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微波系统基础知识 宋ongwei0325 目录 一 微波基础知识二 产品介绍三 工程应用 一 微波基础理论 1 数字微波通信是什么2 数字微波传输的特点3 微波的传输方式4 微波传播的极化特性 1 数字微波通信是什么 微波是指波长为1m 1mm 即频率从300MHz 300GHz范围内的电磁波 微波通信就是利用微波作为载体来携带信息并通过空间电波进行传输的一种无线通信方式 当携带的信息是模拟信号时称为模拟微波 携带的信息是数字信号时称为数字微波通信数字微波是数字通信与微波通信的结合模式 以微波作为载体 传送取值 或状态 是离散的 可数的脉冲形式信号的基带数字信号 2 数字微波传输的特点 1 抗干扰能力强 线路噪声不累积由数字通信原理得知 数字信号是可以再生的 因此数字微波通信中的中继站大多采用再生中继方式 只要中继站接收到的信号干扰没有大到对信吗判决产生影响的程度 经过判决识别后 就可以把干扰清除掉 再生出与发端一样的干净波形 向下一站转发 正是数字信号的再生使数字微波中继通信的线路噪声不逐站积累 但必须指出的是 一旦干扰对数字信号造成了误码 那么在以后的传输过程中被纠正过来的可能性很小 因此误码是逐站累积的 2 数字微波传输的特点 2 保密性强数字微波中继通信的保密性强表现在两个方面 一是数字信号易于加密 除了在设备中已采用扰码电路外 还可以根据要求加入相应的加密电路 二是微波通信中使用的天线方向性好 因此偏离微波射线方向是接收不到微波信号的 2 数字微波传输的特点 3 便于组成数字通信网数字微波通信系统中传输的是数字信息 便于与各种数字通信网相连 并且可以用计算机控制各种信息的交换 2 数字微波传输的特点 4 设备体积小 功耗低数字微波中继通信设备体积小 功耗低的主要表现在两个方面 一是因为传输的是数字信号 所以设备中大量采用集成电路 使得设备的体积变小 电源的损耗降低 二是数字信号的抗干扰能力强 这样就可以减小微波设备的发信功率 从而使功放体积变小 功耗降低 2 数字微波传输的特点 5 占用频带宽数字通信比模拟通信占用的信道频带宽 以电话通信为例 一路模拟电话通常占用4kHz带宽 而一路数字电话 速率为64kbit s 在理想情况下至少需要32kHz的传输带宽 这是模拟电话带宽的8倍 因此在同等传输带宽的情况下 数字微波通信系统的传输容量要小于模拟微波通信系统 目前随着新的调制技术的发展以及频带压缩技术的应用 数字微波通信系统的这一不足正在得到改善 3 微波的传输方式 1 地面波传播电波沿着大地与空气的分界面传播 3 微波的传输方式 2 直射波传播 到达接收点的电波有两路 一路是经地面反射后到达接收天线的地面反射波 另一路是由发射天线直接到达接收天线的直射波 后者也叫视距内的直射空间波 3 微波的传输方式 3 空间波传播 电波离开天线后 射向高空传播 经过大气上空电离层的反射 折回到接收点 当频率很高时 射向电离层的电波将穿越电离层 去而不返 3 微波的传输方式 4 散射传播 电波离开反射天线后 当遇到低空大气层或电离层中的不均匀介质时 发生散射 其中只有一部分电波到达接收点 4 微波传播的极化特性 无线电波是由随时间变化的电场和磁场所组成 电场和磁场相互依存 相互转化 形成统一的时变电磁场体系 时变电磁场以波动的形式在空间存在和运动 因此称为电磁波或无线电波 无线电波具有一定的极化特性 所谓波的极化就是指电场矢量E在空间的取向 无线电波有三种不同的极化形式 4 微波传播的极化特性 1 线极化 指电场矢量E的端点随时间t的变化轨迹保持在一条直线上 若这条直线与地面平行 则称为水平极化 若与地面垂直 称为垂直极化 水平极化和垂直极化是彼此相互正交的两个函数 如图所示 4 微波传播的极化特性 2 圆极化 指电场矢量E的端点随时间t的变化轨迹为一个圆 从垂直于传播方向的任意固定平面上向传播方向观察 若电场矢量E的旋转变化方向为顺时针 称为右旋极化 反之 称为左旋极化 左旋极化和右旋极化是两个彼此正交的函数 4 微波传播的极化特性 3 椭圆极化 是极化波的一般形式 线极化波和园极化波都可以看做是椭圆极化波的特殊形式 二 产品介绍 1 京信微波设备的组成2 京信公司目前有哪些微波产品 1 京信微波设备的组成 京信数字微波传输系统由 室外单元 ODU 室内单元 IDU 天线 中频电缆组成 其中 ODU用来变频及放大 IDU用来数据处理和调制解调 天线负责微波信号的接收和发射 中频电缆负责室外单元 ODU 和室内单元 IDU 之间的信号连接 1 京信微波设备的组成 一跳京信数字微波系统组成框图如下 ODU IDU IDU ODU 2 京信公司目前微波产品介绍 PDH系列 室内型 8E1 17E1 32E1 室外型 17E1 SDH系列 室内型 STM 1 ADM 室外型 STM 1 IP微波系列 室内型 17E1 IP混传 32E1 IP混传 34M纯IP 100M 155M 165M纯IP 室外型 100M纯IP 300M一体化 PTN微波 100M 700M一体化 微波XRRU GSM WCDMA CDMA 以上几类业务的微波设备可以根据当地无委的频率分配 可以工作在7 8 11 13 15 18 23 26GHz频段 1 PDH系列微波产品 PDH系列传输容量丰富 涵盖了目前所有PDH应用空间 包括4E1 8E1 17E1 32E1和64E1 8E1系列典型产品 室内机型 17E1系列典型产品 室内机型 1 PDH系列微波产品 PDH系列微波产品主要特点有1 可变容量型 具有容量可变功能 结构紧凑 用户通过软件设置容量 操作简便2 全能型 可以支持1 0设备平滑升级到1 1设备 结构紧凑3 中继型 拥有了中继连接以及交叉切换的功能 革新了微波传统的中继方式4 高密度型 提供高密度E1端口 可直连更多数量的用户E1接口5 室外型 针对无机房应用 全密封外壳可耐受严酷的室外工作环境 结构小巧紧凑 2 SDH产品系列 为适应不断增长的数字传输需求 推出自主研发的MASELinkSDH大容量微波多业务传输平台平台设计 系列开发 支持多种业务类型不同业务模块更换 节省整机投资业务模块包括STM 1模块 ADM模块 纯IP模块 IP与E1混合模块等包括1 0无保护和1 1有保护两种系统配置 为客户提供可靠灵活的无线传输解决方案 目前推出的SDH系列典型产品有 1 STM 1型 标准STM 1接口 很好的和其他SDH光网设备互通 满足ITU G 703标准 标准再生段开销处理 复用段告警透传 不影响其他光网的线路保护 2 集成型 在STM 1传输功能上 集成了TM ADM的功能 功能强 投资小 3 IP系列产品 京信的IP系列产品有 纯IP系列和E1 IP系列两大类纯IP系列产品 可以提供从8M 300M不同容量的IP数据传输 E1 IP系列产品 提供不同容量的E1数据和IP数据的混合传输 其中E1数据和IP数据共享其带宽 4 微波GRRU系列产品 在光纤资源缺乏的覆盖场景 采用大容量数字微波传输GRRU业务 与我公司的GRRU 1022型GSM数字射频拉远系统一起 为移动运营商提供采用无线传输手段来完成信号覆盖的解决方案 实现有线传输链路的备份和替代 三 工程应用 1 数字微波设备的主要应用场景2 在工程设计中常用到的 计算自由空间损耗 天线增益 接收电平储备量及中断概率的计算公式3 数字微波系统的安装调试流程4 微波工程开通需要的测试工具 光纤 微波传输方式比较 微波应用方式 1 数字微波设备的主要应用场景 移动基站回程传输 在野外的移动基站在接收无线信号之后 要将信号回传到BSC以进入核心网进行传输 这个过程就叫做移动基站的回程传输 光网络补网 在传输光网络和BSC之间 由于地理位置等其他原因 不便于铺设光缆 则需要采用微波传输的方式 重要链路备份 在两个主要传输站点之间 为了防止在光缆断裂的情况下 将对信息传输的影响降到最低点 将微波传输作为光传输的一种备份 企业专网 由于某些特殊行业的限制 比如石油传输管道 或者电视信号在野外的中继 由于条件限制 不能铺设光缆 则需要采用微波传输 应急通信 在保障战备 抢险救灾 出现恐怖事件和通信网故障时 能临时 机动地提供应急服务的通信方式 2 在工程设计中常用到的 计算自由空间损耗 天线增益 接收电平储备量及中断概率的计算公式 自由空间损耗的计算 L0 32 4 20lgd 20lgf式中 d为站距 Km f为工作频率 GHz 天线增益的计算 Ga 10log10 D f c 2 式中 D为天线口径 m f为工作频率 Hz c为光速 m s 为天线效率 对抛物面天线而言 一般为0 5 0 7之间 接收电平储备量 F Pt G L Prth X式中 F为衰落储备 dB Pt为发射功率 dBm G为收发天线的增益之和 L为无衰落时的路径损耗 dB Prth为接收机门限接收电平 dBm X为允许的干扰恶化量 dB 3 数字微波系统的安装调试流程 3 数字微波系统的安装调试流程 1 把安装架固定在天线抱杆上 2 将天线固定在U型固定架上 3 确定天线的方位和极化方式和站型资料一致 4 将ODU安装在ODU安装架上 5 ODU的机壳接地 6 安装天馈避雷器并接地 7 安装IDU并作好接地 8 安装IDU和ODU的连接中频电缆并固定 9 检测供电和电源设备要求是否相符 10 做好各室外接头的防水 4 微波工程开通需要的测试工具 笔记本电脑 最好带有DB9串口 误码测试仪 CIT调测线 万用表 尖嘴钳 斜口钳 电烙铁 可选 焊锡丝 固定扳手 十字螺丝刀 一字螺丝刀 试电笔 安全带 内六角扳手 手电筒 点对点的典型配置 A站 B站 天线1副 ODU1台 IDU1台 中频电缆1根 天线1副 ODU1台 IDU1台 中频电缆1根 标准配置 低成本 适合于低端市场 高级配置 具有更多的容量选择 适合于高端市场 全室外配置 建设成本低 适合于低端市场及应急传输 大容量配置 传输容量大 适合于光网备份 3G准备及广电市场 对不同客户 推荐不同的配置 作为移