參考資料唐賢遠、李興（2004）“數字微波通信系統”，電子工業出版社華為公司（2004）“TKNWP-TR-301微波通信原理”華為公司（2006）“數字微波通信原理”同步數字系列（SDH）微波接力通信系統設計規范(YDT5088-2000)數字微波（PDH）接力通信工程設計規范(YD5004-94)ITU?TRecommandationG.821/826/827/828傳輸性能指標ITU-RF.1491/1493無線傳輸性能指標ITU-RP.530/531無線信號傳播計算方法無線院王強（2005）“數字微波原理和工程設計”1參考資料唐賢遠、李興（2004）“數字微波通信系統”，電授課對象本講座面向未接觸過微波工程的設計人員。通過介紹微波工程基礎原理和概念，便于設計人員進一步學習微波工程的具體設計流程和方法。2授課對象本講座面向未接觸過微波工程的設計人員。學完本課程后，您應該能：描述數字微波通信的概念及特點描述數字微波通信的傳播原理掌握數字微波通信余隙的概念和要求了解數字微波通信的衰落種類和抗衰落技術了解數字微波通信的指標要求授課目標3學完本課程后，您應該能：授課目標3為什么微波通信4為什么微波通信4

微波通信與光纖通信特點的比較跨越空間能力強，占地少，不受土地私有化限制。需要鋪設光纜，占用土地。投資少，周期短，維護方便基礎建設投資多，建設周期較長具有很強的抗自然災害能力，易于快速恢復需要室外光纜維護，易受自然災害影響。頻率資源有限，需要申請頻率執照傳輸容量大。傳輸容量有限不受頻率限制，不需要申請許可。傳輸質量穩定可靠，不受外來因素干擾。傳輸質量受氣候和地形的影響大微波通信光纖通信5微波通信與光纖通信特點的比較跨越空間能力強，占地少，需要鋪LFMFHFVHFUHFSHFEHFMicrowave10Km1Km100m10m1m10cm1cm1mmf30KHz300KHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz紅外線可見光工業和天電干擾，太陽黑子對微波通信影響較小微波信號的頻率范圍6LFMFHFVHFUHFSHFEHFMicrowave10微波通信發展的歷程注：微波傳輸中，傳輸容量在10M以下的稱為小容量，在10~100M之間的稱為中容量，大于100M的稱為大容量。155M34/140M2/4/6/8M480話路SDH同步數字微波系統出現PDH準同步數字微波系統出現中、小容量的數字微波通信系統模擬微波通信系統傳輸容量（/ch）20世紀50年代20世紀70年代20世紀80年代20世紀90年代末至今7微波通信發展的歷程注：微波傳輸中，傳輸容量在10M以下的稱為能否用月亮做中繼站，實現微波通信？猜想，浪漫，實際！8能否用月亮做中繼站，實現微波通信？8課件內容1、掌握微波基礎理論1.1微波系統介紹1.2微波頻段選擇1.3自由空間傳播1.4菲涅耳區(Fresnelzone)1.5等效地球半徑

2、掌握微波斷面設計方法2.1余隙概念和計算2.2余隙設計標準2.3斷面圖制作3、掌握微波衰落概念3.1微波衰落種類3.2抗衰落措施3.3空間分集和頻率分集

4、掌握微波指標計算方法4.1微波指標概念4.2微波指標要求4.3計算范例9課件內容1、掌握微波基礎理論3、掌握微波衰落概念9BroadcastingMaximumcoverageOneprogrammeperradiochannelApplications:Radio(LW,MW,SW,FM);TVetc...射頻傳輸的兩種基本形式MicrowavelinksRadiobeamOnemultiplexperradiochannelApplications:Civiliarsandmilitarytelecommunicationnetworks廣播點－點視距微波1.1微波系統介紹Lineofsight“直線”傳播10BroadcastingMaximumcoverage射頻微波的分類按制式和結構分：按容量和帶寬分：1.1微波系統介紹11微波的分類按制式和結構分：按容量和帶寬分：1.1微波系統介數字微波發信機發信機的主要性能指標：(1)工作頻段：微波頻段使用的范圍從4～23GHz。(2)輸出功率：一般微波輸出功率從幾十毫瓦到二瓦左右。(3)頻率穩定度：一般微波設備的本振頻率穩定度一般在3～10ppm左右。1.1微波系統介紹12數字微波發信機發信機的主要性能指標：1.1微波系統介紹12數字微波傳輸常用頻段包括：

7G/8G/11G/13G/15G/18G/23G/26G/32G/38G（由ITU-R建議規定）85432102013040501.52.5GHz區域網長距離干線網區域和本地網，邊際網2834Mbit/s2834140155Mbit/s3.311GHzGHz34140155Mbit/s1.2微波頻段和波道13數字微波傳輸常用頻段包括：8543210201304050在每個頻段中定義了多種子頻率范圍，多種收發間隔和波道間隔。f0(中心頻率)頻率范圍波道間隔f1f2fnf1’f2’fn’波道間隔收發間隔收發間隔低頻段高頻段保護間隔相鄰收發間隔1.2微波頻段和波道14在每個頻段中定義了多種子頻率范圍，多種收發間隔和波道間隔。ff0(7575M)頻率范圍（7425－7725MHz）28Mf1=7442f5f1’=7596f2’f5’T/R間隔：154Mf2=74701.2微波頻段和波道信產部[2000]705號“關于調整1-30GHz數字微波接力通信系統容量系列及射頻波道配置的通知”15f0(7575M)頻率范圍（7425－7725MHz）28M1.近場：也叫感應近場區，電場分量與磁場分量二者有相位差，電磁能在此區域交替轉化，不輻射能量。2.菲涅耳區：也叫輻射近場區，處于近場與遠場之間，輻射部分非常小，交替轉化的部分占絕大多數3.遠場：也叫Fraunhofer區，電場與磁場的相位相同，形成能量輻射。1.3自由空間傳播161.近場：1.3自由空間傳播161.3自由空間傳播171.3自由空間傳播17在研究實際電波傳播時，總是將自由空間傳播情況作為實際傳播問題的參考。所謂自由空間是指充滿均勻理想介質的無限空間。在這空間里電波不受阻擋、反射、繞射、散射和吸收等因素影響。1.自由空間傳播損耗：

自由空間傳播下的收信電平：

式中：Pt

為發信功率(dBm)，Gt、Gr

為收發天線增益，Lt、Lr為收發饋線的損耗、LBr為分路系統損耗，Lf為自由空間傳輸損耗。d

或f

增加一倍，損耗將增加6dB1.3自由空間傳播18在研究實際電波傳播時，總是將自由空間傳播情1.4菲涅耳區惠更斯原理(Huygensprinciple)光和電磁波都是一種振動，一個點源的振動傳遞給鄰近的質點后，就形成了二次波源、三次波源等等。如果點源發出的波是球面波，那么由點源形成的二次波前面也是球面波、三次、四次...波前面也是球面波。在微波通信中，當發信天線的尺寸遠小于微波中繼距離時，可將發射天線看成是一個點源。191.4菲涅耳區惠更斯原理(Huygensprincipl菲涅耳區定義(TheFresnelZoneDefinition)1.4菲涅耳區20菲涅耳區定義(TheFresnelZoneDefini菲涅爾區是研究電波傳播的一個重要概念，其定義是：圖中球面上的點P到(T,R)點距離之和滿足：TP+PR=TR+nλ/2n=1,2,3,…則由P點構成的軌跡就是菲涅爾區。我們把菲涅爾區上一點P到TR的連線的垂直距離PO稱為菲涅爾半徑。第一菲涅爾半徑用F1(n=1)表示。從圖中可以看出，在線路中央菲涅爾區半徑最大，越靠近一端，菲涅爾區半徑越小。1.4菲涅耳區21菲涅爾區是研究電波傳播的一個重要概念，其定義d1d2dd1+d2-d=l/2第一費涅耳橢球面:費涅耳橢球面1.4菲涅耳區22d1d2dd1+d2-d=l/2第一費涅耳橢球面1.4菲涅耳區231.4菲涅耳區23經有關研究知道：在電波的傳播空間中，在接收點的合成場強，當費涅耳區號趨近于無限多時，就接近于自由空間場強；由第一非涅耳區在接收點的場強,接近于全部有貢獻的非涅區在接收點的自由空間場強的2倍;相鄰費涅耳區在收信點處產生的場強的相位相反；若以第一費涅耳區為參考,則奇數區產生的場強是使接收點的場強增強,偶數區產生的場強是使接收點的場強減弱。菲涅耳區的能量分布:1.4菲涅耳區24經有關研究知道：在電波的傳播空間中，在接收點的合成場強，當費1stzone+2ndzone-TheSecondFresnelZoneThe

signalpowerisdistributedinthespacesurroundingthedirectlineofsightLineofsight費涅耳區定義(TheFresnelZoneDefinition)1.4菲涅耳區251stzone2ndzoneTheSecondFre電波傳播的主要能量集中在第一菲涅耳區。在點對點微波傳輸中，如果路徑余隙達到0.6F1，則認為處于自由空間傳播狀態。注：菲涅耳區半徑是三維的，并不僅僅為路徑垂直方向，也包括路徑側面和路徑上面1.4菲涅耳區26電波傳播的主要能量集中在第一菲涅耳區。在點對點微波傳輸中，如F1=（λd1d2/d）1/2F2=（2λd1d2/d）1/2

=(2)1/2F1......Fn=（nλd1d2/d）1/2

=(n)1/2F1菲涅耳區半徑計算1.4菲涅耳區d1d2dFnF0=(1/3)1/2F1≈0.577F127F1=（λd1d2/d）1/2菲涅耳區半徑計算1.4菲涅耳d1d2dd1

x

d2fxdF1==17.3xF1inmeterd,d1,d2inkmfinGHzF1TheFirstFresnelRadiusC

xd1

x

d2fxd1.4菲涅耳區28d1d2dd1xd2fxdF1=TheFirstFresnelZoneTotalreceivedsignalDirectsignal1stzoneReflectedsignal180180l/2費涅耳區定義(TheFresnelZoneDefinition)1.4菲涅耳區29TheFirstFresnelZoneTotalreTotalreceivedsignalDirectsignal2ndzone1stzoneReflectedsignal180180lTheSecondFresnelZone費涅耳區定義(TheFresnelZoneDefinition)1.4菲涅耳區30TotalreceivedsignalDirectsi微波傳播是一種“視距”通信（LineofSight）,并不是說需要肉眼看到對方站點，而是強調微波通信是點對點發射和接收。一般來說，如果微波跳距離為8公里以上，需要考慮以下3個因素。地球凸起.菲涅耳區余隙大氣折射.1.5等效地球半徑31微波傳播是一種“視距”通信（LineofSight）,下圖中的：U--表示電波傳播的速度，n—表示折射系數，n=c(光波)/U(電波）傳播路徑受大氣的影響:對流層對微波傳播的影響1.5等效地球半徑32下圖中的：U--表示電波傳播的速度，n—表示折射系數，n=c傳播路徑受大氣分層的影響:對流層對微波傳播的影響1.5等效地球半徑33傳播路徑受大氣分層的影響:對流層對微波傳播的影響1.5等效傳播路徑受大氣分層的影響對流層對微波傳播的影響1.5等效地球半徑34傳播路徑受大氣分層的影響對流層對微波傳播的影響1.5等效地等效地球半徑系數：

式中可見k決定于折射率梯度，而又受溫度、濕度、壓力等條件影響，所以k是反映對流層氣象條件變化對電波傳播影響的重要參數。折射的分類：a.無折射；當＝0時，大氣折射率不隨大氣的垂直高度而變化，k＝1。b.負折射；當>0時，上層空間的電波射線速度比下層空間的電波射線速度小，電波傳播軌跡向上彎曲，k<1。c.正折射；當<0時，上層空間的電波射線速度比下層空間的電波射線速度大，電波傳播軌跡向下彎曲，k>1。1.5等效地球半徑35等效地球半徑系數：1.5等效地球半徑35下圖中k(等效地球半徑系數)=ae(地球等效半徑)/a(實際地球半徑)=1/(1+adn/dh)1.5等效地球半徑36下圖中k(等效地球半徑系數)=ae(地球等效半徑)/a(實際由于大氣折射的作用，使得在大氣層中傳播的無線電波將因多次連續折射而使軌跡發生彎曲。為了便于分析，我們引入地球等效半徑的概念，這樣就可以把電波射線看成直線，而把地球的半徑R0等效為Re。等效的條件是：a.設大氣折射隨高度變化是線性的，使射線彎曲形狀是園滑對稱的；b.等效前后，射線軌跡上各點與地面之間的垂直距離處處不變。1.5等效地球半徑37由于大氣折射的作用，使得在大氣層中傳播的無線電波將因多次連續k=￥

4/312/3Trueearthradius(r)Groundclearance2/34/31k=￥等效地球半徑Equivalentearthradius(r·k)Groundclearance在溫帶地區稱K=4/3時折射為標準折射，此時的大氣稱為標準大氣壓,

ae=4a/3稱為標準等效地球半徑1.5等效地球半徑38k=￥4/312/3Trueearthradk值的選取，是天線高度設計中的一項主要工作。為了便于電路計算，在溫帶地區按平均情況，一般k取4/3，并認為k的變化為2/3到∞。同時應注意當氣象條件變化時，使k值較小時(例如k=2/3)，余隙將變小，可能使電波發生繞射衰落，使收信電平降低。1.5等效地球半徑391.5等效地球半徑39Distance50kmGeometricallineofsightRadioopticallineofsight微波傳播(MicrowavePropagation)1.5等效地球半徑40Distance50kmGeometricallinDistance50kmk=2/3k=4/3等效地球半徑的影響1.5等效地球半徑41Distance50kmk=2/3k=4/3等2、掌握微波斷面設計方法2.1余隙概念和計算2.2余隙設計標準2.3路徑剖面圖422、掌握微波斷面設計方法422.1余隙概念和計算432.1余隙概念和計算432.1余隙概念和計算442.1余隙概念和計算44保障自由空間傳播的最小余隙為第一費涅爾區F1的60％，一般按下表取定余隙標準。(1)多障礙物接力段的余隙值宜按K=Kmin時，由障礙物引入的電波繞射損耗值不大于10dB，K=4/3時，保證不衰落時的接收電平值不小于自由空間接收電平值的要求。(2)對于采用空間分集接收的接力段，主天線路徑余隙應滿足上表的規定，分集天線路徑余隙應滿足K=Kmin時，障礙物引入的繞射損耗值不大于15dB(對于單障礙物或多障礙物)。單障礙物接力段的余隙標準2.2余隙標準45保障自由空間傳播的最小余隙為第一費涅爾區F1的60％，一般按

根據路徑余隙標準計算出來的微波天線掛高并不能保證可靠的微波傳輸，這只是微波設計的第一步，許多情況下由于微波余隙大大超出余隙標準反而會帶來傳輸問題，微波天線掛高并不是越高越好，最終的微波天線掛高將綜合以下三個條件取定。1）在最小K值下微波繞射損耗計算結果在系統可接受的范圍，此時得出的最低微波天線掛高。2）路徑的反射特性和天線高度增益特性。3）在正常K值情況下，路由反射不會造成信號衰落。4）當采用空間分集時，主天線和分集天線不會同時發生衰落。設計天線高度時首先要確定天線配置，如果采用分集方式，主天線和分集天線分別采用不同的余隙標準，最終結果采用兩者結果的較大值。2.2余隙標準46根據路徑余隙標準計算出來的微波天線掛高并不能當路由剖面為可反射類型，在接收點上會同時收到直射波和反射波，如果K=4/3時余隙達到第二菲涅爾區半徑，直射波和反射波相位相反，會造成傳輸深衰落，這時需要使用“Pathloss4.0”中的“Diffraction”模塊進行分析第二費涅爾區余隙，對天線掛高進行調整。

一般以下2種情況會需要分析第二費涅爾區余隙。1）當長路由情況下，如果同時滿足K=4/3和K=min兩個K值下的余隙標準，由于此時K=min下的余隙標準起主要作用，K=4/3下的余隙會達到或超過第二費涅爾區半徑。2）余隙設計中考慮了過高的地物障礙高度，例如樹木高度等，實際上該障礙并不存在或可以不考慮。

余隙標準僅是設計微波天線掛高的手段，它并不是決定天線掛高的必要條件，最終天線掛高取決于滿足路由傳播可靠性要求下的最低天線掛高。第二費涅爾區余隙2.2余隙標準47當路由剖面為可反射類型，在接收點上會同時收到2.2余隙標準將余隙除以第一菲涅耳區半徑，如果比例大小與偶數的平方根相接近，有可能會發生信號衰減，需要重新調整天線掛高482.2余隙標準將余隙除以第一菲涅耳區半徑，如果比例大小與偶2.2余隙標準492.2余隙標準49繞射Diffracted由于刃形障礙物阻擋了部分費涅耳區，以及同時造成的微波射線的繞射，使得實際接收點的電平一定低于自由空間電平。這個由于刃形障礙物的阻擋而增加的損耗我們稱之為附加損耗。2.2余隙標準刃形損耗50繞射Diffracted由于刃形障礙物阻擋了部分費涅耳當障礙物的尖鋒正好落在收發兩端的連線上，即HC=0時，附加損耗為6dB;當障礙物的頂鋒超過收發兩端的連線時，附加損耗將很快增加;當障礙物的頂鋒在收發兩端的連線以下時，附加損耗將在0dB上下少量變動。這時路徑上傳輸損耗和收信電平將與自由空間數值接近。-24-26-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-2042-2868-2.5-2.0-1.5-1.0-0.500.51.01.52.02.5dB刃形障礙物的阻擋損耗HC/F1附加損耗2.2余隙標準刃形損耗51當障礙物的尖鋒正好落在收發兩端的連線上，即HC=0時2.2余隙標準刃形損耗522.2余隙標準刃形損耗52刃形損耗2.2余隙標準53刃形損耗2.2余隙標準53如圖，繞射損耗基本在0dB，但是，如隨著天線的后移，樓頂邊緣將靠近并穿越菲涅耳區，繞射損耗將迅速增加，如果樓頂邊沿剛好位于路徑基線，則繞射損耗為6dB。2.2余隙標準刃形損耗54如圖，繞射損耗基本在0dB，但是，如隨著天線的后移，樓頂邊緣K值在微波規劃中的意義在工程中，為了使余隙經濟、合理我們應按下面的要求去控制天線高度：Φ≤0.5，即地面反射系數較小的電路，如山區、城市、丘陵地區。這種地形主要防止過大的繞射，應按滿足下標準控制天線高度：

K=2/3時，hc≥0.3F1(對一般障礙物)hc≥0(對刃形障礙物)這種情形產生的繞射衰落不大于8dB。2.2余隙標準55K值在微波規劃中的意義在工程中，為了使余隙經濟、合理我們應按K值在微波規劃中的意義（續）Φ＞0.7，即地面反射系數較大的電路，如平坦、水網地區等。這種地形主要防止過大的反射衰落，應按滿足下標準控制天線高度：K=2/3時，hc≥0.3F1(對一般障礙物)hc≥0(對刃形障礙物)k=4/3時，hc≈F1K=∞時，hc≤1.35F1(因為21/2F1時就會出現深衰落）如上述情況不能被滿足時，那就改變天線高度或更改路由。2.2余隙標準56K值在微波規劃中的意義（續）Φ＞0.7，即地面反射Pathloss剖面圖2.3剖面圖制作57Pathloss剖面圖2.3剖面圖制作572.3剖面圖制作Excel剖面圖582.3剖面圖制作Excel剖面圖582.3剖面圖制作592.3剖面圖制作593、掌握微波衰落概念3.1微波衰落種類3.2抗衰落措施3.3空間分集和頻率分集

603、掌握微波衰落概念60大氣中有對流、平流、湍流以及雨霧等現象，再加上地面反射對電波傳播的影響，就使發端到收端的電波被散射、折射、吸收，或被地面反射。在同一瞬間，可能只有一種現象發生(影響較明顯)，也可能幾個現象同時發生，其發生的頻次及影響程度度帶有隨機性。綜合這些影響就使收信電平隨時間而變化，并產生隨機衰落現象。3.1衰落種類衰落機理吸收衰落雨霧衰落閃爍衰落k型衰落波導型衰落衰落時間接收電平高低衰落對信號的影響快衰落慢衰落上衰落下衰落平衰落頻率選擇性衰落自由空間傳播衰落61大氣中有對流、平流、湍流以及雨霧等現象，再加大氣吸收衰耗任何物質的分子都是由帶電粒子組成，這些粒子都有其固定的電磁諧振頻率，當通過這些物質的微波頻率接近它們的諧振頻率時，這些物質對微波就產生共振吸收。大氣中的氧分子(O2)具有磁耦極子，水蒸氣(H2O)具有電耦極子，它們都能從電磁波中吸收能量，產生吸收衰耗。下圖為大氣對電磁波的吸收衰耗圖水蒸汽的最大吸收峰在(氧的最大吸收峰在RadioFrequencyGHz1050100100050010001001010,10,01H2OO2O2H2OH2O15°CH2O7,5g/m31013hPa25g/m33.1衰落種類統計表明大氣吸收對微波頻率在12GHz以下時，吸收小于0.1dB/Km，和自由空間衰耗相比，可以忽略。62大氣吸收衰耗任何物質的分子都是由帶電粒子組成雨霧引起的散射損耗Radiofrequency(GHz)TropicalDownpourHeavyRainMediumHeavyRainLightRainDrizzle0.412410203050100150雨霧瞬時強度(InstantaneousRainIntensity)(mm/h)0.010.111050雨霧吸收系數(RainAbsorptionCoefficient)(dB/km)5102050100?2.4dB/km7GHz38GHz?5.9dB/km?37dB/km38GHz3.1衰落種類63雨霧引起的散射損耗Radiofrequency(GHz)在10GHZ頻段以下，雨霧損耗并不顯得特別嚴重，對一個中繼段可能會引入幾個分貝。在10GHZ以上頻段，中繼間隔主要受降雨損耗的限制，如對13GHZ以上頻段，100mm/小時的降雨會引起5dB/km的損耗，所以在13GHZ，15GHZ頻段，一般最大中繼距離在10km左右在20GHZ以上頻段，由于降雨損耗影響，中繼間距只能有幾公里越高頻段雨衰越厲害！！高頻段可以做用戶級傳輸3.1衰落種類雨霧引起的散射損耗64在10GHZ頻段以下，雨霧損耗并不顯得特別嚴重，對一個中繼段雨霧引起的散射損耗3.1衰落種類65雨霧引起的散射損耗3.1衰落種類65閃爍衰落由于大氣中局部的不均勻體的存在，對電磁波的照射產生散射作用，在接收端因相位干涉而形成快衰落。這種衰落持續時間短，電平變化小，一般不足以造成通信的中斷。3.1衰落種類66閃爍衰落由于大氣中局部的不均勻體的存在，對電k型衰落這是由于直射波與地面反射波（或在一定條件下的繞射波）的相位干涉結果所產生的衰落。這種相位干涉與行程差有關，而在大氣層中，行程差又隨大氣折射率的k因子而變化，因此稱為K型衰落。這種衰落當微波線路經過水面或平滑地面時顯得特別嚴重，甚至會造成通信中斷。k型衰落也叫多徑衰落。

這種衰落在線路經過水面、湖泊、或平滑地面時更為嚴重，所以在選擇路由時要盡量避免，不可能回避時一定要采用高低天線技術使反射點靠近一端減少反射波的影響，或采用高低天線加空間分集技術或抗反射波天線等來克服多經反射的影響。3.1衰落種類67k型衰落這是由于直射波與地面反射波（或在一定不同地形對電波的影響,一般分為：反射Reflect地面把天線發出的一部分信號能量反射到接收天線，與直射波產生干涉，在接收點它們的矢量相加，結果收信電平與自由空間接收電平比較時大時小。對于水面或光滑地面，反射的影響作用更為明顯。繞射Diffract刃形障礙物。散射Dispersion由于地面散射對電波的主射波影響不大，可以不考慮。3.1衰落種類68不同地形對電波的影響,一般分為：3.1衰落種類68因為微波波長比可見光的波長要長得多，因此要準確定義光滑地形比較困難。例如可見光照射到柏油馬路、田地、廣告牌、或者建筑物側面上不會發射，但微波在這些反射面上確會發生墻發射，甚至起伏不平的地形對微波來說都是光滑地形。3.1衰落種類69因為微波波長比可見光的波長要長得多，因此要準確定義光滑地形比3.1衰落種類703.1衰落種類703.1衰落種類713.1衰落種類713.1衰落種類723.1衰落種類723.1衰落種類733.1衰落種類73由于氣象條件的影響（例夜間地面冷卻，早晨地面被太陽曬熱，以及平靜的海面和高氣壓）會在某個大氣層中形成不均勻結構，這種現象稱為大氣波導。如果微波射線通過大氣波導，而接收點在波導層外，則接收點的場強除了直射波和地面反射波外，還有波導層邊界的反射波，形成嚴重的干涉型衰落，并往往造成通信中斷。波導型衰落示意圖波導型衰落3.1衰落種類74由于氣象條件的影響（例夜間地面冷卻，早晨地面被太陽曬

也叫起伏衰落。這種衰落是由于大氣局部因壓力、溫度和濕度不同所形成的粒子團引起的介電常數與周圍不同，而使電波產生散射。各散射波的振幅和相位隨大氣的變化而隨機變化，其結果在接收點的合成場強隨機變化。這是一種快衰落，持續時間很短，電平變化小，對主波影響小，不會造成通信中斷。閃爍衰落示意圖閃爍衰落3.1衰落種類75也叫起伏衰落。這種衰落是由于大氣局部因壓力、溫度和濕度不同衰落現象規律:波長短，距離長，衰落嚴重跨水面，平原，衰落嚴重夏秋季衰落頻繁晝夜交替時，午夜容易出現深衰落雨過天晴及霧散容易出現快衰落3.1衰落種類76衰落現象規律:3.1衰落種類76衰落對視距傳播的影響衰落對視距傳播的影響主要有兩個方面：一、是接收電平下降，即衰落發生時，在信號傳輸帶寬內具有相同的電平衰落深度。這種衰落，稱為平衰落。它主要由氣象條件的慢變化引起的，如雨霧衰減，大氣中不均勻體的散射等等。此外多徑傳播也會引入平衰落。二、是由于衰落的頻率選擇性而引起傳輸波形的失真，其衰落深度隨頻率變化而變化，這種因多徑傳播而造成的衰落被稱為頻率選擇性衰落。它主要由反射波、散射波和折射波引起的。3.2抗衰落措施77衰落對視距傳播的影響衰落對視距傳播的影響主要3.2抗衰落措施783.2抗衰落措施78信號頻譜多徑衰落斜率均衡均衡后頻譜頻域均衡只能均衡信號的幅頻特性，不能均衡相位頻譜特性，但是電路簡單。

頻域均衡3.2抗衰落措施79信號頻譜多徑衰落斜率均衡均衡后頻譜頻域均衡只能均衡信號的幅時域均衡時域均衡直接抵消碼間干擾。均衡前……TTT均衡后C-nC0CnTs-Ts-2TsTs-Ts-2Ts3.2抗衰落措施80時域均衡均衡前……TTT均衡后C-nC0CnTs-Ts-2

自動發信功率控制-ATPC：在正常的傳播條件下，發信機輸出功率固定在某個比較低的電平上，例如比正常電平低10～15dB左右。當發生傳播衰落時，接收機檢測到傳播衰落小于ATPC所規定的最低接收電平時，立即通過微波輔助開銷RFCOH字節控制對端發信機提高發信功率。自動發信功率控制的工作原理框圖如下所示：調制器發信機收信機解調器ATPC收信機ATPC發信機調制器解調器3.2抗衰落措施81自動發信功率控制-ATPC：調制器發信機收信機解調器ATP自動發信功率控制：發信機的輸出功率在ATPC的控制范圍內自動跟蹤收信機收信電平的變化而變化。一般來說嚴重的傳播衰落發生的時間率是很短的，不足1%，采用了ATPC裝置后，發信機99%以上的時間均比額定功率低10～15dB的狀態下工作。因此可以較少對鄰近頻段的干擾，降低電源消耗。采用自動發信功率控制后的效果主要有：減少對相鄰系統的干擾及越站干擾降低直流功率消耗減少上衰問題改善殘余誤碼特性3.2抗衰落措施82自動發信功率控制：發信機的輸出功率在ATPC的控制范圍內自動ATPC調整過程（漸變式）

ATPC動態范圍-72-55-45-35-251028575453121接收電

平(dBm)鏈路損耗(dB)發信輸出電平(dBm)高電平低電平3.2抗衰落措施83ATPC調整過程（漸變式）ATPC動態

交叉極化干擾抵消(XPIC)在微波傳輸中，為了提高頻譜利用率，在同一頻率上利用正交極化傳送兩個不同的信號，這樣可使頻譜利用率提高一倍。為了避免兩個不同極化的信號之間產生嚴重的干擾，必須引入交叉極化波間的干擾補償技術。波導口外形30MHz

80MHz60MHz340MHz12345678680MHz

V(H)H(V)1’2’3’4’5’6’7’8’30MHz

80MHz60MHz340MHz680MHz12345678V(H)H(V)1X2X3X4X5X6X7X8X1’2’3’4’5’6’7’8’

1X’2X’3X'4X’5X’6X’7X’8X’U6GHz頻帶頻率配置（ITU-RF.384-5）電場方向水平極化垂直極化3.2抗衰落措施84交叉極化干擾抵消(XPIC)波導口外形30MHz分集技術:

分集就是利用兩條或多條傳輸途徑傳輸相同信息，并對接收信機輸出信號進行選擇或合成，來減輕衰落影響的一種措施。可分為：空間分集、頻率分集、極化分集和角度分集。在實際應用中空間分集和頻率分集應用較多。空間分集較為經濟，效果也好；頻率分集由于占用頻帶較寬，因此多應用于多波道系統中，采用一個備用波道的系統兼作頻率分集的情況較多。頻率分集（FD）空間分集（SD）Hf1f23.2抗衰落措施85分集技術:Hf1f23.2抗衰落措施85頻率分集利用在空間傳輸中，不同頻率信號的衰落特性不一樣的特性，采用兩個或兩個以上具有一定頻率間隔的微波頻率同時發送和接收同一信息，然后進行合成或選擇，以減輕衰落的影響，這種工作方式叫頻率分集。優點是效果明顯，只需要一副天饋線。缺點是頻段利用率不高。f1f23.3空間分集和頻率分集86頻率分集f1f23.3空間分集和頻率分集86空間分集利用信號在不同路徑的多徑效應不同，從而衰落也不同的特性，采用高低不同的兩副或兩副以上的天線接收同一頻率的信號，然后進行合成或選擇，這種工作方式叫空間分集。有幾副天線就叫幾重分集。優點是節省頻率資源。缺點是設備復雜，需要兩套或兩套以上天饋線。天線距離：根據經驗，在常用頻段，一般為100～200倍波長。f1f13.3空間分集和頻率分集87空間分集f1f13.3空間分集和頻率分集87Dh=(nl＋l/2)d2h1其中，l：波長，d：路徑長度，h1：發端天線掛高h1TxRxnl＋l/2Dhd空間分集的間距計算根據近似地推算，可以得到如下地公式：3.3空間分集和頻率分集88Dh=(nl＋l/2)d2h1其中，l：波長，d根據北歐瑞典的一份測試報告，夏天是一年四季中衰落最嚴重的季節，冬天是一年四季中衰落最少的季節（除了冬天的下午較晚的時候有時候會發生更大的電平偏移），在夏天的早晨6點到7點之間，上部的天線電平偏移峰值為2.7dB，，在下午的1點到8點電平偏移1小時在1dB以內），研究還發現上面的天線衰落深度比下面的天線略大。空間分集情況下，上下兩面天線每年0.1%的時間衰落深度同時超過8dB，在最壞月情況下，兩面天線同時最大衰落深度大概15dB，上部天線衰落深度比下部天線略大，一般空間分集系統衰落深度不會超過24-26dB。3.3空間分集和頻率分集89根據北歐瑞典的一份測試報告，夏天是一年四季中衰落最嚴重的季節4、掌握微波指標計算方法4.1微波指標概念4.2微波指標要求4.3計算范例904、掌握微波指標計算方法90PDH微波指標要求高級和中級數字微波通道的誤碼性能指標：PDH微波電路分三類：高級電路，其參考長度為2500公里；中級電路，其參考長度為1250公里；用戶級電路，其參考長度為50公里。4.2微波指標要求91PDH微波指標要求高級和中級數字微波通道的誤碼性能指標：PDPDH微波指標要求假設參考數字段誤碼性能指標注：一類假設參考數字段適用于組成2500km高級假設參考數字通道；二類介于高級和中級電路之間；三類、四類介于中級和用戶級電路之間。4.2微波指標要求92PDH微波指標要求假設參考數字段誤碼性能指標注：一類假設參考PDH微波接力通信系統的不可用性指標

(1)高級假設參考數字微波通道(雙向)的不可用性指標，在任何一年里應不大于0.3%，其中由傳播引起的占1/3。

(2)中級假設參考數字微波通道(雙向)的不可用性指標，在任何一年里應不大于0.2～0.5%，其中由傳播引起的占1/3。

(3)用戶級假設參考數字微波通道(雙向)的不可用性指標，在任何一年里應不大于0.08%，其中由傳播引起的占1/3。

(4)實際電路的不可用性指標的細分原則,宜按電路長度作線性分配。

(5)假設參考數字段(雙向)的不可用性指標應滿足下表中的規定值。4.2微波指標要求93PDH微波接力通信系統的不可用性指標(1)SDH微波接力通信系統的差錯性能指標

(1)在考慮到系統內部的衰落、干擾及其他各種惡化因素的影響下，省際干線通道的差錯性能指標，在每一個傳輸方向任何月份應不大于下表的規定值。省際干線通道的差錯性能指標

表中：A=6%×L/5000L：電路實際長度SDH微波電路分四類：省際干線，其參考長度為5000公里；省內干線；本地網；接入網。4.2微波指標要求94SDH微波接力通信系統的差錯性能指標(1)在SDH微波接力通信系統的差錯性能指標(2)省內干線通道的差錯性能指標

表中：B=2.5%+1%×L/500L：電路實際長度

(2)在考慮到系統內部的衰落、干擾及其他各種惡化因素的影響下，省內干線通道的差錯性能指標，在每一個傳輸方向任何月份應不大于下表的規定值。4.2微波指標要求95SDH微波接力通信系統的差錯性能指標(2)省內干線通道的差錯SDH微波接力通信系統的差錯性能指標(3)本地網通道的差錯性能指標

表中：C=5%

(3)在考慮到系統內部的衰落、干擾及其他各種惡化因素的影響下，本地網通道的差錯性能指標，在每一個傳輸方向任何月份應不大于下表的規定值。

4.2微波指標要求96SDH微波接力通信系統的差錯性能指標(3)本地網通道的差錯性SDH微波接力通信系統的差錯性能指標(4)接入網通道的差錯性能指標

表中：D=8%

(4)在考慮到系統內部的衰落、干擾及其他各種惡化因素的影響下，接入網通道的差錯性能指標，在每一個傳輸方向任何月份應不大于下表的規定值。4.2微波指標要求97SDH微波接力通信系統的差錯性能指標(4)接入網通道的差錯性SDH微波接力通信系統的的不可用性指標

(1)長途假設參考數字通道的不可用性指標，在任何一年里每500公里應不大于0.06%，其中由傳播引起的占1/3。

(2)實際電路的不可用性指標按電路長度作線性分配。4.2微波指標要求98SDH微波接力通信系統的的不可用性指標(1)數字微波線路的性能估算主要有兩種方法。一是從系統的不可用度出發，估算由傳播衰落、設備、電源故障等引起的傳輸系統的不可用度，將估算結果和指標給定值比較，判定系統設計是否滿足要求。由于設備、電源故障等因素引起的不可用度估計難度較大，工程設計中一般不使用。二是從嚴重誤比特秒(SES)或嚴重差錯秒比(SESR)指標判定系統的中斷率是否滿足指標要求。系統的中斷率只需考慮電波傳播衰落的影響。下面介紹后一種估算方法。電路性能估算4.2微波指標要求99數字微波線路的性能估算主要有兩種方法。電路性能估算4.2微估算方法(1)根據發信功率、傳播損耗、天線增益等估算收信電平。由收信電平和收信門限電平求出衰落儲備量。(2)由平衰落儲備、頻率分集、空間分集的改善度和頻率選擇性衰落儲備等估算傳輸系統中斷率，并判定其是否符合分配的SES/SESR指標要求。電路性能估算(2)計算值與目標值的比較：由于實際工程設計中，一般不考慮氣體吸收引起的衰減(即氧氣和水汽吸收)，并近似認為平衰落、頻率選擇性衰落和干擾引起的中斷率是相互獨立的(即不考慮協同效應系數)，同時考慮到實際接收電平與理論計算接收電平的差異，對于SDH微波，一般要求預測的電路中斷率比目標值要小7～10dB，即5～10倍，具體視斷面而定。4.2微波指標要求100估算方法電路性能估算(2)計算值與目標值的比較：4.2微波THANKS!101THANKS!101參考資料唐賢遠、李興（2004）“數字微波通信系統”，電子工業出版社華為公司（2004）“TKNWP-TR-301微波通信原理”華為公司（2006）“數字微波通信原理”同步數字系列（SDH）微波接力通信系統設計規范(YDT5088-2000)數字微波（PDH）接力通信工程設計規范(YD5004-94)ITU?TRecommandationG.821/826/827/828傳輸性能指標ITU-RF.1491/1493無線傳輸性能指標ITU-RP.530/531無線信號傳播計算方法無線院王強（2005）“數字微波原理和工程設計”102參考資料唐賢遠、李興（2004）“數字微波通信系統”，電授課對象本講座面向未接觸過微波工程的設計人員。通過介紹微波工程基礎原理和概念，便于設計人員進一步學習微波工程的具體設計流程和方法。103授課對象本講座面向未接觸過微波工程的設計人員。學完本課程后，您應該能：描述數字微波通信的概念及特點描述數字微波通信的傳播原理掌握數字微波通信余隙的概念和要求了解數字微波通信的衰落種類和抗衰落技術了解數字微波通信的指標要求授課目標104學完本課程后，您應該能：授課目標3為什么微波通信105為什么微波通信4

微波通信與光纖通信特點的比較跨越空間能力強，占地少，不受土地私有化限制。需要鋪設光纜，占用土地。投資少，周期短，維護方便基礎建設投資多，建設周期較長具有很強的抗自然災害能力，易于快速恢復需要室外光纜維護，易受自然災害影響。頻率資源有限，需要申請頻率執照傳輸容量大。傳輸容量有限不受頻率限制，不需要申請許可。傳輸質量穩定可靠，不受外來因素干擾。傳輸質量受氣候和地形的影響大微波通信光纖通信106微波通信與光纖通信特點的比較跨越空間能力強，占地少，需要鋪LFMFHFVHFUHFSHFEHFMicrowave10Km1Km100m10m1m10cm1cm1mmf30KHz300KHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz紅外線可見光工業和天電干擾，太陽黑子對微波通信影響較小微波信號的頻率范圍107LFMFHFVHFUHFSHFEHFMicrowave10微波通信發展的歷程注：微波傳輸中，傳輸容量在10M以下的稱為小容量，在10~100M之間的稱為中容量，大于100M的稱為大容量。155M34/140M2/4/6/8M480話路SDH同步數字微波系統出現PDH準同步數字微波系統出現中、小容量的數字微波通信系統模擬微波通信系統傳輸容量（/ch）20世紀50年代20世紀70年代20世紀80年代20世紀90年代末至今108微波通信發展的歷程注：微波傳輸中，傳輸容量在10M以下的稱為能否用月亮做中繼站，實現微波通信？猜想，浪漫，實際！109能否用月亮做中繼站，實現微波通信？8課件內容1、掌握微波基礎理論1.1微波系統介紹1.2微波頻段選擇1.3自由空間傳播1.4菲涅耳區(Fresnelzone)1.5等效地球半徑

2、掌握微波斷面設計方法2.1余隙概念和計算2.2余隙設計標準2.3斷面圖制作3、掌握微波衰落概念3.1微波衰落種類3.2抗衰落措施3.3空間分集和頻率分集

4、掌握微波指標計算方法4.1微波指標概念4.2微波指標要求4.3計算范例110課件內容1、掌握微波基礎理論3、掌握微波衰落概念9BroadcastingMaximumcoverageOneprogrammeperradiochannelApplications:Radio(LW,MW,SW,FM);TVetc...射頻傳輸的兩種基本形式MicrowavelinksRadiobeamOnemultiplexperradiochannelApplications:Civiliarsandmilitarytelecommunicationnetworks廣播點－點視距微波1.1微波系統介紹Lineofsight“直線”傳播111BroadcastingMaximumcoverage射頻微波的分類按制式和結構分：按容量和帶寬分：1.1微波系統介紹112微波的分類按制式和結構分：按容量和帶寬分：1.1微波系統介數字微波發信機發信機的主要性能指標：(1)工作頻段：微波頻段使用的范圍從4～23GHz。(2)輸出功率：一般微波輸出功率從幾十毫瓦到二瓦左右。(3)頻率穩定度：一般微波設備的本振頻率穩定度一般在3～10ppm左右。1.1微波系統介紹113數字微波發信機發信機的主要性能指標：1.1微波系統介紹12數字微波傳輸常用頻段包括：

7G/8G/11G/13G/15G/18G/23G/26G/32G/38G（由ITU-R建議規定）85432102013040501.52.5GHz區域網長距離干線網區域和本地網，邊際網2834Mbit/s2834140155Mbit/s3.311GHzGHz34140155Mbit/s1.2微波頻段和波道114數字微波傳輸常用頻段包括：8543210201304050在每個頻段中定義了多種子頻率范圍，多種收發間隔和波道間隔。f0(中心頻率)頻率范圍波道間隔f1f2fnf1’f2’fn’波道間隔收發間隔收發間隔低頻段高頻段保護間隔相鄰收發間隔1.2微波頻段和波道115在每個頻段中定義了多種子頻率范圍，多種收發間隔和波道間隔。ff0(7575M)頻率范圍（7425－7725MHz）28Mf1=7442f5f1’=7596f2’f5’T/R間隔：154Mf2=74701.2微波頻段和波道信產部[2000]705號“關于調整1-30GHz數字微波接力通信系統容量系列及射頻波道配置的通知”116f0(7575M)頻率范圍（7425－7725MHz）28M1.近場：也叫感應近場區，電場分量與磁場分量二者有相位差，電磁能在此區域交替轉化，不輻射能量。2.菲涅耳區：也叫輻射近場區，處于近場與遠場之間，輻射部分非常小，交替轉化的部分占絕大多數3.遠場：也叫Fraunhofer區，電場與磁場的相位相同，形成能量輻射。1.3自由空間傳播1171.近場：1.3自由空間傳播161.3自由空間傳播1181.3自由空間傳播17在研究實際電波傳播時，總是將自由空間傳播情況作為實際傳播問題的參考。所謂自由空間是指充滿均勻理想介質的無限空間。在這空間里電波不受阻擋、反射、繞射、散射和吸收等因素影響。1.自由空間傳播損耗：

自由空間傳播下的收信電平：

式中：Pt

為發信功率(dBm)，Gt、Gr

為收發天線增益，Lt、Lr為收發饋線的損耗、LBr為分路系統損耗，Lf為自由空間傳輸損耗。d

或f

增加一倍，損耗將增加6dB1.3自由空間傳播119在研究實際電波傳播時，總是將自由空間傳播情1.4菲涅耳區惠更斯原理(Huygensprinciple)光和電磁波都是一種振動，一個點源的振動傳遞給鄰近的質點后，就形成了二次波源、三次波源等等。如果點源發出的波是球面波，那么由點源形成的二次波前面也是球面波、三次、四次...波前面也是球面波。在微波通信中，當發信天線的尺寸遠小于微波中繼距離時，可將發射天線看成是一個點源。1201.4菲涅耳區惠更斯原理(Huygensprincipl菲涅耳區定義(TheFresnelZoneDefinition)1.4菲涅耳區121菲涅耳區定義(TheFresnelZoneDefini菲涅爾區是研究電波傳播的一個重要概念，其定義是：圖中球面上的點P到(T,R)點距離之和滿足：TP+PR=TR+nλ/2n=1,2,3,…則由P點構成的軌跡就是菲涅爾區。我們把菲涅爾區上一點P到TR的連線的垂直距離PO稱為菲涅爾半徑。第一菲涅爾半徑用F1(n=1)表示。從圖中可以看出，在線路中央菲涅爾區半徑最大，越靠近一端，菲涅爾區半徑越小。1.4菲涅耳區122菲涅爾區是研究電波傳播的一個重要概念，其定義d1d2dd1+d2-d=l/2第一費涅耳橢球面:費涅耳橢球面1.4菲涅耳區123d1d2dd1+d2-d=l/2第一費涅耳橢球面1.4菲涅耳區1241.4菲涅耳區23經有關研究知道：在電波的傳播空間中，在接收點的合成場強，當費涅耳區號趨近于無限多時，就接近于自由空間場強；由第一非涅耳區在接收點的場強,接近于全部有貢獻的非涅區在接收點的自由空間場強的2倍;相鄰費涅耳區在收信點處產生的場強的相位相反；若以第一費涅耳區為參考,則奇數區產生的場強是使接收點的場強增強,偶數區產生的場強是使接收點的場強減弱。菲涅耳區的能量分布:1.4菲涅耳區125經有關研究知道：在電波的傳播空間中，在接收點的合成場強，當費1stzone+2ndzone-TheSecondFresnelZoneThe

signalpowerisdistributedinthespacesurroundingthedirectlineofsightLineofsight費涅耳區定義(TheFresnelZoneDefinition)1.4菲涅耳區1261stzone2ndzoneTheSecondFre電波傳播的主要能量集中在第一菲涅耳區。在點對點微波傳輸中，如果路徑余隙達到0.6F1，則認為處于自由空間傳播狀態。注：菲涅耳區半徑是三維的，并不僅僅為路徑垂直方向，也包括路徑側面和路徑上面1.4菲涅耳區127電波傳播的主要能量集中在第一菲涅耳區。在點對點微波傳輸中，如F1=（λd1d2/d）1/2F2=（2λd1d2/d）1/2

=(2)1/2F1......Fn=（nλd1d2/d）1/2

=(n)1/2F1菲涅耳區半徑計算1.4菲涅耳區d1d2dFnF0=(1/3)1/2F1≈0.577F1128F1=（λd1d2/d）1/2菲涅耳區半徑計算1.4菲涅耳d1d2dd1

x

d2fxdF1==17.3xF1inmeterd,d1,d2inkmfinGHzF1TheFirstFresnelRadiusC

xd1

x

d2fxd1.4菲涅耳區129d1d2dd1xd2fxdF1=TheFirstFresnelZoneTotalreceivedsignalDirectsignal1stzoneReflectedsignal180180l/2費涅耳區定義(TheFresnelZoneDefinition)1.4菲涅耳區130TheFirstFresnelZoneTotalreTotalreceivedsignalDirectsignal2ndzone1stzoneReflectedsignal180180lTheSecondFresnelZone費涅耳區定義(TheFresnelZoneDefinition)1.4菲涅耳區131TotalreceivedsignalDirectsi微波傳播是一種“視距”通信（LineofSight）,并不是說需要肉眼看到對方站點，而是強調微波通信是點對點發射和接收。一般來說，如果微波跳距離為8公里以上，需要考慮以下3個因素。地球凸起.菲涅耳區余隙大氣折射.1.5等效地球半徑132微波傳播是一種“視距”通信（LineofSight）,下圖中的：U--表示電波傳播的速度，n—表示折射系數，n=c(光波)/U(電波）傳播路徑受大氣的影響:對流層對微波傳播的影響1.5等效地球半徑133下圖中的：U--表示電波傳播的速度，n—表示折射系數，n=c傳播路徑受大氣分層的影響:對流層對微波傳播的影響1.5等效地球半徑134傳播路徑受大氣分層的影響:對流層對微波傳播的影響1.5等效傳播路徑受大氣分層的影響對流層對微波傳播的影響1.5等效地球半徑135傳播路徑受大氣分層的影響對流層對微波傳播的影響1.5等效地等效地球半徑系數：

式中可見k決定于折射率梯度，而又受溫度、濕度、壓力等條件影響，所以k是反映對流層氣象條件變化對電波傳播影響的重要參數。折射的分類：a.無折射；當＝0時，大氣折射率不隨大氣的垂直高度而變化，k＝1。b.負折射；當>0時，上層空間的電波射線速度比下層空間的電波射線速度小，電波傳播軌跡向上彎曲，k<1。c.正折射；當<0時，上層空間的電波射線速度比下層空間的電波射線速度大，電波傳播軌跡向下彎曲，k>1。1.5等效地球半徑136等效地球半徑系數：1.5等效地球半徑35下圖中k(等效地球半徑系數)=ae(地球等效半徑)/a(實際地球半徑)=1/(1+adn/dh)1.5等效地球半徑137下圖中k(等效地球半徑系數)=ae(地球等效半徑)/a(實際由于大氣折射的作用，使得在大氣層中傳播的無線電波將因多次連續折射而使軌跡發生彎曲。為了便于分析，我們引入地球等效半徑的概念，這樣就可以把電波射線看成直線，而把地球的半徑R0等效為Re。等效的條件是：a.設大氣折射隨高度變化是線性的，使射線彎曲形狀是園滑對稱的；b.等效前后，射線軌跡上各點與地面之間的垂直距離處處不變。1.5等效地球半徑138由于大氣折射的作用，使得在大氣層中傳播的無線電波將因多次連續k=￥

4/312/3Trueearthradius(r)Groundclearance2/34/31k=￥等效地球半徑Equivalentearthradius(r·k)Groundclearance在溫帶地區稱K=4/3時折射為標準折射，此時的大氣稱為標準大氣壓,

ae=4a/3稱為標準等效地球半徑1.5等效地球半徑139k=￥4/312/3Trueearthradk值的選取，是天線高度設計中的一項主要工作。為了便于電路計算，在溫帶地區按平均情況，一般k取4/3，并認為k的變化為2/3到∞。同時應注意當氣象條件變化時，使k值較小時(例如k=2/3)，余隙將變小，可能使電波發生繞射衰落，使收信電平降低。1.5等效地球半徑1401.5等效地球半徑39Distance50kmGeometricallineofsightRadioopticallineofsight微波傳播(MicrowavePropagation)1.5等效地球半徑141Distance50kmGeometricallinDistance50kmk=2/3k=4/3等效地球半徑的影響1.5等效地球半徑142Distance50kmk=2/3k=4/3等2、掌握微波斷面設計方法2.1余隙概念和計算2.2余隙設計標準2.3路徑剖面圖1432、掌握微波斷面設計方法422.1余隙概念和計算1442.1余隙概念和計算432.1余隙概念和計算1452.1余隙概念和計算44保障自由空間傳播的最小余隙為第一費涅爾區F1的60％，一般按下表取定余隙標準。(1)多障礙物接力段的余隙值宜按K=Kmin時，由障礙物引入的電波繞射損耗值不大于10dB，K=4/3時，保證不衰落時的接收電平值不小于自由空間接收電平值的要求。(2)對于采用空間分集接收的接力段，主天線路徑余隙應滿足上表的規定，分集天線路徑余隙應滿足K=Kmin時，障礙物引入的繞射損耗值不大于15dB(對于單障礙物或多障礙物)。單障礙物接力段的余隙標準2.2余隙標準146保障自由空間傳播的最小余隙為第一費涅爾區F1的60％，一般按

根據路徑余隙標準計算出來的微波天線掛高并不能保證可靠的微波傳輸，這只是微波設計的第一步，許多情況下由于微波余隙大大超出余隙標準反而會帶來傳輸問題，微波天線掛高并不是越高越好，最終的微波天線掛高將綜合以下三個條件取定。1）在最小K值下微波繞射損耗計算結果在系統可接受的范圍，此時得出的最低微波天線掛高。2）路徑的反射特性和天線高度增益特性。3）在正常K值情況下，路由反射不會造成信號衰落。4）當采用空間分集時，主天線和分集天線不會同時發生衰落。設計天線高度時首先要確定天線配置，如果采用分集方式，主天線和分集天線分別采用不同的余隙標準，最終結果采用兩者結果的較大值。2.2余隙標準147根據路徑余隙標準計算出來的微波天線掛高并不能當路由剖面為可反射類型，在接收點上會同時收到直射波和反射波，如果K=4/3時余隙達到第二菲涅爾區半徑，直射波和反射波相位相反，會造成傳輸深衰落，這時需要使用“Pathloss4.0”中的“Diffraction”模塊進行分析第二費涅爾區余隙，對天線掛高進行調整。

一般以下2種情況會需要分析第二費涅爾區余隙。1）當長路由情況下，如果同時滿足K=4/3和K=min兩個K值下的余隙標準，由于此時K=min下的余隙標準起主要作用，K=4/3下的余隙會達到或超過第二費涅爾區半徑。2）余隙設計中考慮了過高的地物障礙高度，例如樹木高度等，實際上該障礙并不存在或可以不考慮。

余隙標準僅是設計微波天線掛高的手段，它并不是決定天線掛高的必要條件，最終天線掛高取決于滿足路由傳播可靠性要求下的最低天線掛高。第二費涅爾區余隙2.2余隙標準148當路由剖面為可反射類型，在接收點上會同時收到2.2余隙標準將余隙除以第一菲涅耳區半徑，如果比例大小與偶數的平方根相接近，有可能會發生信號衰減，需要重新調整天線掛高1492.2余隙標準將余隙除以第一菲涅耳區半徑，如果比例大小與偶2.2余隙標準1502.2余隙標準49繞射Diffracted由于刃形障礙物阻擋了部分費涅耳區，以及同時造成的微波射線的繞射，使得實際接收點的電平一定低于自由空間電平。這個由于刃形障礙物的阻擋而增加的損耗我們稱之為附加損耗。2.2余隙標準刃形損耗151繞射Diffracted由于刃形障礙物阻擋了部分費涅耳當障礙物的尖鋒正好落在收發兩端的連