微波工程设计中的剖面图绘制.ppt

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1、传输工程设计基础微波剖面图绘制作者：卢火雄审核：李建中2004年7月05日,微波通信工程的剖面图绘制,简介相关的概念及理论军用地图的使用做剖面图前的准备工作如何做剖面图,微波剖面图简介,剖面图，也叫断面图，是微波通信工程设计中常用的一种工具。通过绘制剖面图，可以很大程度上确定该微波段是否可用。,相关的概念及理论,微波频率一般指300MHz300GHz频段的电磁波。0.33GHz:Ultra high requency(UHF)，330 GHz:Super high frequency(SHF),30300 GHz:Extremely high frequency(EHF)有时亦用字母表示：12

2、 GHz L波段,24 GHz S波段,48 GHz C波段,812 GHz X波段,12-18 GHz Ku波段，1827 GHz K波段，2740 GHz Ka波段。,相关的概念及理论,同中波的地波和短波的天波传播不同，微波频段的传播特性是视距传播（Line of sight(LOS)propagtion）。即信号传播的路径必须是在地平线及障碍物以上的，通信的天线应该能互相“看得见”。点对点通信方式及视距传播特性决定了微波的天线是强方向性的（工程中常用抛物面天线）及天线之间需视通。,微波传播的特点,微波接力通信是建立在电波视距传播基础上的接力通信。微波视距传播的特点，有反射、折射、绕射和散

3、射等现象。工程设计中，应充分考虑传播路径上的气象条件及地形情况对微波传播的影响，通过路径选择和天线高度选择，充分利用微波的直线性，有效控制反射、折射、绕射等现象。,微波传播的特点,实际使用中，电波在低层大气中传播的。低层大气并不是均匀介质，他的温度、气压、湿度是随时间及空间变化的，微波波束通过低层大气时会受到反射、折射、散射、吸收。地形对传播的影响主要为地面、水面的反射；障碍物对电波阻挡引起的绕射；不规则地形对电波的散射等作用。,第一费涅耳区半径1,从微波传播角度看，费涅耳区是估算传播能量区域的一个重要概念。发信端T和收信端R之间的射束可以看作是由T、R为焦点的一系列不同短轴半径的旋转椭球体的

4、集合，椭球表面上任一点Pn到T、R的距离之和为常数，这就是费涅耳区。点Pn到TR轴线的距离称为费涅耳半径。当椭球面上的点满足TP1+RP1=d0+/2时，称为第一费涅耳区，其半径为F1。,第一费涅耳区半径2,第一费涅耳区半径3,当椭球面上的点满足TPn+RPn=d0+n*/2 时，称为第n费涅耳区，其半径为Fn。费涅耳区概念在工程设计中比较重要，我们尤其关心第一费涅耳区，这是微波传播中能量最集中的区域。,第一费涅耳区半径4,由数学分析可知，第一费涅耳区半径F1为：第n费涅耳半径为：,微波传播路径余隙Hc,路径余隙是衡量微波视通情况的一个重要参数。它是指电波主射束的轴线与障碍物之间的距离。,微波

5、传播路径余隙Hc,Hc为路径余隙，Hs为障碍物高度，Hb为障碍处的地球突起高度。,用此式可计算天线离地高度,天线离地高度的计算,计算天线离地高度：,微波传播路径余隙Hc,刃形段面规范的要求如下式所示：KKmin 时 Hc 0K=4/3 时 Hc/F1 0.3 K时 Hc/F1不作要求式中Hc为路径余隙；F1为第一费涅耳区半径。,障碍物类型为光滑球面时要求：KKmin Hc0.3F1K4/3 Hc0.6F1 K Hc1.38F1式中Hc为路径余隙；F1为第一费涅耳区半径,等效地球半径系数K,在实际微波接力通信中，电波在对流层中传播，由于折射的作用，使得实际的电波传播是按曲线传播的。为了计算方便，

6、在电波轨迹与地面之间距离Hc(路径余隙)相等的前提下，把地球半径a等效为ae，将ae与a的比值定义为等效地球半径系数K，即 Kae/a,等效地球半径系数K,等效地球半径系数K,K值是地面微波工程设计中的一个重要参数，它对路径余隙HC的确定，天线高度选择等多方面起着重要作用。根据设计规范，标准K取4/3。实际Kz值随微波站距（d0）长短而变化。见右图：,等效地球半径系数K,气象条件变化引起K值变化时，路径余隙也发生变化。当K变小时余隙亦变小，如果设计余隙过小（微波天线挂高过低），有可能出现阻挡现象，引起衰落 如在刃形障碍下，K取最小值时余隙应大于等于0，K=4/3时接收电平值不小于自由空间电平值

7、；反射较强的，余隙应在0.3F1（K=Min）1.38F1(K=Max)之间。,微波波束地面反射点,在微波接力通信中，地面反射的影响表现在，光滑地面或水面会把天线发出的一部分信号能量反射到接收天线，与主波（直射波）信号产生干涉，使电路传输不稳定。,微波波束地面反射点,在设计过程中，通常通过调整h1、h2来选择反射系数相对小的地方作为反射点。,微波波束地面反射点,在计算d1时使用公式其中：,军用地图的使用,认识军用地图 我们现在使用的军用地图是中国人民解放军总参谋部测绘局绘制的。,军用地图的使用,认识军用地图 军用地图的比例通常是1:5万，也有1:10万的，它是地形及地表物的精确描绘。军用地图分

8、幅及编号以国际百万分之一地形图分幅为基础，按经纬度划分。,军用地图的使用,认识军用地图 在使用过程中，不得复制、不得丢失、不得随意买卖,认识军用地图-名称,军用地图的名称一般是用该张地图的较大的城市、县城名来命名的，例如：莎车县。,认识军用地图-要素,符号颜色：黑：人工体 绿：植被要素 棕：地貌要素 蓝：水系要素。定位点（符号中表示地物真实位置的部位）：有点的，在点上；几何图形，在其中心；底部宽大的，在底部中点；底部直角的，在直角中点；两个图形组成的，在下方中心。,认识军用地图-等高线,高程相等并相连的各点形成的曲线称等高线。（边缘轮廓）设想一座山从低到高按相等高度一层层水平切开，将有许多截面

9、，将截面的轮廓（边缘）垂直投影到一个平面上，就形成一圈圈的等高线图形，地图根据这种原理显示地貌的。,认识军用地图-等高线,同一等高线上各点高度相等，并闭合成环。同一幅图上等高线愈多，山愈高。同一幅图上等高线间隔愈密，山愈陡；间隔稀，实地坡度缓。,认识军用地图-等高线,等高线弯曲形状与实际地形相似 例如等高线表示的山谷和山背、山顶和凹地、等高线无法显示的特殊地貌。为了更形象的体现等高线，军用地图在两条实线等高线之间用虚线表示1/2等高距,认识军用地图-等高线,认识军用地图-等高线,认识军用地图-等高线,认识军用地图-编号,我们先看看这样的一个编号：F-48-118-甲,认识军用地图-编号,加了颜

10、色的就是F-48-118,认识军用地图-编号,F-48-118-甲,编号在地图中的位置,军用地图的编号在的图中有三个位置出现，顶上、左下角、右上角，它和图名一起出现，便于查找。,认识军用地图-编号,军用地图的编号并不全是这种方式，比如说J48 E 018015。,认识军用地图-导航栏,军用地图的左上角有一导航栏，它标出了与该张地图相邻的8张地图的图名，这便于我们“顺藤摸瓜”。,认识军用地图-标高,军用地图标高是通过等高线标注的。等高距一般为10米，也有20米的。,100,认识军用地图-地物标注,军用地图地物标注种类繁多，这里讲一讲树高的标注。,100,认识军用地图经纬度,军用地图经纬度标注在边

11、框上，一格为1，一张地图经度跨度15，纬度跨度10。如图：韦州镇的开始经纬度为10615与 3710,认识军用地图坐标,军用地图坐标系纬度坐标为X，经度坐标为Y以1公里为一个单位。微波剖面图绘制中需要的为XY坐标。如图：韦州镇的开始坐标为4115.7与 18611,认识军用地图-磁偏角,Q1为真北坐标角，Q2为磁偏角。,认识军用地图-磁偏角,地球是圆的，所以Q1可能为正也可能为负。记录时应注意这一点。,认识军用地图-磁偏角,Q1为正,Q1为负,经纬度、坐标转换,军用地图的经纬度与坐标可互相转换。通过经纬度转换为XY坐标，满足剖面图绘制应用要求。转换中需注意经纬度与XY坐标的线是不平行的。1：5

12、万的军用地图上2厘米为一个坐标点，相当与实际长度1公里。,经纬度、坐标转换,转换中需要将经纬度按度、分记录。如图：红点的经纬度为10616.523 3710.842经过换算其坐标为：4117.4 18613.26,做剖面图前的准备工作,军用地图直尺、铅笔、橡皮读图记录纸、绘图纸站点资料(经纬度、站名）,如何做剖面图,手动绘制剖面图计算机辅助绘制剖面图,如何做剖面图读图,读取数据时应留意电波射束经过的地形的特点：A类：山地、城市、地面粗糙、天线高差大。B类：丘陵地带C类：平原D类：大范围跨水面、海面,手动绘制剖面图,手动绘制剖面图,绘制剖面图用纸,如何做剖面图定点,定点，是做剖面图的第一步工作。

13、根据GPS测试值将点描在地图上。根据现场勘查资料，核查准确性（如与路、楼房的相对位置,换算为XY坐标,用GPS定站址：一张1/5万地图X轴方向为10分，Y轴方向为15分，各每格（非坐标格）一分为60秒。再细分X轴方向为约37*秒(GPS读数)/60,Y轴方向为约32*秒(GPS读数)/60，确定站址后，即可读出X,Y数值。,如何做剖面图读图,读图，是做剖面图的重要工作。用直线连接两点，按一定间隔读出直线经过的高度及地物类型站距长时，中间部分必须取点。,通信方位,确定站址，读了X,Y数值后，就可以计算站距和通信方位。站距（d12+d22)1/2通信方位=tg-1(y2-y1)/(x2-x1),天

14、线高度确定,近场区：微波天线的安装位置应避开天线四周的建筑物、广告牌、各种高塔，远处区：满足余隙要求。避开地形地物对电波反射引起的干扰。馈线：应使馈线长度最短、馈线转弯和扭转最少。,手动绘制剖面图,根据所收集数据计算最佳天线高度调整天线挂高，使余隙满足要求，对于刃形障碍，K=Kmin时，余隙可以为0，但要保证K=4/3时链路无衰减（接收电平不小于自由空间电平值）。考察反射点位置的地面反射系数、余隙，调整天线高度使电路工作在低次瓣。,手动绘制剖面图,绘制剖面图,计算机辅助绘制剖面图,这是剖面图绘制工具，把相应数据填写完毕后，按“生成剖面图”就可以生成剖面图，可以确定路由的通断及天线挂高等数据,计

15、算机辅助绘制剖面图,微波传输路由表基础数据,计算机辅助绘制剖面图,微波传输路由表路由信息,计算机辅助绘制剖面图,注意：路由表等不能删减或插入行、列只能修改单元格。设备应该同设备表中名称对应，且要分清厂家，如果性能指标计算不出，可能所输入的设备或天线在设备工作表中不存在。10G以下链路主要看瞬断率，10G以上雨衰一列数据应大于-3。同时注意站名工作表中雨强数据应同微波链路所在地区对应。,计算机辅助绘制剖面图,微波传输路由表传输技术,计算机辅助绘制剖面图,微波传输路由表估算结果,计算机辅助绘制剖面图,微波传输路由表误码性能验收指标,剖面图绘制小结,描点：微波剖面图中需要正确使用1：5万军用地图，实际工程中，能根据经纬度熟练、准确地在地图上确定站点。（一小圆点）。如前后山的点可能引起微波路由的通断。连线：根据两站点情况，用直尺画线连接该两点。需要连线细直。该连线则代表微波路由。,剖面图绘制小结,调整余隙：根据剖面类型，定出天线挂高 分别需满足K=2/3和K=4/3时对F1的要求。天线：天线的大小根据微波传输技术一览表数值，满足估算结果要求。天线挂高则根据剖面图绘制表数值，确定塔高，天线挂高不能太高或太低。,微波通信工程中的剖面图绘制,谢谢大家 再见！,