微波通信學(xué)習(xí)

微波通信學(xué)習(xí)菲涅耳區(qū)半徑為了更好的研究微波傳播的視通條件，需引入菲涅耳半徑的概念，其中第一菲涅耳區(qū)半徑是判斷微波視通的重要參數(shù)。TXRXPF1F2a1a2b2b1d1d2D第一菲涅耳區(qū)域(半徑=F1,N=1）第二菲涅耳區(qū)域(半徑=F2,

N=2）第一菲涅爾區(qū)是微波傳播電磁能量相對集中的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)如果沒有阻擋物，則將遵循自由空間傳播損耗的計算公司。設(shè)計鏈路時應(yīng)盡量消除F1區(qū)內(nèi)的阻擋。隨著菲涅爾區(qū)序號數(shù)的增大，接收點的場強(qiáng)以等差級數(shù)關(guān)系遞減。第一菲涅耳半徑F1可以通過下式計算得到：其中：f：頻率（GHz）d：路徑長度（km）d1和d2：收發(fā)兩個站點到路徑障礙物的距離（km）余隙在實際微波傳播路徑中，有時會受到建筑物、樹木、山峰等的阻擋，如果障礙物的高度進(jìn)入第一菲涅爾區(qū)域時，則可能會影響傳輸質(zhì)量。為了避免這種情況的發(fā)生，因此引入了余隙的概念。Md1d2Dh1h3h4h2h5h6ABhc必須保證微波鏈路無阻擋傳輸，微波鏈路要進(jìn)行視通勘測。視通的判斷條件：余隙大于第一菲涅耳區(qū)半徑的60%（hc>60%*F1），就能夠保證視通。折射電磁波在均勻介質(zhì)中傳播時電磁波是沿直線傳播，但大氣中溫度、濕度和氣壓隨高度變化而變化，大氣不再是均勻的傳播介質(zhì)，從而不同的大氣高度有不同的折射指數(shù)n，大氣可以認(rèn)為是由折射指數(shù)逐漸變化的許多薄層構(gòu)成。電磁波在不同層間傳播時就會產(chǎn)生連續(xù)折射現(xiàn)象，電磁波將因多次連續(xù)折射而使傳播軌跡發(fā)生彎曲，電磁波進(jìn)入不同折射率層的傳播示意圖如圖所示：微波在不均勻大氣中傳播時，將產(chǎn)生折射現(xiàn)象，大氣折射使得微波實際傳播路徑為曲線。反射光滑地面或水面會把天線發(fā)出的一部分信號能量經(jīng)過多徑反射到接收天線并對主波(直射波)信號產(chǎn)生干涉。反射波與主波進(jìn)行矢量迭加，其結(jié)果會使干涉合成波因相位和幅度不同而加大或減小，加之信道為時變信道，從而使傳播處于不穩(wěn)定狀態(tài).直線反射直線反射直線反射直線反射在鏈路設(shè)計時，要盡量減少反射波，如果有反射情況，則應(yīng)利用地形的起伏阻擋住反射波。

A類：山地（或建筑物密集的城市）

B類：丘陵（地面起伏較平緩）

C類：平原

D類：大面積的水面其中山地的反射系數(shù)最小，是最適合微波傳輸?shù)牡匦?，丘陵地區(qū)次之；電路設(shè)計時應(yīng)盡量避開水面等光滑的平面。衰落衰落(Fading)：指接收電平隨機(jī)起伏變化，即不規(guī)則的變化，忽大忽小，其原因是多種多樣的。如下為物理成因分類。衰落機(jī)理吸收衰落雨霧衰落閃爍衰落k型衰落波導(dǎo)型衰落衰落時間接收電平高低衰落對信號的影響快衰落慢衰落上衰落下衰落平衰落頻率選擇性衰落自由空間傳播衰落衰落自由空間傳輸衰耗自由空間損耗:A=92.4+20logd+20logf

(d單位為km，f單位為GHz)。d或f每增加一倍，損耗將增加6dB。功率電平PTX=發(fā)射功率G=天線增益A0=自由空間損耗M=衰落儲備PTX距離GTXGRX

PRX

A0M接收門限GdGfPRX=接收功率衰落儲備＝接收電平設(shè)計值－設(shè)備接收靈敏度(含電磁干擾的實際靈敏度)。要保證衰落儲備在鏈路預(yù)算的范圍內(nèi)，否則會影響鏈路的可用度。大氣吸收損耗大氣的吸收損耗主要是由空氣微粒散射和水汽吸收組成，而空氣微粒和水汽的吸收衰減主要與微波頻率、大氣溫度、水汽密度、大氣壓強(qiáng)、傳輸距離等參數(shù)有關(guān)。大氣對微波吸收曲線圖(dB/Km)1GHz7.5GHz12GHz23GHz60GHz0.01dB10dB1dB0.1dB統(tǒng)計表明大氣吸收對頻率在12GHz以下時，吸收小于0.1dB/Km，和自由空間衰耗相比，可以忽略。雨霧衰減在10GHz頻段以下，雨霧損耗并不顯得特別嚴(yán)重，對一個中繼段可能會引入幾個分貝。在10GHz以上頻段，中繼間隔主要受降雨損耗的限制。雨衰強(qiáng)度/雨區(qū):L[60mm/h]微波鏈路的衰落儲備有限。通常，鏈路衰落儲備的值要大于30dB。從上圖可以看出，對18G的微波信號，在雨量為60mm/h的情況下，傳輸5km的衰耗達(dá)40dB。為保證微波鏈路的可用度指標(biāo)，微波必須按照微波的網(wǎng)規(guī)文件安裝，不能隨意改變站點位置。K型衰落受大氣折射的影響，微波在傳播過程中，路徑實際上是彎曲的。大氣折射的最后效果可看成電磁波在一個等效半徑為Re的地球上空沿直線傳播。即Re=KR（R為實際地球半徑）。Rk>1正折射k=1無折射k<1負(fù)折射K值的實際測量平均值為4/3左右。但實際地段的K值和該地段的氣象有關(guān)，可以在較大范圍內(nèi)變化，影響視距傳播。多徑衰落PrimaryRayReflectedRayRefractedRayRadioRefractivityVsHeightWarm-ColdBoundaryLayerAirDensitySuperRefractiveLayer折射和反射導(dǎo)致的多徑衰落，將可能嚴(yán)重地影響鏈路的傳輸質(zhì)量。由于折射波，反射波，散射波等多途徑傳播，造成到達(dá)接收端有多條電波，這些電波合成引起嚴(yán)重的干涉型衰落。引起多徑衰落的原因很多：大氣不均勻、水面或光滑地面的反射等。所以在選擇路由時要盡量避免這些地形，不可能回避時一定要采用高低天線技術(shù)或采用空間分集技術(shù)等。頻率選擇性衰落頻率(MHz)接收功率(dBm)正常平坦選擇型衰落由于多徑衰落的影響，在長距傳輸或?qū)拵?yīng)用后，部分頻譜的衰落比較嚴(yán)重，導(dǎo)致有效儲備降低。波導(dǎo)型衰落波導(dǎo)型衰落示意圖

由于氣象條件的影響（例夜間地面冷卻，早晨地面被太陽曬熱，以及平靜的海面和高氣壓）會在某個大氣層中形成不均勻結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象稱為大氣波導(dǎo)。如果微波射線通過大氣波導(dǎo)，而接收點在波導(dǎo)層外，則接收點的場強(qiáng)除了直射波和地面反射波外，還有波導(dǎo)層邊界的反射波，形成嚴(yán)重的干涉型衰落，并往往造成通信中斷。波導(dǎo)型衰落的明顯特征，就是會出現(xiàn)極度的上衰或極度的下衰，具有快速衰落的特征。上衰時接收電平可能比正常設(shè)計值高出超過6dB，下衰時接收電平會出現(xiàn)比正常設(shè)計值低10~30dB或更大的深衰。頻率干擾

干擾總是存在的，并且在一定程度上隨著電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用而加劇。微波系統(tǒng)的頻率干擾，不僅可能來自于自己的網(wǎng)絡(luò)，而且可能來自于其它運營商的微波網(wǎng)絡(luò)。頻率干擾對微波鏈路質(zhì)量的影響，無法完全預(yù)知或完全排除。原因是，對其它微波網(wǎng)絡(luò)信息無法全面掌握，以及掃頻成本的原因，影響頻率干擾分析的質(zhì)量。頻率越高，站距越長，衰落越嚴(yán)重。夜間比白天嚴(yán)重，夏秋季比冬春季衰落頻繁和嚴(yán)重。白天在太陽光的照射下，空氣對流較好，夏季氣候變化快。晴天、無風(fēng)的天氣，容易形成多徑。大氣混合不均勻，容易形成大氣分層，且形成后不易消散。水上線路比陸地線路嚴(yán)重。水面線路反射系數(shù)大，水上大氣折射系數(shù)也大。平原線路比山區(qū)線路嚴(yán)重。因平原線路容易形成大氣分層現(xiàn)象，地面反射系數(shù)也較大。雨霧天氣對高頻微波影響大。頻率干擾問題難以完全避免。小結(jié)2024/10/416頻段覆蓋范圍(2-38GHz)12GHz頻段（1.7--1.9GHz;1.9--2.3GHz;2.4GHz;2.49--2.69GHz)

5GHz頻段（4.4--5.0GHz;5.8GHz)

6GHz頻段（5.925--6.425GHz;6.430--7.110GHz)

7GHz頻段（7.125--7.425GHz;7.425--7.725GHz)

8GHz頻段（7.725--8.275GHz;8.275--8.5GHz;8.50--8.75GHz)

11/13GHz頻段（10.7--11.7GHz;12.75--13.25GHz)

15/18GHz頻段（14.50--15.35GHz;17.7--19.7GHz)

23/26/38GHz頻段（21.2--23.6GHz;24.5--26.5GHz;37.0--39.5GHz)

一、數(shù)字微波傳輸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)2024/10/417可選傳輸容量

2PDH：1E1（2.048Mb/s）、2E1(2x2.048Mb/s)、4E1(4x2.048Mb/s)、

8E1(8x2.048Mb/s)、16E1(16x2.048Mb/s)、

E3+2E1(34.368Mb/s+2x2.048Mb/s)。

SDH：STM-1(155.52Mb/s或63x2.048Mb/s)、NxSTM-1(Nx155.52Mb/s)。

LAN：10BASE-T、100BASE-T一、數(shù)字微波傳輸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)2024/10/418微波傳輸應(yīng)用環(huán)境

1實現(xiàn)微波通信最基本的要求是具備良好的視通條件，即在A、B兩個通信站微波天線之間不能存在障礙物或地形凸起阻擋（特殊應(yīng)用除外）。因此確定最佳的微波天線掛高對微波傳輸系統(tǒng)通信質(zhì)量非常重要。

數(shù)字微波通信線路傳輸段的斷面類型可根據(jù)地形、氣候等電波傳播條件，可分為四種類型，其主要劃分條件應(yīng)符合下列要求：

A型：其斷面由山地、城市建筑物或兩者混合組成，中間無寬敞的河谷和湖泊。

B型：其斷面由起伏不大的丘陵地帶組成，中間無寬敞的河谷和湖泊。

C型：其斷面由平地、水網(wǎng)較多的區(qū)域組成。

D型：大部分跨越水面或海面的電路。

二、微波工程建設(shè)應(yīng)考慮的系統(tǒng)問題

2024/10/419系統(tǒng)建設(shè)成本

3工程建設(shè)成本包括：微波傳輸主設(shè)備（信道機(jī)、天饋系統(tǒng)）成本；輔助設(shè)備（通信終端、通信電源）成本、工程土建（征地、機(jī)房、鐵塔）成本、工程安裝調(diào)試費、工程設(shè)計費、工程運輸費等等。二、微波工程建設(shè)應(yīng)考慮的系統(tǒng)問題

2024/10/420天線系統(tǒng)配置原則

1微波天線的主要電氣參數(shù)包括：天線增益（dBi）、前后比（F/B）、半功率角、駐波比

微波天線的主要機(jī)械參數(shù)包括：天線口徑（m）、天線重量（kg）、天線安裝結(jié)構(gòu)

根據(jù)微波傳輸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、傳輸容量、傳輸距離、射頻頻率、地形氣候條件、天饋系統(tǒng)性能參數(shù)、分集方式及微波收發(fā)信機(jī)的各種性能參數(shù)來計算確定微波天線的口徑；

根據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及干擾計算分析情況來決定是否采用高性能微波天線或標(biāo)準(zhǔn)性能天線；

根據(jù)所使用的微波頻段、天線口徑、應(yīng)用地區(qū)及安裝場合等情況來決定所采用的微波天線的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如板狀天線或柵格天線、座式天線或掛式天線、分體天線或集成天線、進(jìn)口天線或國產(chǎn)天線。

總之，在電氣參數(shù)和機(jī)械性能能夠滿足微波傳輸標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡量考慮采用經(jīng)濟(jì)型的微波天線。

三、天線系統(tǒng)配置原則

2024/10/421五、勘察設(shè)計實例

1、實地勘察、測量、拍照2、計算和預(yù)測鏈路的通道、配置相關(guān)的設(shè)備3、畫圖、預(yù)算、編制說明2024/10/4225.1勘察

1、常規(guī)勘察內(nèi)容：機(jī)房平面圖、設(shè)備安裝立面圖、饋線路由圖、鐵塔示意圖、天線安裝位置、主設(shè)備安裝位置、取電端子、接地端子、時鐘端子；2、其它圖：整體