吉训侦

【摘要】我国的微波电路最早始建于1989年，受当时技术条件的限制，我国现行微波电路中使用了大量的行波管，导致电路的运行稳定性极差，整体故障较高，因此需要进行大规模的数字化改造，满足现阶段我国数字信号的传输需求。课题研究由此出发，深入分析研究微波电路数字化改造的重要性以及具体的改造途径。

【关键字】微波电路;数字化改造;重要性分析

中图分类号：TN929                    文獻标识码：A                    DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.20.019

1. 微波电路数字化改造的重要性分析

1.1 数字微波能够保障国家预警的实际需求

微波电路是我国重要的数字信号传输资源，也是我国宝贵的信号传递储备资源。我国的微波电路多数分布在高山、高点等信号传输优越位置，可以为我国广播电视等媒体提供更为稳定的信号传输作用。在发生大自然灾害以及其他紧急状况下，可以为广大人民群众提供准确的信息发布任务，数字微波传输技术可以确保紧急情况下数字信号传输的可靠性、安全性、保密性。汶川地震等诸多自然灾害的案例中，都印证了广播电视对事故现场的实时直播，对抗震救灾的重要性，充分体现了数字传播技术的保障预警方面的作用。

1.2 数字微波可以保障广播电视台信号安全优质传输

数字微波传输技术卫星通信技术以及光纤通讯技术在技术层面上有着较明显的互补作用，共同使用时可以实现多网络互通、多网络备份以及优势互补，全面提高广播电视的传播能力，实现更为优质的信号传输。

1.3 微波频谱技术是一种稀缺的战略资源

频谱资源和土地、矿产资源一样是我国宝贵的自然资源之一。一直以来是我国社会民生、国防建设中重要的信息传输资源。伴随我国社会经济的不断发展对无线电质量的需求逐步提高，无线电频率已经成为了我国各项发展战略的稀缺资源，由于频率资源是不可再生资源，因此微波所占的频率资源也会更加的珍贵。

1.4 数字微波电路在广播电视信号传输方面的基本功能

保障广播电视信号传输的基本功能是微波传播电路的重要的任务，微波电路也具备其它传输技术不具备的优势。首先，微波数字电路可以实现高山、林区、沙漠、湖泊等多种不同地形的稳定型号传输。具体如下，在使用卫星进行城市信号传输，卫星信号传输渠道相对单一，信号传递过程存在一定得安全隐患，而微波电路得信号传递方式则很好得解决了该问题，微波电路在传递过程中可以与国家得无线覆盖信号源相互备份，相互补充从而确保信号传得安全性与精准性。

目前大中型城市均已安装了微波电台，并分别承担自身得信号传输任务。不同城市之间的微波电台需要通过微波电路以及光缆等设备相连接，可以构建纵向的信号传输网，全面提供信息传递能力。

1.5 实现异地广播信号互相传递

根据前文所述，通过微波电路可实现大面积覆盖的信号传输网络，可以实现广播电视不同地域节目的交换播放。我国国土地辽阔，不同地区的文化差异十分明显，不同地区有着不同的风土人情和民俗文化，导致不同地域的广播电视节目的内容和风格上有着极大的差异，因此通过微波电路构造的超大面积传输网络，不仅可以满足我国广播电视的高质量信息传递需求，也让各个城市实现了广播节目的互动。不仅可以让广播电视受众可以接收到来自全国各地的电视节目，了解其他地方的风土人情、民俗文化、社会民生。也可以让身处外地的广播电视受众，接收到家乡的电视节目，满足不同人群的节目收听需求。

2. 数字微波电路的功能扩展

首先，一直以来广播电视以及新闻媒体的信号传输保障工作，是微波电路的重要功能，伴随智能手机的不断普及，手机逐渐成为了人们重要的信息获取渠道，短视频等新媒体的出现更是彻底的改变了人们信息的方式与习惯。数字电波改造可以将手机和电视广播充分整合，形成更为符合现代人信息获取需求的信息传递方式。其次，基于微波数字电路强大的实时信息传递功能，可以实现高速的现场画面回传工鞥，在实时会议以及远程培训方面有着诸多优势。在数字微波电路上开通话务功能，电话业务传输只占用极小的带宽资源，而且我国微波电路好似一张大网覆盖大部分城区的每个角落，在这张全区网络上搭载开通电话业务，无论是在通话传输质量还是在经济效益方面都会满足沿线群众对电话通讯功能的需求。随着科技的发展，我相信数字微波在各方面的应用会越来越广泛，数字微波的技术也会越来越先进，数字微波在现代通信中地位将越来越重要。

3. 微波电路的发展历程

3.1 第一代微波电路

微波电路最早出现于1897年，由物理科学家瑞利率先提出，瑞利设计了金属波导管内电磁波传播的现金理论。指出并通过多次实验证明了金属管线存在多种不同模式的电磁波。但该理论提出后受到其他技术的限制，一直没有出现实质性的进展，也无法应用到实践中去。1936年所思沃思提出了波导立体电路的整体信号传递方案，让微波电路技术彻底应用到实践中。波导立体电路是最早期的微波电路，应急显现出了微波电路的基本优点，如信息传递质量高、损耗低、机械结构牢固等等问题，但其体积巨大、加工工艺复杂等问题扔决定其无法大规模的应用。

3.2 第二代微波电路-HMIC

第二代微波电路问世于20世纪50年代，伴随微波固体器件生产工艺的不断提高，低损耗介质材料的不断年突破让微波半导体技术有了极大的突破。逐步实现了微波混合集成传输线的批量生产，极大的缓解了立体结构的波导存在诸多弊端。HMIC也是第三代微波电路以及后期微波数字化电路的基数基数。

HMIC在体积方面有极大的进步，厚膜的mic技术可以实现大规模的高质量的低成本原件生产导体电路的基片，和导电薄膜，在后期经过光刻、蚀刻以及电镀等工艺完成生产。

3.3 第三代微波电路MMIC、MCM

MMIC和MCM电路的出现，预兆着微波电路进入了第三个时代。其中MMIC是基于半绝缘半导体技术形成的微波频段功能电路。MMIC问世到大规模生产应用的过程中，主要是对日下内容进行了公关及研发。首先是对物理模型、小信号模式、非线性模型、温度模型的设计，其次，对电路设备进行仿真设计，对灵敏度和容差行进行分析。最后是对电路的集成方法进行分析，最终确定满足使用需求的、可靠性高的电路设计方案。

MCM是MMIC技术的升级与延伸，MCM是通过高密度的互联基板，将两块以上的MMIC进行连接，形成组件。改连接方式可以有效降低后期布线过程中不同原件之间产生的互相干扰，并极大的缩短了信号传递的长度，降低信号延时，从技术层面上彻底实现了元器件和电路的三维集成。以该技术为技术将两个不同功能的MMIC芯片进行集成，形成具有多个功能的微波电路，该技术已经具备第四代微波电路的基本特征，成本和体积有了进步一的提升。但受技术层级限制，在性能上还与聚合物半导体电路存在不小的差异。

MEMS是第三代微波电路的最终产品，在超精密机械加工技术、体硅腐蚀技术以及固相结合技术的支持下，MEMS实现了低插损、宽频带的功能优势，但其速度和寿命仍不够理想。国内开发了微型MEMS硅腔滤波器，体积是传统腔体滤波器的几百分之一，重量是其几千分之一，特别适合毫米波高端;MEMS集成时钟将使现在庞大的铷原子钟、晶、振等时钟元器件得以集成，体积、重量以百倍、千倍地减小，而基本指标基本不变甚至更好;利用MEMS来制造微型散热装置，将功放等功率器件放置在上面，可以大大提高SIP的散热能力，降低其热阻，提高SIP的适用范围;MEMS既可以作为器件出现又可以作为一个封装出现，在芯片多维架构中作为支撑和架构。可以实现微电子、光电子和MEMS器件芯片结构的异构集成化，使得SIP性能得到显著提高，并增加装配效率提高其可靠性。MEMS可有效地减小微系统的体积，提高器件的功能密度和性价比。

3.4 第四代微波电路

第四代微波电路是现阶段广泛使用的微波电路类型，主要分为soc、sip、sop等几种类。

3.4.1 soc

Soc的本质是一种超大规模集成的电路系统生产技术，可以将庞大的电路系统集成在一个芯片内部，形成高度集成的soc系统，ip核是soc电路的设计基础。知识产权核简称为ip核，是一种知产产权的产品，有着明确的设计功能，以及极强的系统控制能力，通过ip核的预设方案，进行系统的设计控制，可以有效的减少产品的设计时间以及生产风险。综上所述，soc的诸多优点让其成为电子技术核已经成为了不争的事实，soc技术也让单片机进入了全新的时代。

3.4.2 sip

Sip将不同功能结构的电子元件进行重新整合封装，根据设计目标最终形成具备预期功能的系统或子系统。Sip技术最大优势是不仅可以对相同类型远近以及芯片进行重新封装，还可以兼容不同制造技术的芯片，该特点能让其在商用领域应用十分广泛。适用于智能手机以及其他智能移动终端的全球定位模块、手机蓝牙模块、影响传感模块的研究和设计。在军用设备中也有着广泛的应用。

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