电力微波通信.docx

1.什么叫通信？通信系统的构成及作用是什么？通信就是互通信息。它是传送信息的工具相手段，不论是用有线通信，还是用无线通信，都是通过媒介将信息从一地传到另一地，实现两地各种情息的交换，都称为通信。任何一种通信系统方式的实现都包括信源、信道、变换器、反变换器和信宿等部分。它的一般通信系统模型可用图2l说明。2.什么是微波通信？其特点是什么？微波通信就是利用微波频段(波长为lm 1mm或频率为300MHz一300GHs范围的电磁波)的无线电波，把待传递的信息从一地传送到另一地的一种电信方式。微波通信是一种新兴的通信技术，近几十年来微波通信获得了迅速的发展和广泛的应用，原因是它具有一系列的实用特点和发展远景。近几年来，在我国电力系统通信中也得到了很大的发展。随着国民经济的发展和电力事业的发展，微波通信在电力系统通信中必将发挥更大作用。微波通信主要具有微波频带宽、中继传输方式、天线增益高、外界干扰小、通信灵活性大、投资见效快等特点微波通信技术已被各个部门广泛地应用。3.微波通信的方式有几种？ 微波通信的方式按照所采用的中继方式(也叫接力方式)不同，有地面微波中继通信、卫星微波中继通信和散射微波通信三种。4.什么叫自由空间传播？微波是一种电磁波，一般通称为无线电波，无线电波总是在实际的介质中传播的。我们常把在真空中进行的所谓“自由空间传播”这种理想情况作为研究实际传播问题的参考。因为大气和真空的电磁参量非常接近，如果忽略大气的折射，就可将大气视为一种近视于真空的均匀介质。这时，在大气中的传播就等效于自由空间传播。5.微波通信在电力系统的应用及作用是什么？ 随着电力系统生产和管理的现代化，对通信提出了大容量(以话路公里计)、高质量(用可靠性、稳定度衡量)和传输多种信息的要求。显然，作为电力系统通信中有线类的主要通信方式，输电线载波通信是远远不能适应的。微波通信是一种无线通信方式频带很宽，目前已使用的频段为300MHs300GHz通信容量很大，仅一个波道便可传送数以百计以上的电话和自动化信息。多波道运行时可传送的容量则更加可观。微波通信所传送的信息，几乎不受电力系统本身干扰的影响，故传输的质量较高。同时微波通信还具有同时传送电话、电报、图像、数据等多种形式信息的功能，因此，微波通信已在电力系统中获得了很大的发展和广泛的应用。6.多路通信如何实现？多路复用是指利用一条公共线路同时传输若干相互无关的信息。在传输多路电话时，由于每个话路频谱均在300一3400Hz范围，不能简单地混合在一起，为了各活路不互相干揽，必须把用户来的语言信号分别调制到各个不同的载频上，然后一个一个地依次排列起来，同时传输。到了收方后，先用滤波器分别把各个载频信号一个一个依次分开，再把语言信号从载频上解调下来送给各个用户。这种采用调制、解调的方法，使一个倍道同时传送多个信源的信息，通常称为信道复用，多路通信就是通过信道复用来实现的。7.频分时分的特点 常用的多路复用方式分为频分多路复用(简称频分制，FDM)相时分多路复用(简称时分制TDM)。频分制是使各路信号在同一线路中占用不同的频带(即在频率上正交)，将频带相同的各路信号通过调制，把它们分别搬移到不同频段，然后在同一信道上同时传输。模拟微波通信就是采用这种方式。时分制是使各路信号在同一线路中占用不同的时间(即在时间上正交)，将频带相同的各路信号，通过轮流抽样，让它们占用线路传输的不同时问，在同一信道上传输。数字微波通信就是采用这种方式。8.电平的定义是什么？在通信传输系统中电信号的大小通常用功率、电压或电流的相对值再取对数来衡量，这就是电平的概念。常用的电平单位有两个。一是以常用对数计算的分贝，符号是dB；另一个是以自然对数计算的奈培符号是NP，其定义式分别是式中 P1、P2，表示电路中任意两点的信号功率.9.什么是绝对电平什么是相对电平？两者的关系是什么？ 电路中任一点信号的功率、电压或电流与一标准功率、标准电压、标准电流值相比取对数，就称为绝对电平。 标准值的规定：在600欧姆电阻上消耗1mW功率作为标准功率P0；在600欧姆电阻R0上产生1mW功率P0时、电阻R0两端的电压U00.775V作为标准电压；流过电阻R0的电流I0129mA作为标准电流。 电路中任一点信号的功率、电压或电流值与同一电路中某一参考点的功率、电压或电流值相比取对数就称为相对电平，相对电平若末加注明、一般是指相对功率电平。两者之间的关系是：相对电平就是被测点绝对电平与参考点绝对电平之差。10.微波中继通信线路是如何组成的？线路上有几种类型的微波站？各类站使用的设备及其主要任务是什么？整个微波中继通信线路，由线路两端的终端站和线路中间的许多中继站组成。微波通信中继站设备的任务是完成微波信号的转发和分路，所以中继站又分为中间站、分路站和主站(或枢纽站)三种类型。(1)终端站：微波中继通信中的终端站的任务是把收到的信号通过调制为中频信号，再进行变频使其成为微波信号，通过天线发射出去，另一方面，终端站还要将接收到的微波信号，经变频后解调出对方送来的原信号，送往载波机或各个用户。终端站设备比较齐全一般应装有微波收发信机、中频调制解调器、终端设备(PCM)、分路滤波和波道倒换设备、多路复用设备以及监控系统等。终端站的特点是只对一个方向收发，全上全下话路。(2)中间站：中间站只完成微波信号的放大与转发（经变频、放大等处理后 出去）这种站的设备比较简单主要配置天馈线系统与微波收发信设备。中间站的特点是对两个方向实现微波转发，一般不能插入或分出信号，即不能上下话路。(3)分路站：在分路站可以分出和插入一部分话路。为了不增加信号噪声在分路站不必对整个群频信号进行解调或者调制，在分出话路时，由分路设备把需分出的话路群频信号滤出，然后对它们进行解调。在插入话活路时，先把这些话路调制到载波上，并滤出需要的边带再加到规定的群频信号中去。分路站的特点是可以上下部分话路。(4)枢纽站或主站；当线路中途要从几个方向分出和插入话路或多种信号时，要把整个超群信号进行解调，完成超群转接，这种中继站称为枢纽站(或主站)。11.简述微波中继通信系统的组成简图 对于一条微波中继线路而言它通常有两个端站，若干个中继站，中继站的数目取决于传输线路的传输距离。微波站是微波中继通信线路的基础，如图所示的是一个典型的微波中继通信线路的组成路由图。12.简述各种微波收发信机的功能和特点 微波发信机的任务是将被传送的信号对高频振荡进行调制，然后用微波频率将信号发射出去，完成这类任务的发信机有三种。 (1)直接调制式发信机。这种发信机是群频信号直接对振荡器进行调频，然后经馈线送到天线辐射出去(或经微波放大再输出)。直接调制式发信机的振荡源一般采用反射速调器，改变其反射极电压就可改变振荡频率，实现频率调制比较容易。这种方案结构简单经济，但速调管频率不稳定，调制线性差，很少采用。 (2)变频式发信机。这种方案是将群频信号调制到中频，经过放大后再和微波进行混频，得到微波调频波，然后经行波管放大输出，再由馈线送到天线辐射出去。它的中频调制器通常用变容二极管调频，可获得大的频偏。调制线性好，这种方法优点可以将调频微波发信机分成调制机和微波发信机两个独立部分，使终端站和中间站所用的微波收发信机设备完全一致，可用于大通信容量和长距离的干线通信系统。所以，这种方案现在被广泛应用。 (3)倍频式发信机。这种方案是将群频信号调制到几十兆赫的频率，然后用倍频器将频率提高到微波工作频率。此方案由于倍频次数多，而频率偏差也随倍频次数增大，因此很难保证频率稳定度指标要求，所以只用于小路数的通信。 微波收信机的任务是将收到的微波信号变换成中频信号并放大到一定的电平。如果是电话调频信号，则送到电话机架解调出群频信号，一般均采用外差式收信机。这种方案有很大的优越性，因中频放大，可使增益高，失真小。终端站和中间站可采用相同的微波收信设备。只是中间站无解调部分。13.微波中继通信系统总体指标是什么？ (1)传输效率：它是反映通信系统传输信号在数量方面的能力，常用给定信道的传输容量(即路数)来表示。在传输数字信号时，则常用传输数码的速率，即每秒多少比特来表示。 (2)传输速度：它是指通信系统传递信息的速度。“快”就成为一个愈来愈重视的指标，表明信息在网中转接的次数和转接的速度，它与转接方式的优劣密切相关。 (3)传输质量：它是反映通信系统传输过程中的抗干扰能力。一般用抗干扰性来衡量。噪声干扰的大小，通常用信噪比来表示，即信号功率与噪声功率的相对值，在微波通信中这是很重要的指标。 (4)经济指标：它包括站数，设备数量各站的其他投资维护检修是否方便、技术设备的标准化、系列化等。此外，还应考虑建设电路的经济价值全面地确定中继线路的经济效益。上述这四项指标中，最基本的是传输质量和经济指标。微波中继通信系统具体质量指标的项很多，都是为了实现和保证总体指标的。一般来讲除电路指标外还包括发信功率、接收灵敏度、噪声系统、振幅频率特性、相位频率特性、群时延特性、线性失真和非线性失真、频率稳定度、接口标准要求、环境要求等等。14.简述频率配置原则，二频制和四频制的缺点 频率配置应包括各波道的收发频率、收发本振频率。在选择频率配量方案时，最基本的原则是使系统内的干扰最小。一般考虑如下：(1) 为了避免发射信号为本身的接收机收到，收和发必须使用不同的频率；(2)多波道同时工作时，相邻波道间频率必须有足够的间隔，以免发生干扰；(3)频谱安排要紧凑，最经济地使用给定频段，(4)对于外差收信机，不应产生镜像干扰，即不允许某一波道的发信频率等于其他波道接收机的镜像频率； (5)因微波天线和天线塔等建设费用很高，多道系统要设法共用天线，所以选择频率配置方案应有利于天线共用，达到既经济又能满足技术指标。 不论二频制还是四频制都可能发生越站干扰。为了防止越站干扰，要求相邻的四个站不能选在一条直线上，第四个站也不能选在第一、第二两站连线的延长线上。我们在选择微波电路的路由时，应使l站与4站间的连线同1、4站电波射线的夹角，都大于天线的主瓣宽度。15.多波导频率配置的两种排列方案有什么区别？ (1)收、发频率相间排列方案。该方案收发频率距离较近，所以收倍和发信往往要分开天线，且每副天线几乎要在整个频段内匹配良好。(2)收、发频率集体排列方案。该方案收发频率之差可选得很大，在共用天线上有显著优点、每副天线只要求在半个频段内匹配良好，容易达到较高的指标，因而各国的微波通信几乎都采用收发频率集体排列方案。16.简述数字通信的特点数字通信的优点：(1)抗干扰能力强；(2)可采用再生中继实现高质量的远距离通信(3)可以很方便地与计算机连接；(4)灵活性高，能适应各种业务要求；(5)易于加密和解密；(6)适于集成化。数字通信的缺点；(1)占用频带宽；(2)要有集成技术为基础17.简述PCM 通信的基本过程 PCM通信的AD转换过程：每个话路的输入信号，先经过低通滤波器滤去不必要的高频成分然后以取样频率为8kHs的取样脉冲对输入信号进行取样，得到幅度上连续、时间上离散的脉冲幅度调制信号(PAM)，各路PAM脉冲信号再进行压缩、量化、编码，转换为二进制数字脉冲序列即PCM信号，通过微波信道传输到对方。 PCM通信的DA转换过程：接收端从微波信道收到的PCM信号经译码器解码后，还原为PAM脉冲序列然后经低通滤波器，恢复成各路话音信号、送至各话路接收端。18.写出我国高次群复接系列的传输速率标准和与之对应的PCM话路容量。我国采用的高次群复按系列的传输速率标准和与之对应的PCM话路容量为： 一次群(基群) 2048Mbs 30路 二次群 8448Mbs 120路 三次群 34368Mbs 480路 四次群 139264Mb5 1920路 五次群 622080 Mbs 7680路19.FXO,FXS接口如何配合使用？FXO(交换机局端接口)与FXS(交换机远端接口)需配合使用作为自动交换机用户线的延长线，FXO接口接交换机用户端口对端的FXS接口接电话机另外，FX0与FXS还可用作交换机之间的联网联接方法如下图。20. 4WEM接口在电力系统微波通信中主要用途是什么？ (1)作为交换机中继联网(2)传送远动模拟信号；(3)传送会仪电话信号。21.简述抛物面天线的原理与结构 抛物面天线是微波通信中目前使用最多的一种典型的反射面天线。微波中继通信中通常使用旋转抛物面天线，这是抛物面天线的一种类型。抛物面反射面能将位于它焦点处的点源发生的球面波反射形成平面波波束，因而具有强方向性，高增益和低损耗。结构：旋转抛物面天线的结构与探照灯类似，其结构由两部分组成；一是旋转抛物反射面，其形状是由抛物线绕其轴线旋转而成的，是由金属制成的反射镜；另一部分是安装在抛物面焦点的初级辐射器(又称馈源)，这是弱方向性天线，常用的是带反射圆盘的半波振子或小喇叭天线。为保持馈源与反射面之间的相对位置，要使用多根支架，馈源与馈线相连，由馈线传来的微波信号经馈源转换为初级辐射的球面电磁波投向抛物反射面，抛物面再将此球面波转变为平面波射向空间。 工作原理：旋转抛物面具有的对称性，因而对其特性的讨论可以简化为通过其轴线的平面上的抛物线问题。 位于焦点的点源辐射的球面波经抛物面反射就变为平面波，其波阵面就是垂直于抛物面轴线的平面。抛物面天线只能用于微波波段，因为微波的波长比抛物面的尺寸小得多，具有似光性，能够利用天线的上述几何光学性质。22.卡式天线和抛物面天线有什么区别，它的优点是什么？ 卡式天线具有旋转对称性，因此对其特性的讨论也可以简化为平面曲线的问题。卡式天线的特点，是放在抛物面顶点附近的馈源和副反射面双曲面组成的等效馈源来代替位于普通抛物面天线焦点处的馈源。由馈源发生的球面波就转换为沿轴向传播的平面波，从而形成方向性极强的辐射。与抛物面天线相比，卡式天线的主要优点为： (1)用两个反射面进行两次反射，改善丁主反射面的口面场分布提高了口面利用系数，改进了天线的工作性能； (2)馈源靠近主反射面的顶点，不仅架设维修方便而且大大缩短馈线的长度，降低了损耗相当于提高了增益； (3)等效抛物面的焦距比原抛物面焦距放大了M倍，因此，卡式天线以短焦距抛物面与双曲面的组合，实现了长焦距抛物面的性能，有效地缩短了天线的纵向尺寸； (4)馈源面对双曲面进行照射，经双曲面反射后的射线是散开的，返回馈源的能量极少，从而改善了馈源的匹配。23.天线有哪些基本参数？对微波天线有哪些要求？ 天线的基本参数有下列几种(1)方向性；(2)效率；(3)增益；(4)输入阻抗(5)频带宽度对微波天线总的要求是：足够的天线增益，良好的方向性与馈线匹配，波道间寄生耦合小，防卫度高还应具有一定的抗风强度和防冰雪措施。24.馈线有哪些类型？ 在微波中继通信中经常使用下面几种类型的馈线； (1)用于分米波段的同轴线，(2)用于厘米波段的有矩形波导、圆波导、椭圆波导和茧形波导。25.收信机告警，可能的故障部位有哪些？如何判别处理？收信机告警出现时表示收信机部分有故障发生或收信机输入微波信号中断。当一个波道的收信机出现上述告警时，不会引起通信中断，应及时用备件更换有故障的收待机。如果是由微波信号中断引起的，则更换备件后收信机依然告警且收信场强无指示或很低此时应通知对方站检查该波道发信机输出是否正常。如果没有问题，则应进一步检查两个站的波道分合路系统和天馈系统。26.跳群设备帧失步告警含义是什么？会出现什么后果？ 跳群设备帧失步告警表明本接收单元的收信部分帧同步未能建立，或本复接单元有故障。有两种告警情形：一种是闪烁告警，通常由电路严重误码引起；另一种是持续告警，大都是设备故障所致。在允许短时间中断通信的情况下，可将跳群设备自环来进一步加以判定。当帧失步告警时，本级复接单元的所有下级支路都将中断，对端站同一等级、路序的复接单元还会给出对局告警指示。27.什么是AIS告警？在什么条件下给出？AIS告警出现时表示本复接单元收到的信号为一全“1”码，这是上级设备(复接器或信道机)在收不到信号时，向下级设备发送的指示信号。检测到AIS信号并不表示本设备有问题，因此AIS告警信号是黄色的。 出现AIS告警时，应检查本站上级设备的收信部分是否正常、对端站发信部分有无告警以及整个收信链路有无中断。28.微波设备对环境的要求有哪些？温湿度应控制在什么范围内？机房环境的好坏是影响通信设备寿命的一个重要因素。机房要有防雷、防静电、防火、防水、防盗设施，要通风、防尘、防腐蚀，保持清洁，要有窗帘遮挡阳光，要有空调冬夏和霉雨季节要开启空调，使机房温度控制在530 c之间，湿度控制在5080之间。28.未说明微波功率计要接地良好？微波功率计测量频率范围可以从几十兆赫兹至几十干兆赫兹，功率范围从十几微瓦到几百微瓦，测量信号的频率很高，功率很小，外界环境干扰影响很大为了与外界电气很好地隔离，接地一定要良好，接地好起屏敝作用，这样可保证测试的准确性。29.为什么有些仪器要预加热？有些仪器对稳定度要求较高，往往与仪器本身的元器件参数、周围环境及仪器本身温度有很大的关系。仪器一加电就调整校准进行测试不正确，因为仪器内各种元器件加热时间短，还没有进入正常工作状态，稳定度及准确度受到很大的影响，所以仪器使用前必须加热1530min，等仪器各种元器件的工作参数稳定下来再调整校准仪器进行测试比较合适。30.何谓蓄电池的电动势、端电压、使用寿命？ 电动势：当外电路断开(即没有电流通过蓄电池)时，在蓄电池正、负极间的电位差，叫做蓄电池的电动势。电动势是引起蓄电池内外电路中产生电流的原动力。端电压：电路闭合时，蓄电池两极的电位差叫做蓄电池的电压，或叫端电压。使用寿命：蓄电池每充放电一次，叫做一次充放电循环。蓄电池在保证输出一定容量的情况下所能进行的充放电循环次数叫做蓄电池的使用寿命。这是蓄电池的主要性能指标之一。31.在电力系统中，接地按其目的可以分为哪几种？在电力系统中，接地按其目的可分为保护接地、过电压保护接地、工作接地和防静电接地四种。32.微波塔的接地