微波工程設(shè)計中的剖面圖繪制

微波工程設(shè)計中的剖面圖繪制第1頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六第2頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六微波通信工程的剖面圖繪制簡介相關(guān)的概念及理論軍用地圖的使用做剖面圖前的準(zhǔn)備工作如何做剖面圖第3頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六微波剖面圖簡介

剖面圖，也叫斷面圖，是微波通信工程設(shè)計中常用的一種工具。通過繪制剖面圖，可以很大程度上確定該微波段是否可用。第4頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六相關(guān)的概念及理論

微波頻率一般指300MHz~300GHz頻段的電磁波。0.3－3GHz:Ultrahighrequency(UHF)，3～30GHz:Superhighfrequency(SHF),

30～300GHz:Extremelyhighfrequency(EHF)有時亦用字母表示：1～2GHzL波段,2~4GHzS波段,4~8GHzC波段,8~12GHzX波段,12-18GHzKu波段，18～27GHzK波段，27～40GHzKa波段。

第5頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六相關(guān)的概念及理論

同中波的地波和短波的天波傳播不同，微波頻段的傳播特性是視距傳播（Lineofsight(LOS)propagtion）。即信號傳播的路徑必須是在地平線及障礙物以上的，通信的天線應(yīng)該能互相“看得見”。點對點通信方式及視距傳播特性決定了微波的天線是強方向性的（工程中常用拋物面天線）及天線之間需視通。第6頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六微波傳播的特點

微波接力通信是建立在電波視距傳播基礎(chǔ)上的接力通信。微波視距傳播的特點，有反射、折射、繞射和散射等現(xiàn)象。工程設(shè)計中，應(yīng)充分考慮傳播路徑上的氣象條件及地形情況對微波傳播的影響，通過路徑選擇和天線高度選擇，充分利用微波的直線性，有效控制反射、折射、繞射等現(xiàn)象。第7頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六微波傳播的特點

實際使用中，電波在低層大氣中傳播的。低層大氣并不是均勻介質(zhì)，他的溫度、氣壓、濕度是隨時間及空間變化的，微波波束通過低層大氣時會受到反射、折射、散射、吸收。地形對傳播的影響主要為地面、水面的反射；障礙物對電波阻擋引起的繞射；不規(guī)則地形對電波的散射等作用。

第8頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六第一費涅耳區(qū)半徑1

從微波傳播角度看，費涅耳區(qū)是估算傳播能量區(qū)域的一個重要概念。發(fā)信端T和收信端R之間的射束可以看作是由T、R為焦點的一系列不同短軸半徑的旋轉(zhuǎn)橢球體的集合，橢球表面上任一點Pn到T、R的距離之和為常數(shù)，這就是費涅耳區(qū)。點Pn到TR軸線的距離稱為費涅耳半徑。當(dāng)橢球面上的點滿足TP1+RP1=d0+λ/2時，稱為第一費涅耳區(qū)，其半徑為F1。第9頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六第一費涅耳區(qū)半徑2第10頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六第一費涅耳區(qū)半徑3

當(dāng)橢球面上的點滿足TPn+RPn=d0+n*λ/2時，稱為第n費涅耳區(qū)，其半徑為Fn。費涅耳區(qū)概念在工程設(shè)計中比較重要，我們尤其關(guān)心第一費涅耳區(qū)，這是微波傳播中能量最集中的區(qū)域。第11頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六第一費涅耳區(qū)半徑4由數(shù)學(xué)分析可知，第一費涅耳區(qū)半徑F1為：第n費涅耳半徑為：第12頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六微波傳播路徑余隙Hc

路徑余隙是衡量微波視通情況的一個重要參數(shù)。它是指電波主射束的軸線與障礙物之間的距離。HsHbHcH1h1H2h2d2d1d0第13頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六微波傳播路徑余隙Hc

Hc為路徑余隙，Hs為障礙物高度，Hb為障礙處的地球突起高度。用此式可計算天線離地高度第14頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六天線離地高度的計算計算天線離地高度：第15頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六微波傳播路徑余隙Hc刃形段面規(guī)范的要求如下式所示：K＝Kmin時Hc≥0K=4/3時Hc/F1≥0.3K＝∞時Hc/F1不作要求式中Hc為路徑余隙；F1為第一費涅耳區(qū)半徑。障礙物類型為光滑球面時要求：K＝KminHc≥0.3F1K＝4/3Hc>0.6F1K＝∞Hc≤1.38F1式中Hc為路徑余隙；F1為第一費涅耳區(qū)半徑第16頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六等效地球半徑系數(shù)K

在實際微波接力通信中，電波在對流層中傳播，由于折射的作用，使得實際的電波傳播是按曲線傳播的。為了計算方便，在電波軌跡與地面之間距離Hc(路徑余隙)相等的前提下，把地球半徑a等效為ae，將ae與a的比值定義為等效地球半徑系數(shù)K，即

K＝ae/a第17頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六等效地球半徑系數(shù)KTRK=2/3K=1K=4/3K=∞a實際電波射束RTK=2/3K=1K=4/3K=∞ae用ae代替a后的電波射束第18頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六等效地球半徑系數(shù)K

K值是地面微波工程設(shè)計中的一個重要參數(shù)，它對路徑余隙HC的確定，天線高度選擇等多方面起著重要作用。根據(jù)設(shè)計規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)K取4/3。實際Kz值隨微波站距（d0）長短而變化。見右圖：第19頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六等效地球半徑系數(shù)K氣象條件變化引起K值變化時，路徑余隙也發(fā)生變化。當(dāng)K變小時余隙亦變小，如果設(shè)計余隙過?。ㄎ⒉ㄌ炀€掛高過低），有可能出現(xiàn)阻擋現(xiàn)象，引起衰落如在刃形障礙下，K取最小值時余隙應(yīng)大于等于0，K=4/3時接收電平值不小于自由空間電平值；反射較強的，余隙應(yīng)在0.3F1（K=Min）~1.38F1(K=Max)之間。

第20頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六微波波束地面反射點

在微波接力通信中，地面反射的影響表現(xiàn)在，光滑地面或水面會把天線發(fā)出的一部分信號能量反射到接收天線，與主波（直射波）信號產(chǎn)生干涉，使電路傳輸不穩(wěn)定。第21頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六微波波束地面反射點在設(shè)計過程中，通常通過調(diào)整h1、h2來選擇反射系數(shù)相對小的地方作為反射點。反射波直射波RTh1h2C第22頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六微波波束地面反射點在計算d1時使用公式其中：第23頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六軍用地圖的使用認(rèn)識軍用地圖我們現(xiàn)在使用的軍用地圖是中國人民解放軍總參謀部測繪局繪制的。第24頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六軍用地圖的使用認(rèn)識軍用地圖軍用地圖的比例通常是1:5萬，也有1:10萬的，它是地形及地表物的精確描繪。軍用地圖分幅及編號以國際百萬分之一地形圖分幅為基礎(chǔ)，按經(jīng)緯度劃分。第25頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六軍用地圖的使用認(rèn)識軍用地圖在使用過程中，不得復(fù)制、不得丟失、不得隨意買賣……第26頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-名稱軍用地圖的名稱一般是用該張地圖的較大的城市、縣城名來命名的，例如：莎車縣。第27頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-要素符號顏色：黑：人工體

綠：植被要素

棕：地貌要素

藍：水系要素。定位點（符號中表示地物真實位置的部位）：有點的，在點上；幾何圖形，在其中心；底部寬大的，在底部中點；底部直角的，在直角中點；兩個圖形組成的，在下方中心。

第28頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-等高線高程相等并相連的各點形成的曲線稱等高線。（邊緣輪廓）設(shè)想一座山從低到高按相等高度一層層水平切開，將有許多截面，將截面的輪廓（邊緣）垂直投影到一個平面上，就形成一圈圈的等高線圖形，地圖根據(jù)這種原理顯示地貌的。

第29頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-等高線同一等高線上各點高度相等，并閉合成環(huán)。同一幅圖上等高線愈多，山愈高。同一幅圖上等高線間隔愈密，山愈陡；間隔稀，實地坡度緩。第30頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-等高線等高線彎曲形狀與實際地形相似例如等高線表示的山谷和山背、山頂和凹地、等高線無法顯示的特殊地貌。為了更形象的體現(xiàn)等高線，軍用地圖在兩條實線等高線之間用虛線表示1/2等高距第31頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-等高線第32頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-等高線第33頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-等高線第34頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-編號

我們先看看這樣的一個編號：F-48-118-甲EFG504948第35頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-編號

加了顏色的就是F-48-118F48第36頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-編號F48118甲乙丙丁

F-48-118-甲第37頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六編號在地圖中的位置軍用地圖的編號在的圖中有三個位置出現(xiàn)，頂上、左下角、右上角，它和圖名一起出現(xiàn)，便于查找。第38頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-編號軍用地圖的編號并不全是這種方式，比如說J48E018015。第39頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-導(dǎo)航欄

軍用地圖的左上角有一導(dǎo)航欄，它標(biāo)出了與該張地圖相鄰的8張地圖的圖名，這便于我們“順藤摸瓜”。半個堡興隆鎮(zhèn)什字路古城瓦亭隆德縣紅莊聯(lián)財?shù)?0頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-標(biāo)高

軍用地圖標(biāo)高是通過等高線標(biāo)注的。等高距一般為10米，也有20米的。184100第41頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-地物標(biāo)注

軍用地圖地物標(biāo)注種類繁多，這里講一講樹高的標(biāo)注。100184松ж0.128第42頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖－經(jīng)緯度

軍用地圖經(jīng)緯度標(biāo)注在邊框上，一格為1’，一張地圖經(jīng)度跨度15’，緯度跨度10’。如圖：韋州鎮(zhèn)的開始經(jīng)緯度為106°15‘與37°10'第43頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖－坐標(biāo)

軍用地圖坐標(biāo)系緯度坐標(biāo)為X，經(jīng)度坐標(biāo)為Y以1公里為一個單位。微波剖面圖繪制中需要的為XY坐標(biāo)。如圖：韋州鎮(zhèn)的開始坐標(biāo)為4115.7與18611

第44頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-磁偏角Q1為真北坐標(biāo)角，Q2為磁偏角。*磁子午線坐標(biāo)線真子午線Q1Q2第45頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-磁偏角

地球是圓的，所以Q1可能為正也可能為負。記錄時應(yīng)注意這一點。第46頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六認(rèn)識軍用地圖-磁偏角*磁子午線坐標(biāo)線真子午線Q1Q2*磁子午線坐標(biāo)線真子午線Q1Q2Q1為正Q1為負第47頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六經(jīng)緯度、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

軍用地圖的經(jīng)緯度與坐標(biāo)可互相轉(zhuǎn)換。通過經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為XY坐標(biāo)，滿足剖面圖繪制應(yīng)用要求。轉(zhuǎn)換中需注意經(jīng)緯度與XY坐標(biāo)的線是不平行的。

1：5萬的軍用地圖上2厘米為一個坐標(biāo)點，相當(dāng)與實際長度1公里。第48頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六經(jīng)緯度、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換中需要將經(jīng)緯度按度、分記錄。如圖：紅點的經(jīng)緯度為106°16.523‘37°10.842‘經(jīng)過換算其坐標(biāo)為：4117.4

18613.26第49頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六做剖面圖前的準(zhǔn)備工作軍用地圖直尺、鉛筆、橡皮讀圖記錄紙、繪圖紙站點資料(經(jīng)緯度、站名）第50頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六如何做剖面圖手動繪制剖面圖計算機輔助繪制剖面圖第51頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六如何做剖面圖－讀圖讀取數(shù)據(jù)時應(yīng)留意電波射束經(jīng)過的地形的特點：A類：山地、城市、地面粗糙、天線高差大。B類：丘陵地帶C類：平原D類：大范圍跨水面、海面

第52頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六手動繪制剖面圖第53頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六手動繪制剖面圖繪制剖面圖用紙第54頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六100如何做剖面圖－定點定點，是做剖面圖的第一步工作。根據(jù)GPS測試值將點描在地圖上。根據(jù)現(xiàn)場勘查資料，核查準(zhǔn)確性（如與路、樓房的相對位置第55頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六100換算為XY坐標(biāo)用GPS定站址：一張1/5萬地圖X軸方向為10分，Y軸方向為15分，各每格（非坐標(biāo)格）一分為60秒。再細分X軸方向為約37*秒(GPS讀數(shù))/60,Y軸方向為約32*秒(GPS讀數(shù))/60，確定站址后，即可讀出X,Y數(shù)值。松ж0.128第56頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六100如何做剖面圖－讀圖讀圖，是做剖面圖的重要工作。用直線連接兩點，按一定間隔讀出直線經(jīng)過的高度及地物類型站距長時，中間部分必須取點。松ж0.128第57頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六100通信方位確定站址，讀了X,Y數(shù)值后，就可以計算站距和通信方位。站距＝（d12+d22)1/2通信方位=tg-1(y2-y1)/(x2-x1)松ж0.128第58頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六天線高度確定近場區(qū)：微波天線的安裝位置應(yīng)避開天線四周的建筑物、廣告牌、各種高塔，遠處區(qū)：滿足余隙要求。避開地形地物對電波反射引起的干擾。饋線：應(yīng)使饋線長度最短、饋線轉(zhuǎn)彎和扭轉(zhuǎn)最少。

第59頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六手動繪制剖面圖根據(jù)所收集數(shù)據(jù)計算最佳天線高度調(diào)整天線掛高，使余隙滿足要求，對于刃形障礙，K=Kmin時，余隙可以為0，但要保證K=4/3時鏈路無衰減（接收電平不小于自由空間電平值）。考察反射點位置的地面反射系數(shù)、余隙，調(diào)整天線高度使電路工作在低次瓣。第60頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六手動繪制剖面圖繪制剖面圖第61頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六計算機輔助繪制剖面圖這是剖面圖繪制工具，把相應(yīng)數(shù)據(jù)填寫完畢后，按“生成剖面圖”就可以生成剖面圖，可以確定路由的通斷及天線掛高等數(shù)據(jù)第62頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六計算機輔助繪制剖面圖微波傳輸路由表－－－基礎(chǔ)數(shù)據(jù)第63頁，共71頁，2023年，2月20日，星期六計算機輔