v1.5版）
tkm-nwp-304
微波工程设计常用知识手册。
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：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：本资料为第一次编写。所以版本代号为v1.0版
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。
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）。
在工程设计任务确定以后，就必须根据任务的要求，在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。
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=（d1×d2）/（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〗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。
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[y‘r、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。
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(4πl1-3）
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）
---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
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。
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。
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。
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