20KW的發(fā)射功率,可對14.4Km遠處的目標進行高分辨率的攝像。
現(xiàn)代直升機的空難事故中,飛機與高壓架空電線相撞的事故占相當高的比率,因此直升機防撞雷達需要采用分辨率極高的毫米波雷達或激光雷達,實際上多用3mm雷達。這種雷達技術(shù)還可用于車輛防障和空中交會。
由于毫米波制導兼有微波制導和紅外制導的優(yōu)點。在大氣層內(nèi)，毫米波四個主要傳輸窗口(35、94、140、和220GHz)雖較微波對云、雨引起的衰減要大一些,但毫米波系統(tǒng)體積小,重量輕、易于高度集成化,而且頻帶寬,分辨率高，敵方難于載獲,抗干擾性能強;較之紅外則分辨率差一些,但通過煙、霧、灰、塵的能力強,具有較好的全天候戰(zhàn)斗能力。因此，毫米波制導系統(tǒng)已成為精確制導的主要發(fā)展方向之一,特別是尋的制導系統(tǒng)。國外許多導彈的末制導采用了毫米波制導系統(tǒng)。例如,休斯公司研制的“黃蜂”反坦克導彈工作在94GHz，“幼畜”和海法爾以及“SADARM”等導彈和火箭彈上都使用35GHz的導引頭。目前正在發(fā)展的毫米波成像技術(shù)及毫米脈沖多普勒導引頭和紅外焦平面探測器合成的雙模導引頭,使導引頭具有真正全天候條件下“打了不用管”的功能。用于21世紀的超音速巡航導彈(ATACCM)、超音速反艦導彈(ANS)、先進反幅射導彈(ARRM)、先進反艦導彈(AASM)等都采用了毫米波技術(shù)在內(nèi)的復合制導。
由于毫米波雷達和末制導系統(tǒng)的發(fā)展,相應(yīng)的電子對抗手段也發(fā)展起來了。目前現(xiàn)役的多數(shù)雷達偵察/告警系統(tǒng),如WJ-2740(美)、Wi927(美)、APR(V)A(美)的頻率覆蓋范圍均已擴展到0.5～40GHz。據(jù)報導,美國電子對抗的部份雷達偵察設(shè)備頻率覆蓋可達3KHz～100GHz,并向300GHz發(fā)展。雷達告警設(shè)備頻率已擴展到40～60GHz,北約正在研制一種車載毫米波告警設(shè)備,頻段為40～140GHz。此外,通信偵察頻段覆蓋10KHz～毫米波段,通信干擾也將覆蓋10KHz～60GHz。
在微波范圍內(nèi)已成功實用的電子干擾技術(shù),如箔條和反雷達偽裝，在毫米波頻段則效果不佳,因為用于35GHz以上的箔條偶極子實在太小。因此要想有效地對抗毫米波雷達干擾需要研究新的方法,目前投放非諧振的毫米波箔條和氣溶膠對敵方毫米波雷達波束進行散射是一種手段。
軍用毫米波通信是戰(zhàn)場環(huán)境下很有發(fā)展前途的通信手段，它具有波束窄、數(shù)據(jù)率高、電波隱蔽、保密和抗干擾性能好、開設(shè)迅速、使用方便靈活以及全天候工作的特點。軍用毫米波通信主要應(yīng)用有:遠(空間)近(大氣層)距保密通信,快速應(yīng)急通信,對潛通信,衛(wèi)星通信,星際通信,微波干線上下山的走線和電纜中斷搶通設(shè)備等。
毫米波通信美國處于領(lǐng)先地位。目前30-40GHz的設(shè)備已實用，如美國Norden公司研制、工作頻率在36～38.6GHz的AN/GRC-209短程視距通信設(shè)備,用于點對點數(shù)據(jù)傳輸。英國宇航公司與馬可尼公司制造的skyNETIV衛(wèi)星通信系統(tǒng),載有4個X波段，2個UHF和一個EHF的轉(zhuǎn)發(fā)器。美Milstar“戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略中繼衛(wèi)星系統(tǒng)”由6顆星組成,上行頻率為44GHz,下行頻率為20GHz,星際通信頻率為60GHz。地面近距離(如前沿陣地)也使用60GHz頻率是為了保密通信，如美國雷聲公司研制的TMR-2設(shè)備。
微波通信
利用微波進行通信具有容量大、質(zhì)量好并可傳至很遠的距離，因此是國家通信網(wǎng)的一種重要通信手段，也普遍適用于各種專用通信網(wǎng)。常用的微波頻段及其代號如表5-1所示。
我國微波通信廣泛應(yīng)用L、S、C、X諸頻段，K頻段的應(yīng)用尚在開發(fā)之中。由于微波的頻率極高，波長又很短，其在空中的傳播特性與光波相近，也就是直線前進，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)，如圖5-3所示。
一般說來，由于地球曲面的影響以及空間傳輸?shù)膿p耗，每隔50公里左右，就需要設(shè)置中繼站，將電波放大轉(zhuǎn)發(fā)而延伸。這種通信方式，也稱為微波中繼通信或稱微波接力通信。長距離微波通信干線可以經(jīng)過幾十次中繼而傳至數(shù)千公里仍可保持很高的通信質(zhì)量。
微波站的設(shè)備包括天線、收發(fā)信機、調(diào)制器、多路復用設(shè)備以及電源設(shè)備、自動控制設(shè)備等。為了把電波聚集起來成為波束，送至遠方，一般都采用拋物面天線，其聚焦作用可大大增加傳送距離。多個收發(fā)信機可以共同使用一個天線而互不干擾，我國現(xiàn)用微波系統(tǒng)在同一頻段同一方向可以有六收六發(fā)同時工作，也可以八收八發(fā)同時工作以增加微波電路的總體容量。多路復用設(shè)備有模擬和數(shù)字之分。模擬微波系統(tǒng)每個收發(fā)信機可以工作于60路、960路、1800路或2700路通信，可用于不同容量等級的微波電路。數(shù)字微波系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字復用設(shè)備以30路電話按時分復用原理組成一次群，進而可組成二次群120路、三次群480路、四次群1920路，并經(jīng)過數(shù)字調(diào)制器調(diào)制于發(fā)射機上，在接收端經(jīng)數(shù)字解調(diào)器還原成多路電話。最新的微波通信設(shè)備，其數(shù)字系列標準與光纖通信的同步數(shù)字系列（SDH）完全一致，稱為SDH微波。這種新的微波設(shè)備在一條電路上八個束波可以同時傳送三萬多路數(shù)字電話電路（2.4Gbit/s）。
微波通信由于其頻帶寬、容量大、可以用于各種電信業(yè)務(wù)的傳送，如電話、電報、 數(shù)據(jù)、傳真以及彩色電視等均可通過微波電路傳輸。微波通信具有良好的抗災性能，對水災、風災以及地震等自然災害，微波通信一般都不受影響。但微波經(jīng)空中傳送，易受干擾，在同一微波電路上不能使用相同頻率于同一方向，因此微波電路必須在無線電管理部門的嚴格管理之下進行建設(shè)。此外由于微波直線傳播的特性，在電波波束方向上，不能有高樓阻擋，因此城市規(guī)劃部門要考慮城市空間微波通道的規(guī)劃，使之不受高樓的阻隔而影響通信。
近年來我國開發(fā)成功點對多點微波通信系統(tǒng)，其中心站采用全向天線向四周發(fā)射，在周圍50公里以內(nèi)，可以有多個點放置用戶站，從用戶站再分出多路電話分別接至各用戶使用。其總體容量有100線、500線和1000線等不同容量的設(shè)備，每個用戶站可以分配十幾或數(shù)十個電話用戶，在必要時還可通過中繼站延伸至數(shù)百公里外的用戶使用。這種點對多點微波通信系統(tǒng)對于城市郊區(qū)、縣城至農(nóng)村村鎮(zhèn)或沿海島嶼的用戶、對分散的居民點也十分合用，較為經(jīng)濟。
微波通信還有“對流層散射通信”、“流星余跡通信”等，是利用高層大氣的不均勻性或流星的余跡對電波的散射作用而達到超過視距的通信，這些系統(tǒng)，在我國應(yīng)用較少。
