微波通信系统设计实战培训讲义V10

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1、数字微波设计数字微波设计20092009年年7 7月月1一、数字微波传输产品结构一、数字微波传输产品结构二、微波工程建设应考虑的系统问题二、微波工程建设应考虑的系统问题三、天线系统配置原则三、天线系统配置原则四、微波频率规划四、微波频率规划五、勘察设计实例五、勘察设计实例提提纲纲提纲提纲2023/9/2一、数字微波传输产品结构一、数字微波传输产品结构1.1.频段覆盖范围频段覆盖范围2.2.可选传输容量可选传输容量3.3.机械结构机械结构一、数字微波传输产品结构一、数字微波传输产品结构2023/9/2频段覆盖范围频段覆盖范围(2-38GHz)1 12GHz频段（频段（1.7-1.9GHz;1.9

2、-2.3GHz;2.4GHz;2.49-2.69GHz)5GHz频段（频段（4.4-5.0GHz;5.8GHz)6GHz频段（频段（5.925-6.425GHz;6.430-7.110GHz)7GHz频段（频段（7.125-7.425GHz;7.425-7.725GHz)8GHz频段（频段（7.725-8.275GHz;8.275-8.5GHz;8.50-8.75GHz)11/13GHz频段（频段（10.7-11.7GHz;12.75-13.25GHz)15/18GHz频段（频段（14.50-15.35GHz;17.7-19.7GHz)23/26/38GHz频段（频段（21.2-23.6GHz

3、;24.5-26.5GHz;37.0-39.5GHz)一、数字微波传输产品结构一、数字微波传输产品结构2023/9/2可选传输容量可选传输容量2 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或或63x2.048Mb/s)、NxSTM-1(Nx155.52Mb/s)。LAN：10BASE-T、100BASE-T一、数字微波传输产品结构一、数字微波传输产品结构

4、2023/9/2机械结构机械结构3 3考虑到微波设备的安装及运行维护的方便，微波产品分为三种类型的机械结构：考虑到微波设备的安装及运行维护的方便，微波产品分为三种类型的机械结构：a、全室内、全室内(Full-Indoor)型型一般应用在低频段、长距离、高可靠、固定使用的通信传输干线一般应用在低频段、长距离、高可靠、固定使用的通信传输干线/次干线的永久微波通信电路。次干线的永久微波通信电路。b、室内室内/室外室外(Indoor/Outdoor)型型一般应用在高频段、短距离、区域接入网通信传输微波电路。具有安装简单、搬迁方便等特点，一般应用在高频段、短距离、区域接入网通信传输微波电路。具有安装简单

5、、搬迁方便等特点，最适合移动通信网基站之间的通信通道链接。最适合移动通信网基站之间的通信通道链接。c、全室外全室外(Full-Outdoor)型型一般应用在高频段、短距离、单点接入的通信传输微波电路。具有体积小、重量轻、安装简单、一般应用在高频段、短距离、单点接入的通信传输微波电路。具有体积小、重量轻、安装简单、搬迁方便、毋需通信机房、节省工程投资等特点，最适合移动通信网微蜂窝基站扩容的通信电搬迁方便、毋需通信机房、节省工程投资等特点，最适合移动通信网微蜂窝基站扩容的通信电路。路。一、数字微波传输产品结构一、数字微波传输产品结构2023/9/2一、数字微波传输产品结构一、数字微波传输产品结构机

6、械结构机械结构3 3直径直径1.2米，含天线的室米，含天线的室外单元；外单元；直径直径110mm抱杆式安装抱杆式安装室外系统室外系统2023/9/2直径大于1.2米的天线一般尽量安装在较低的位置，并且需要做好斜撑一、数字微波传输产品结构一、数字微波传输产品结构机械结构机械结构3 3天线在塔上安装示意图天线在塔上安装示意图2023/9/2一、数字微波传输产品结构一、数字微波传输产品结构机械结构机械结构3 3155M复用接口复用接口中频电缆及接头中频电缆及接头电源逆变器电源逆变器SDH室内系统室内系统PDH微波的室内单元是直接落地2M信号。2023/9/2微波传输应用环境微波传输应用环境1 1实现

7、微波通信最基本的要求是具备良好的视通条件，即在实现微波通信最基本的要求是具备良好的视通条件，即在A、B两个通信站微波天线之间不能两个通信站微波天线之间不能存在障碍物或地形凸起阻挡（特殊应用除外）。因此确定最佳的微波天线挂高对微波传输系统存在障碍物或地形凸起阻挡（特殊应用除外）。因此确定最佳的微波天线挂高对微波传输系统通信质量非常重要。通信质量非常重要。数字微波通信线路传输段的断面类型可根据地形、气候等电波传播条件，可分为四种类型，其数字微波通信线路传输段的断面类型可根据地形、气候等电波传播条件，可分为四种类型，其主要划分条件应符合下列要求：主要划分条件应符合下列要求：A型：其断面由山地、城市建

8、筑物或两者混合组成，中间无宽敞的河谷和湖泊。型：其断面由山地、城市建筑物或两者混合组成，中间无宽敞的河谷和湖泊。B型：其断面由起伏不大的丘陵地带组成，中间无宽敞的河谷和湖泊。型：其断面由起伏不大的丘陵地带组成，中间无宽敞的河谷和湖泊。C型：其断面由平地、水网较多的区域组成。型：其断面由平地、水网较多的区域组成。D型：大部分跨越水面或海面的电路。型：大部分跨越水面或海面的电路。二、微波工程建设应考虑的系统问题二、微波工程建设应考虑的系统问题2023/9/2微波传播断面应尽量选择微波传播断面应尽量选择A型、型、B型，避免或尽量减少型，避免或尽量减少C型和型和D型。型。数字微波通信线路传输段的站距选

9、择应根据所选用微波设备的各项参数、所在地区的地形、气数字微波通信线路传输段的站距选择应根据所选用微波设备的各项参数、所在地区的地形、气候条件、天线高度、电波传播及所采取的技术措施等因素来确定。站距范围由几百米至上百公候条件、天线高度、电波传播及所采取的技术措施等因素来确定。站距范围由几百米至上百公里不等。里不等。在能够满足天线挂高和最大荷载要求的条件下，微波天线的安装方式可采用独立的微波天线塔在能够满足天线挂高和最大荷载要求的条件下，微波天线的安装方式可采用独立的微波天线塔（包括自立式铁塔、拉线式铁塔和水泥塔），亦可利用新、旧建筑物的物理结构（如墙壁、楼（包括自立式铁塔、拉线式铁塔和水泥塔），

10、亦可利用新、旧建筑物的物理结构（如墙壁、楼层和楼顶等）。层和楼顶等）。2023/9/2微波设备类型的选择微波设备类型的选择2 2微波设备类型的选择主要应考虑以下几个方面的因素：微波设备类型的选择主要应考虑以下几个方面的因素：传输容量：传输容量：不同传输段的容量是根据通信网络结构及业务需求和长远发展来考虑确定的：不同传输段的容量是根据通信网络结构及业务需求和长远发展来考虑确定的：4/8/16E1：简易小微波简易小微波NxSTM-1：大微波：大微波微波频率：微波频率：微波频率的选择应根据当地频率资源的使用情况由无线电管理委员会确定。频率申微波频率的选择应根据当地频率资源的使用情况由无线电管理委员会

11、确定。频率申请原则如下：请原则如下：A.传输距离大于传输距离大于20公里的我国南方地区或传输距离大于公里的我国南方地区或传输距离大于30公里的我国北方地区应选择公里的我国北方地区应选择10GHz以以下微波频段，如：下微波频段，如：2G、4G、5G、6G、7G、8G等频段。等频段。B.传输距离在传输距离在5-20公里的我国南方地区或传输距离在公里的我国南方地区或传输距离在5-30公里的我国北方地区宜选择公里的我国北方地区宜选择10GHz以上微波频段，如：以上微波频段，如：11G、13G、15G、18G等频段。等频段。C.传输距离在传输距离在0-5公里宜选择公里宜选择23GHz以上微波频段，如：以

12、上微波频段，如：23G、26G、38G等频段。等频段。在微波频率资源非常拥挤且申请频率困难的地区，或用于应急通信系统、临时过度通信系统可在微波频率资源非常拥挤且申请频率困难的地区，或用于应急通信系统、临时过度通信系统可选用扩频微波设备，微波频率为选用扩频微波设备，微波频率为2.4G、5.8G频段。频段。安装方式：安装方式：安装方式的选择应考虑微波传输电路的通信质量等级及现场的安装条件。安装方式的选择应考虑微波传输电路的通信质量等级及现场的安装条件。全室内全室内(Full-Indoor)型型室内室内/室外室外(Indoor/Outdoor)型型全室外全室外(Full-Outdoor)型型二、微波

13、工程建设应考虑的系统问题二、微波工程建设应考虑的系统问题2023/9/2系统建设成本系统建设成本3 3工程建设成本包括：工程建设成本包括：微波传输主设备（信道机、天馈系统）成本；辅助设备（通信终端、通信微波传输主设备（信道机、天馈系统）成本；辅助设备（通信终端、通信电源）成本、工程土建（征地、机房、铁塔）成本、工程安装调试费、工程设计费、工程运输电源）成本、工程土建（征地、机房、铁塔）成本、工程安装调试费、工程设计费、工程运输费等等。费等等。二、微波工程建设应考虑的系统问题二、微波工程建设应考虑的系统问题2023/9/2系统干扰考虑系统干扰考虑4 4采用无线传输方式必须要考虑好系统内、外的干扰

14、问题，才能保证系统的通信质量。微波通信采用无线传输方式必须要考虑好系统内、外的干扰问题，才能保证系统的通信质量。微波通信是无线通信方式之一，在微波工程设计阶段首先应对周围的是无线通信方式之一，在微波工程设计阶段首先应对周围的电磁环境电磁环境做详细的调查了解。初步做详细的调查了解。初步确定微波频率配置方案，并报请当地无线电管理委员会的审批。确定微波频率配置方案，并报请当地无线电管理委员会的审批。在在微波频段微波频段划分时，各级标准化组织已经充分考虑了不同频段之间的影响，基本排除了相互之划分时，各级标准化组织已经充分考虑了不同频段之间的影响，基本排除了相互之间的干扰问题。目前微波设备的技术水平和抗

15、干扰的能力均满足电磁兼容的标准要求。间的干扰问题。目前微波设备的技术水平和抗干扰的能力均满足电磁兼容的标准要求。对于同波段微波传输干扰问题，首先考虑充分利用对于同波段微波传输干扰问题，首先考虑充分利用地形、线路转折角、分支角、极化方式地形、线路转折角、分支角、极化方式来避来避免同频干扰问题（这是微波工程设计工程师必须考虑的问题），其次是充分利用同一波段内的免同频干扰问题（这是微波工程设计工程师必须考虑的问题），其次是充分利用同一波段内的不同波道来避免系统内干扰。不同波道来避免系统内干扰。二、微波工程建设应考虑的系统问题二、微波工程建设应考虑的系统问题2023/9/2天线系统配置原则天线系统配置

16、原则1 1微波天线的主要微波天线的主要电气参数电气参数包括：天线增益（包括：天线增益（dBi）、前后比（）、前后比（F/B）、半功率角、驻波比）、半功率角、驻波比微波天线的主要微波天线的主要机械参数机械参数包括：天线口径（包括：天线口径（m）、天线重量（）、天线重量（kg）、天线安装结构）、天线安装结构根据微波传输质量标准、传输容量、传输距离、射频频率、地形气候条件、天馈系统性能参数、根据微波传输质量标准、传输容量、传输距离、射频频率、地形气候条件、天馈系统性能参数、分集方式及微波收发信机的各种性能参数来计算确定微波天线的口径；分集方式及微波收发信机的各种性能参数来计算确定微波天线的口径；根据

17、传输网络的拓扑结构及干扰计算分析情况来决定是否采用高性能微波天线或标准性能天线；根据传输网络的拓扑结构及干扰计算分析情况来决定是否采用高性能微波天线或标准性能天线；根据所使用的微波频段、天线口径、应用地区及安装场合等情况来决定所采用的微波天线的机根据所使用的微波频段、天线口径、应用地区及安装场合等情况来决定所采用的微波天线的机械结构，如板状天线或栅格天线、座式天线或挂式天线、分体天线或集成天线、进口天线或国械结构，如板状天线或栅格天线、座式天线或挂式天线、分体天线或集成天线、进口天线或国产天线。产天线。总之，在电气参数和机械性能能够满足微波传输标准的前提下，尽量考虑采用经济型的微波天总之，在电

18、气参数和机械性能能够满足微波传输标准的前提下，尽量考虑采用经济型的微波天线。线。三、天线系统配置原则三、天线系统配置原则2023/9/2三、天线系统配置原则三、天线系统配置原则天线增益（天线增益（dBi）在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。窄，副瓣

19、越小，增益越高。天线最直接的参数天线最直接的参数微波天线的主要电气参数微波天线的主要电气参数2023/9/2前后比前后比前后比即天线后向前后比即天线后向(18030的范围的范围内内)的副瓣电平与前向最大波束电平之差的副瓣电平与前向最大波束电平之差.它表明了天线对后瓣抑制的能力它表明了天线对后瓣抑制的能力.前后比前后比低的天线低的天线,天线后瓣有可能产生越区覆盖天线后瓣有可能产生越区覆盖,导致切换关系混乱导致切换关系混乱,产生掉话产生掉话.一般来说一般来说,前前后比在后比在1845dB之间之间,工程中一般应选用工程中一般应选用前后比为前后比为30dB的天线。的天线。三、天线系统配置原则三、天线系

20、统配置原则微波天线的主要电气参数微波天线的主要电气参数2023/9/2三、天线系统配置原则三、天线系统配置原则半功率角半功率角天线半功率角就是指天线覆盖范围中功率下降一半这个范围的天线角度。半功率角可以可以看成天线主要的覆盖角度。水平平面的半功率角（HPlaneHalfPowerbeamwidth）:(45,60,90等)定义了天线水平平面的波束宽度。角度越大,在扇区交界处的覆盖越好。垂直平面的半功率角（VPlaneHalfPowerbeamwidth）:（48,33,15,8）定义了天线垂直平面的波束宽度。垂直平面的半功率角越小，偏离主波束方向时信号衰减越快，在越容易通过调整天线倾角准确控制

21、覆盖范围。微波天线的主要电气参数微波天线的主要电气参数2023/9/2三、天线系统配置原则三、天线系统配置原则驻波比驻波比驻波比全称为电压驻波比。在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发信机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰汇合发生驻波。SWR=R/r=(1+K)/(1-K)反射系数K=(R-r)/(R+r)驻波比总是大于1的。微波天线的主要电气参数微波天线的主要电气参数2023/9/2微波频率规划微波频率规划1 1微波频段的选择应根据系统传输容量、通信网规划（近期、远期），并结合已建通信线路的现微波频段的选择应根据系统传输容量、通信网规划（近期、远期），并结合

22、已建通信线路的现状和当地实际条件综合考虑。比如目前在状和当地实际条件综合考虑。比如目前在GSM系统中使用最多的微波频段为系统中使用最多的微波频段为13GHz、15GHz；在频率资源比较拥挤的地区（如北京市区）已经使用；在频率资源比较拥挤的地区（如北京市区）已经使用18GHz、23GHz；在市郊、农村或山区，；在市郊、农村或山区，由于传输距离比较长，因此应考虑使用由于传输距离比较长，因此应考虑使用7GHz、8GHz。在实际的通信网络中，射频波道的配置及极化设置原则上应尽可能降低系统可能出现的射频干在实际的通信网络中，射频波道的配置及极化设置原则上应尽可能降低系统可能出现的射频干扰，减少射频波道的

23、使用数量及种类，提高频率资源的利用率。该部分工作由网络设计工程师扰，减少射频波道的使用数量及种类，提高频率资源的利用率。该部分工作由网络设计工程师结合实际电路的路由转折角等因素提出规划方案，请当地无线电管理委员会审批确定。结合实际电路的路由转折角等因素提出规划方案，请当地无线电管理委员会审批确定。四、微波频率规划四、微波频率规划2023/9/2五、勘察设计实例五、勘察设计实例1、实地勘察、测量、拍照、实地勘察、测量、拍照2、计算和预测链路的通道、配置相关的设备、计算和预测链路的通道、配置相关的设备3、画图、预算、编制说明、画图、预算、编制说明2023/9/25.1勘察勘察1、常规勘察内容：机房

24、平面图、设备安装立面图、馈线路由图、铁塔示意图、天线安装位置、主设备安装位置、取电端子、接地端子、时钟端子；2、其它图：整体府视图、I视图、微波路由图、天线挂高图、频率分配图、剖面图、系统图2023/9/2I视图：表示天线安装在哪个平台，离地高度，对准的方向，馈线的布放路由等2023/9/2俯视图：表示天线安装在塔上哪个支撑脚、朝向的方位、馈线路由等。2023/9/2拍照：把天线方向上的环境拍下来；如果是山或大建筑物，需把视线上的大约距离、山或楼的高度，记录下来民宅山丘2023/9/25.2计算和预测链路的通道、计算和预测链路的通道、配置设备配置设备1、电路通道技术条件表(站距、经纬度、反射点

25、位置、安装高度、断面情况等)2、电路质量指标预测表(按距离、频点，配置增益天线，考量瞬断率指标和传输信号储备)2023/9/25.2计算和预测链路的通道、计算和预测链路的通道、配置设备配置设备注意反射点位置是否为湖泊、海面，若是的话通过调整天线的高低解决，或采用空间分集。2023/9/25.2计算和预测链路的通道、计算和预测链路的通道、配置设备配置设备配置的瞬断率必须小于系统分配的指标2023/9/2微波传输剖面图微波传输剖面图这两条线不能经过水面这两条线不能经过水面2023/9/25.3预算、配置预算、配置表三预算应该包含的安装内容；如果厂家交钥匙方式需注明2023/9/25.4说明说明1、说明中最重要的部分是铁塔对天线承重的要求说明，需要把本期配置的天线直径、质量、风扭力等参数描述清楚，要求局方委托建筑专业核实。2、对本项目采用的频率、保护方式需要数据描述。3、验收指标可以参考光传输设备的各项指标。2023/9/2THANKS谢谢谢谢!2023/9/2