[华为]微波工程设计常用知识手册

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1、微波工程设计常用知识手册微波工程设计常用知识手册 （ （V1.0 版）版） TKM-NWP-304 微波规划设计手册目录 目目 录录 第第 1 章章 关于微波工程设计的一般方法关于微波工程设计的一般方法.3 1.1 现场假定：3 1.2 微波中继电路的设计办法如下3 1.2.1 中继电路传输剖面图的制作方法.4 1.2.2 电路站距的计算公式.5 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）.5 1.2.4 确定天线高度和中继电路与余隙.6 1.2.5 空间分集的间距H的计算.9 1.2.6 天线方位角的计算.10 1.2.7 微波天线的俯仰角的计算.11 1.2.8

2、 信号衰落与频率、降雨的关系曲线.11 1.2.9 电路各段的频率和极化的选择.12 1.2.10 微波频率的分配.13 1.2.11 电路设计的质量指标的分配.14 1.2.12 实际电路质量指标的计算方法.15 1.2.13 微波天线辐射卫生标准.17 第第 2 章章 常用数据常用数据.18 2.1 微波设备参数18 2.2 常用微波天线参数29 2.3 用馈线参数36 2.4 常用电缆参数48 2.5 避雷针的保护范围.2-53 2.6 防雷接地电阻的计算方法和常用数据.2-55 2.7 用材料的比重.2-71 2.8 美国对微波频段的细分.2-72 第第 3 章章 微波电路设计计算举例

3、微波电路设计计算举例3-74 3.1 分别计算两个中继段的必要参数：.3-76 3.2 天线的俯仰角的计算：.3-80 3.2.1 计算各端天线的通信方位角：.3-81 3.2.2 计算各站的天线通信方位角.3-82 3.2.3 在计算各站天线真北方位角.3-83 3.3 计算整条馈线的损耗.3-87 3.4 计算各中继段的自由空间损耗.3-89 3.5 计算各中继段的接收电平.3-89 3.6 计算中继电路的衰落储备电平.3-90 3.7 计算中继电路在考虑衰落储备时中断概率.3-92 微波规划设计手册目录 3.8 再考虑其他因素的影响时电路中断概率的计算.3-92 3.9 计算按照国际电信

4、联盟 ITU-RS 建议的要求计算本电路的要求指标3-93 3.10 结论.3-93 微波规划设计手册目录 3 微波工程设计常用知识手册微波工程设计常用知识手册 编写的目的编写的目的：为从事涉及微波通信工程的设计人员和管理人员，用于一般微波 工程的设计指导和管理参考。为了方便工程使用文中尽量简化，以直接应用方 便为目的。关于涉及的原理请看微波勘测设计指导书的介绍，这里不在叙述。 适用范围适用范围：本资料重点在于通过它可以应用于一般 GSM 工程配套的小容量微波 传输工程设计。通过它可以了解一般工程的主要内容。 编写版本编写版本：本资料为第一次编写。所以版本代号为 V1.0 版 第第 1 章章

5、关于微波工程设计的一般方法关于微波工程设计的一般方法 这里就通常应用于 GSM 工程组网中的微波传输工程设计方法做一个介绍。其文 中内容排定顺序基本以实际工程中发生工作的先后为介绍顺序，这样更便于查 找和应用。 1.1 现场假定： 由于工程现场的情况多种多样，为了计算方便假定我们的设计人员已从现场了 解到如下的情况 1）、设计区域内所采用的微波频率与周边已建的微波频段无关。 2）、选定微波站点无任何占用位置争端问题。 3）、通过与局方的沟通，微波系统容量仅为中小容量以下（34Mb/s 或 480 路 以下）。 1.2 微波中继电路的设计办法如下 在工程设计任务确定以后，就必须根据任务的要求，在

6、五万分之一或更大的比 例图上选出工程的几个（一般至少 2 个到 3 个）可行的路由方案，定出各点的 初选位置以后，工程路由在理论上是否满足要求，就将从以下的设计工作中确 定，最后从设计的结果中选出既合符设计质量要求、工程量合理、经济的技术 方案这就是我们最终设计目的。方案要通过现场勘测，作进一步确定、修改补 充以后将提交正式的审批方案，批准后，将作为工程的最终建设方案。下面就 微波规划设计手册目录 4 是我们在地图上选定出任何一个方案后必须要作的设计工作，现详细介绍如下。 1.2.1 中继电路传输剖面图的制作方法 、在设置微波站址区域的 1/5 万（或 1/2 万 5 或更大比例）地形图上，先

7、确定 出准确的基站位置（准确的说应该是设置微波天线的平面座标位置），将需要 建立微波中继站的两点作出标记，再用直线连接。从此两点中的任意一点开始 (可认为是发端为 T，其对端为收端 R)，从起始点 T 开始向终点沿标记直线，依 顺序按适当的间隔(0.2-3km 或更长的距离视情况决定)，依次记录沿线每一点 （包括起点）的地面海拔高度（m）(包括建筑物或树的高度)和本点距起始点的 距离（km），一直重复记录，直到终点的站距和海拔高度)，本段的剖面记录才 算结束。 为了便于其他参数的计算，在读取剖面数据时同时记录本点的：图名、图号、 所属管区地名、各站的坐标（平面的和经纬度的都读）、本图的座标北与

8、真北 和与磁北的偏角，并注明它的偏移方向；同时记录下以站点为中心，按本站的 需要占用范围内，标有磁北方向的等高线地形图，以备设计时考虑站址的总平 面之用。 、利用下式完成中继剖面坐标图的制作： H=（d1d2）/（2aK）-(1-5) 式中： H-先假定有一个站距为 d(=d1+d2)的中继段(如选用 d=80 公里等)，对要作断 面选定合适的等效地球半径系数 K 值，作出的断面就反映出地面上的传输空间， 由于气象变化而产生的等效地面突起的高度（米）即H。在正常传输情况下 K 取 4/3，如果要作 KMIN时的剖面，取 K=2/3 作出断面即可。式中的 d1为断面 中的障碍点（或对平地而言就是

9、指反射点）到起始点（站）的距离；d2即为中 继段的另一端到障碍点的距离（公里）。 a-为地球半径；一般取 a=6370 公里。 K-为等效地球半径系数；如果作正常传输时的剖面图就用 K =4/3，作最坏气 象传输分析剖面时就用 K =2/3； 说明 微波规划设计手册目录 5 前述所指相邻点间的“适当距离”是指：从前一点向下一点推进，地面的坡度 （不论变化率是正或负）变化高差不大时（小于 10 米左右），可以延伸到较远 距离记录一点，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

10、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。 、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

11、、XT、；B 站YR、XR、时的计算公式为： LT-R(km)= (YR-YT)2+( XR- XT)21/2(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、XT、；R 站YR、XR、时的计算公式为： LT-R(km)= COS-1COS(YR-YT)COS( XR- XT) 6370/180.(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、XT、-表示 T 点在平面直角坐标系中的经度坐标和纬度座标。 微波规划设计手册目录 6 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

12、来计算） 即点对点的自由空间衰减的计算公式： LTR=20lg(4L/)（1-3） 上式中： LTR-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） -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 LTR=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

13、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=(hTd2+hRd1)/d-hs-(d1d2)/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。 微波规划设计手册目录 7 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。 dd=d1+d2. a-为地球等效半径

14、，单位为米。 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 说明: m=1,

15、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(d1d2/d)1/2=(d1d2/3d)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 余隙要求 K 值 障碍物类型 KMIN4/3说明 刃型 H0HH0 平滑地面及其他 H0.5H0 H0(6m- 5)1/2HH0(6m -1)1/2 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; 微波

16、规划设计手册目录 8 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 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=K