微波通信系统设计实战培训讲义.ppt

1,通信工程 数字微波设计,2009年7月,2019/11/4,2,一、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 三、天线系统配置原则 四、微波频率规划 五、勘察设计实例,提纲,提纲,2019/11/4,3,一、数字微波传输产品结构 1.频段覆盖范围 2.可选传输容量 3.机械结构,一、数字微波传输产品结构,2019/11/4,4,频段覆盖范围(2-38GHz),1,2GHz频段（1.7-1.9GHz; 1.9-2.3GHz; 2.4GHz; 2.49-2.69GHz) 5GHz频段（4.4-5.0GHz; 5.8GHz) 6GHz频段（5.925-6.425GHz; 6.430-7.110GHz) 7GHz频段（7.125-7.425GHz; 7.425-7.725GHz) 8GHz频段（7.725-8.275GHz; 8.275-8. 5GHz; 8.50-8.75GHz) 11/13GHz频段（10.7-11.7GHz; 12.75-13. 25GHz) 15/18GHz频段（14.50-15.35GHz; 17.7-19.7GHz) 23/26/38GHz频段（21.2-23.6GHz; 24.5-26.5GHz; 37.0-39.5GHz),一、数字微波传输产品结构,2019/11/4,5,可选传输容量,2,PDH：1E1（2.048Mb/s）、2E1(2 x 2.048Mb/s)、4E1(4 x 2.048Mb/s)、 8E1(8 x 2.048Mb/s)、16E1(16 x 2.048Mb/s)、 E3+2E1(34.368Mb/s + 2 x 2.048Mb/s)。 SDH：STM-1(155.52Mb/s或63 x 2.048Mb/s)、N x STM-1(N x 155.52Mb/s)。 LAN：10BASE-T、100BASE-T,一、数字微波传输产品结构,2019/11/4,6,机械结构,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： a、全室内(Full-Indoor)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/次干线的永久微波通信电路。 b、 室内/室外(Indoor/Outdoor)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，最适合移动通信网基站之间的通信通道链接。 c、 全室外(Full-Outdoor)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、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。,一、数字微波传输产品结构,2019/11/4,7,一、数字微波传输产品结构,机械结构,3,直径1.2米，含天线的室外单元； 直径110mm抱杆式安装,室外系统,2019/11/4,8,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,机械结构,3,天线在塔上安装示意图,2019/11/4,9,一、数字微波传输产品结构,机械结构,3,155M复用接口 中频电缆及接头 电源逆变器,SDH室内系统,PDH微波的室内单元是直接落地2M信号。,2019/11/4,10,微波传输应用环境,1,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。 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： A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。 C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。,二、微波工程建设应考虑的系统问题,2019/11/4,11,微波传播断面应尽量选择A型、B型，避免或尽量减少C型和D型。 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（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、楼层和楼顶等）。,2019/11/4,12,微波设备类型的选择,2,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：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 N x STM-1：大微波 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。频率申请原则如下： A.传输距离大于20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10GHz以下微波频段，如：2G、4G、5G、6G、7G、8G等频段。 B.传输距离在5 - 20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10GHz以上微波频段，如：11G、13G、15G、18G等频段。 C.传输距离在0 - 5公里宜选择23GHz以上微波频段，如：23G、26G、38G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选用扩频微波设备，微波频率为2.4G、5.8G频段。 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。 全室内(Full-Indoor)型 室内/室外(Indoor/Outdoor)型 全室外(Full-Outdoor)型,二、微波工程建设应考虑的系统问题,2019/11/4,13,系统建设成本,3,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。,二、微波工程建设应考虑的系统问题,2019/11/4,14,系统干扰考虑,4,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电磁环境做详细的调查了解。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。 在微波频段划分时，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，首先考虑充分利用地形、线路转折角、分支角、极化方式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,2019/11/4,15,天线系统配置原则,1,微波天线的主要电气参数包括：天线增益（dBi）、前后比（F/B）、半功率角、驻波比 微波天线的主要机械参数包括：天线口径（m）、天线重量（kg）、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、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。 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微波天线。,三、天线系统配置原则,2019/11/4,16,三、天线系统配置原则,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。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。,天线最直接的参数,微波天线的主要电气参数,2019/11/4,17,前后比 前后比即天线后向(180 30 的范围内)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.前后比低的天线,天线后瓣有可能产生越区覆盖,导致切换关系混乱,产生掉话.一般来说,前后比在1845dB之间,工程中一般应选用前后比为30dB的天线。,三、天线系统配置原则,微波天线的主要电气参数,2019/11/4,18,三、天线系统配置原则,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（HPlane Half Power beamwidth）:(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（VPlane Half Power beamwidth）:（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覆盖范围。,微波天线的主要电气参数,2019/11/4,19,三、天线系统配置原则,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,2019/11/4,20,微波频率规划,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13GHz、15GHz；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，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。,四、微波频率规划,2019/11/4,21,五、勘察设计实例,1、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 3、画图、预算、编制说明,2019/11/4,22,5.1勘察,1、常规勘察内容：机房平面图、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,2019/11/4,23,I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,2019/11/4,24,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。,2019/11/4,25,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,2019/11/4,26,5.2计算和预测链路的通道、配置设备,1、电路通道技术条件表 (站距、经纬度、反射点位置、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),2019/11/4,27,5.2计算和预测链路的通道、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。,2019/11/4,28,5.2计算和预测链