微波工程设计常用知识手册(2)

2020-05-24 09:54

微波规划设计手册

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记录一点,一般此点选择在坡度性质(+/-)的改变点;坡度变化率较快(慢)时相邻点间的距离取0.2km(取至3KM或更长)左右记录一点;以上记录就是各中继段的原始记录。根据这一记录就可以在微波中继剖面图上,作出本中继段的传输剖面图。按此同样的做法,可以作出工程全部各段剖面图 。剖面图在工程中也常称为断面图。

②、中继段剖面起始点的海拔标高即为微波站铁塔(或铁架所在楼房)的地面标高。剖面图纸中的最高和最低点,由记录的剖面数据中的考虑增设铁塔以后的高度为最高,以剖面记录中的最低为图纸的最低点考虑,这样以保证剖面数据全都反映在图中。

1.2.2 电路站距的计算公式

设:中继段的两端发收两点的代号分别为T站和R站; T站和R站间的站距为L(km)

情况一:当各点的座标(在1/5万地形图上的平面直角坐标,座标单位为km;)分别为:T站[YT、XT、];B站[YR、XR、]时的计算公式为: LT-R(km)=[ (YR-YT)2+( XR- XT)2]1/2………..(1-1)

情况二:当各点的座标(在1/5万地形图上的经纬度坐标,坐标单位为度;)分别为:T站[Y

、,

T、X’T、];R站[YR、X’R、]时的计算公式为:

LT-R(km)=[ COS-1[COS(Y’R-Y’T)]×COS( X’R- X’T)] ×6370×π/180…….(1-2) 式中:YT、XT、---表示T点在平面直角坐标系中的横坐标和纵座标。 Y

、‘

T、X’T、---表示

T点在平面直角坐标系中的经度坐标和纬度座标。

1.2.3 自由空间衰减的计算(注:以下都以平面直角坐标的情况来计算)

即点对点的自由空间衰减的计算公式: LT→R=20lg(4πL/λ)……………………(1-3)

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上式中:

LT→R---为任意两个可直接视通点T和R间的自由空间衰减(单位为dB)。 L-------为视通点T和R间的距离。(单位为Km)

λ------为传播电波的波长(单位为米)。它对应的频率为(单位为Hz) 上式(1)常改写为 LT→R=32.5+20lgfMHz+20lgLkm

=92.5+20lgfGHZ+20lgLkm……………(1-4) 上式中:

fMHz, fGHZ-------这里的频率单位分别为MHZ、和GHZ L-------这里的站距单位为km

1.2.4 确定天线高度和中继电路与余隙

非平滑或水网地带情况的计算: A、计算中继电路余隙

根据在当地了解的城市建设发展规划情况,对微波的收发天线各试探性的假定一个高度hT和hR

代入下面的余隙公式计算,

H=[(hT×d2+hR×d1)/d]-hs-(d1×d2)/2ak………….(1-6) 式中:

H—为中继剖面中,发收两点间射线中心线在障碍点上方的传播余隙;单位为米。 hT——为中继剖面中,发端天线T中心的海拔高度;单位为米。 hR—为中继剖面中,收端天线R中心的海拔高度;单位为米。 d1——为中继剖面中,发端天线T至障碍点的水平距离;单位为米。 d2——为中继剖面中,收端天线R至障碍点的水平距离;单位为米。 d—d=d1+d2.

a----为地球等效半径,单位为米。

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k----为地球等效半径系数,正常传播情况下k=4/3。

hs—为微波中继剖面中,障碍点顶端的海拔标高;一般在图中无树木的地方要考虑另加3米灌木杂草高度的余量;有树时也要根据出图日期,考虑一定的生长余量;单位为米。

〖说明〗

剖面中的障碍点HS (在天线高度尚未定出之前,可以粗略的选择在天线开口的近区(以天线开口处起计在大于17.1D2/入的距离以外)的任何地方(前式中:D为天线开口直径,入为微波信道中心频率对应的工作波长,都以米计),使电路传输余隙最小的海拔最高点,即为中继段剖面上的障碍点,其海拔标高以hs表示,(单位以米计)。

B、余隙的标准

余隙要求 K值 障碍物类型 刃型 平滑地面及其他 〖说明〗:

m=1,2,3…为干涉瓣号,满足K=KMIN余隙条件下,m应取可能的最小值,以尽量避免在K=4/3时工作在高次瓣;H0=(1/3)1/2(λd1d2/d)1/2=(λd1d2/3d)1/2=(1/3)1/2F1 (式中F1即为中继电路的第一费涅尔区半径)。这里提到的干涉瓣是指在微波传输的过程中,发端发出的电波信号经过地面或大气中的不均匀层反射后,在接收端收到的信号将随天线的接收高度的逐步升高,接收信号点平将周期性的变化,这个周期性随高天线度变化用曲线作出,将是依高度有规律的干涉瓣,按干涉瓣依高低由低到高给它分别编定一个代号这就是这里的m=1,2,3…干涉瓣号。

C、计算结果

H≥0.5H0 H0(6m-5)1/2≤H≤H0(6m-1)1/2 KMIN H≥0 4/3 H≥H0 说明 K:等效地球半径系数; KMIN:0.1%所对应的统计K值; H0:自由空间余隙; 7

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当计算结果的H满足上述的余隙标准要求时,中继电路的传播空隙就合符设计要求;此时假定的天线高即为需要的天线高度。

当H不满足上述的余隙标准要求时,将重新假定hT和hR,重新假定中继剖面两端的天线高度,再重新按上述公式计算,直到H 满足上述标准为止,此时采用的hT和hR即为所求的天线高度。

(2)、按平滑或水网地带情况计算

此种情况的计算思路是:反复假定天线的高度hT和hR,同时控制天线的高度使电波在K=KMIN和K=4/3时,使在地面的反射点位置在KMIN至4/3的变化过程中,始终落在靠近中继段较低天线一端的地面上,从而达到减少地面的反射,使接收电平变化很小,达到稳定接收点平的目的。在具体的电路中站距仅有仅有几公里时,根据经验可以不作此计算,可以仅仅考虑有足够的余隙即可满足设计要求。具体计算反射点的办法如下。

利用下面的公式和“求反射点参数的图表”计算

C=(hT-hR)/(hT+hR) (假定hT>hR)...............(1-7) M=d2/(4ak)(hT+hR)……………………................(1-8) 式中:

C和m为中间参数

hT,hR为收发天线的海拔高度(单位为米) C和m,查“求反射点参数的图表”得b 利用下式得d1或d2

d1=d(1+b)/2................................(1-9) d2=d-d1…………………………………...(1-10)

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c参数1.00.90.80.40.70.60.50.40.30.20.10.10.20.90.80.70.60.5b0.3b参数00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 求反射点参数的图表1.0m参数

当反射点的位置在K=KMIN和K=4/3时,假定的天线高度满足余隙的要求时此天线高度即为所求。

当前述办法假定的天线仅能满足K=KMIN 的条件时,就必须考虑采用空间分集来克服由于地面的反射给中继电路带来的不稳定性。空间分集的天线间距的计算方法将在下面介绍。

1.2.5 空间分集的间距ΔH的计算

当传输的中继电路地面为多水网湖泊地面,其反射系数φ≥0.7时,电路要考虑 采用空间分集,其计算办法如下: (1)、计算K=Kmin时的天线高度

按一般电路计算在保证K=Kmin时,在电路障碍点或反射点处,保证有足够余隙前提下计算出的对应天线高度hT和hR (单位为米) (2)、考虑此段的衰落类型分别计算 以克服K型衰落时

a) K=4/3时: ΔhR=(75×d)/(f(hT-hS-d2T-反/17))(m)…(1-11) b) K=∞时:ΔhR=127×d/(f×(hT-hS))(m)…………….(1-12)

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