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发信人: Iamhere (灯火阑珊), 信区: Communication
标  题: 微波非线性光学和微波通信技术发展       jcy
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月15日22:55:02 星期五), 站内信件

发信人: jcy (俏皮小花仙), 信区: CRC
标  题: 微波非线性光学和微波通信技术发展
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年11月07日21:04:55 星期二), 站内信件

当今世界，非线性光学作为一门崭新的科学分支，正在迅速发展起来。现在有很多
重
要成果已广泛地应用于工程领域，而一些新发现仍然是全球人们十分注目的研究课

题。由于非线性光学现象产生的本质，是因为电磁场与物质体系中带电离子相互作
用
的结果。因此，把非线性光学效应推广到微波频段，从电磁理论上来说是顺理成章
的
问题。微波非线性光学的效应研究，将给非线性光学提出新的发展研究课题，同时
也
为微波理论与应用技术开辟新的研究领域。
一、微波非线性光学效应与应用
非线性光学现象基本上可以分成三类：一是非线性介质中传播的各光波间相互耦合
而
显现的倍频、和频、差频以及四波混频等现象；二是介质在光束作用下由于折射率
的
变化而引起光束的自聚焦，光束自陷及光学双稳和感生光栅效应等现象；三是共振
介
质在窄脉冲光作用下的瞬态相干现象。其中，第一类非线性现象最为典型，因此研
究
微波非线性光学效应首先由此入手进行。在平面极化波束照射下，粒子趋于指向一
个
最终的方向，同时入射场特性将由波束极化决定，这就产生光学双折射。如果介质
被
一种以上的场辐照，而波束的相干将导致优先微粒取向的调制，此种介电常数的调
制
就是一种光栅形成，作相位共轭的产生。
非线性光学现象的发现和发展，给光学理论和应用带来巨大进步。我们同样可以想

象，微波非线性光学现象的研究也将为微波技术开辟新的理论研究及应用领域，它
至
少在以下几个方面具有非常重要的意义：
1、电磁理论新课题研究。非线性光学是由于电磁场与物质体系中带电粒子相互作
用的结果，研究微波频段的非线性光学效应机理，需要分析电磁场在不同强度、频
率和相位条件之下，与介质粒子（微小颗粒）的相互作用，从而研究媒质和非线性
极化现象以及电磁波的相位和频率畸变现象。这些都是电磁理论的新课题，将会丰
富现代电磁理论的内容。
2、将加强电波传播的研究。微波在媒质中传播理论有大量的研究报导，将传播中
的非
线性现象进行研究，对电波传播理论和应用有重要意义。
3、更有效的材料结构分析。世界上不同的材料结构（颗粒组成形状及分布特性）
，都
会有不同的微波非线性光学效应。根据新发现的微波非线性光学效应新理论分析材
料
结构，将是材料分析的又一种有效手段。
4、微波信号处理的新概念。由非线性效应而产生的对微波频段的空间变频、相位
的畸
变等等现象，可以被利用来进行微波信号处理。建立微波信号处理的新概念和新应

用，对微波技术产生极其深远的影响。
二、微波通信技术发展及市场前景
微波通信是利用无线电波在空间的传播来完成信息传输的。它受地理条件的限制小
，
适应性强，使许多国家况相研制与此有关的各种设备。这些适应性广泛的产品包括模
拟、数字以及VHF、UHF、GSM（全球移动通信系统）、局部多点分布式业务和无线用
户环路技术等。在许多工业发达国家，微波通信已成为主要的传输手段。如美国、日�
本、法国、加拿大等国的各种微波通信电路，已密如蛛网遍布全国。美国正着手研究
把电话网、数据网、图象网、计算机网等集成一起的综合业务数字网；日本正在研究
采用256QAM和多载波传输的新400bm/s系统；法国已强制停止建设模拟微波线路，短
距离微波网几乎全部数字化，长途网也实现数字化；其它国家已正把所有模拟微波干
线改造成为数字微波网。预计到2000年，工业发达国家的微波通信将全部实现数字化。
数字微波通信因其具有频带宽、容量大、抗干扰能力强、上下话路方便、容易加密、
建站容易、费用投资少等特点而受到广泛重视。第一代数字微波通信系统，采用
QPSK，8PSK调制技术。第二代数字微波通信系统已采用先进的16QAM、640QAM调制技
术。第三代数字微波通信系统将解决一系列技术难题，如开辟新的更高的波段（20至
30GHz），采用更先进的超多电平调制技术（1024QAM），采用双极化频率再生技术和
单频中继频率再用技术，还采用先进的自适应抗多径衰落技术，以及广泛使用其它最
新电子信息技术。今后数字微波通信的发展趋势是：
1、向全数字化方向发展。数字微波中继设备以及光缆、卫星、电视与交换系统均以数
字方式为主要发展方向，各种通信系统的数字化工作将以极快的速度向前发展。许多
国家在本世纪末都制定了实现综合业务数字网的宏传计划，目前正着手研究数字网的
体制及标准。
2、开辟新频段，发展毫米波数字式通信系统。随着全世界业务量不断增加，10GHz以
下频段有逐渐被占满的趋势。因此，研究并开辟新频段、扩大通信容量和发展毫米波
数字通信系统是当前各国研究的一个新问题。
3、向集成化、固态化、低功耗方向发展。为了解决偏僻农村、边远山区和沙漠地带的
微波通信站的无人值衬和设备供电问题，以及高质量、稳定、经济地维护微波线路，
必须解决数字微波的低功耗问题。对此，美、日、法等国先后开发成功多种低功耗数
字类微波系统产品。其特点是节省能源、可靠性高、无人值守和采用太阳能供电方

式。现在，日本和法国已开发出第二代低功耗数字微波系统。
4、提高数字微波通信系统频谱利用率。全世界提高频谱利用率是个很关键的问题
，是
能否完全取代模拟微波的重要问题。目前已研制出10b/5Hz高效频谱利用率，随着
微
波技术的发展，今后可能仍有潜力可挖。
世界各国为了迎接更加多值化、大容量化时代的到来，正在展开激烈的竞争。我国
正
在加快建设信息社会的步伐，把电子信息产业作为新的经济增长点，从各方面采取
措
施加快其发展。通信网络处于信息传输的中心地位，而且兼有信息处理和信息应用
的
一部分功能，因此发展通信产业在发展信息产业中占有十分重要的地位。我国“九

五”通信产业发展重点之一是开发数字微波通信系统设备，该重点是四次群设备
（64/256QAM），同时发展五次群设备（512/1024QAM），特别是SDH622Mb/s大容量

数字微波传输设备。
微波通信设备和技术应用十分广泛，设备门类与品种不断扩展和创新。我国电子企业
不要只瞄准某项重点热点产品重复生产，应当从自己掌握的市场需求出发，充分利用
自己现有的人、财、物和技术基础条件，扬长避短，开发别人没有，自己特有的新产
品新技术，并尽快产业化占领市场。目前，在微波和多路接力通信系统设备方面，包
括数字微波接力通信系统、一点多址微波通信系统、微波广播电视传输系统、
VHF/UHF多路接力通信系统、微波/光纤信号传输监控系统、散射（对流层/流星余

迹）通信系统等。散射通信的应用领域无论军用还是民用均在日益拓宽。军事上，正
从传统的话音、数据向雷达网火箭防御系统、光控系统等发展。在民用各工业部门，
将广泛用于石油、电力、矿山、邮电和边远地区。
当今世界，微波通信正从一个领域发展到另一个领域。尽管它可能丧失一些传统市
场，例如长途微波通信在很多场合已经被光纤和卫星通信所取代，但是短程微波系统
将继续用于不宜使用光纤通信系统的场合。比如，传送窄带数据使用光纤通信系统
就
不经济；又如，在遇到有长距离冰层、岩石等恶劣地理情况敷设光缆困难，特殊原
因
不允许敷设光缆的场合都将应用微波技术。随着制造厂商将市场目标和研制开发重
点
瞄准特殊的专用市场，微波中继设备中出现的一些高增长应用领域正在将商品多样

化。其中，最为重要的专用市场有无线本地环路的建立和数字蜂窝系统的扩容、加
强
边远地区与农村电话、无线连接以及电视广播微波发射等领域，正在成为众多厂商
追
逐的热点。
许多微波无线电制造企业发现大批新的用户，其中主要是全球移动通信系统（GSM
）网
络经营商。目前，这一行业迅速发展，归功于全世界范围内大规模使用GSM网络，
并且
仍有大批待建的GSM网络。现在，全球已使用GSM系统的用户达1100万；到2000年该
系
将拥有1850万用户，产值达200亿货币单位。美国加利福尼亚州建利尔公司系列微波
产品是应用扩频技术的数字微波无线电，可以在2.4GHz或者5.8GHz频道上无失真地传
输全双工信号。该微波通信产品具有小型、经济、易于使用特点，同时这些设备易于
安装，显示出高度灵活性。它们不但可以用在数据传输，也可以用于声音和图像方面
的传输。由于系统的测试点，显示器件以及报警器的设计为用户提供准确信息。
在英国，特许经营商Mercury Communic ationsLtd.目前已将4300公里中继网络由微
波无线电链路组成，总网络长度超过9900公里，并且日趋完善。随着微波技术不断的
开发，对蜂窝经营商的吸引力越来越大。因为希望免除租用线路通信费用的经营者将
使用微波这个颇为诱人的方案，尤其在处于垄断地位而且租用线路费用高昂的国家。
在发展中国家，微波通信还在急需新型网中担当重要角色。因为人们可以在几个星期
内从某个国家的一端到另一端建立起一个无线电系统，而利用光纤通信则要花一年时
间。除欧洲以外，亚洲也拥有大量新建用户网络，特别是东南亚农村地区的应用，连
接远处公共设施或场址的专用网络、公共网络等均需要灵活的微波解决方案。
目前，微波接入技术有微波点对多点和微波环路。点对多占系统的结构包括中心站和
不同方向的若干个外围站。微波环路可由同步数字系统（SDH）或准同步数字系统
（PDH）构成。无论SDH或PDH均与用户环路载波设备相配合使用，才能方便地到达用
户。由于新应用领域层出不穷，微波中继技术前景是光明的，其中包括无线本地环路
技术将大有作为。全球无线本地环路系统产品市场，预计到2000年将达到76亿美元规
模。我国深圳粤海微波通信有限公司的微波功率晶体管、混合集成功率放大模块、微
波功率放大器等产品已经打入国际市场。
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有朝一日寒霜降  只见青松不见花

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