微波工程设计中的剖面图绘制

微波工程设计中的剖面图绘制第1页，共71页，2023年，2月20日，星期六第2页，共71页，2023年，2月20日，星期六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第3页，共71页，2023年，2月20日，星期六微波剖面图简介

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。第4页，共71页，2023年，2月20日，星期六相关的概念及理论

微波频率一般指300MHz~300GHz频段的电磁波。0.3－3GHz:Ultrahighrequency(UHF)，3～30GHz:Superhighfrequency(SHF),

30～300GHz:Extremelyhighfrequency(EHF)有时亦用字母表示：1～2GHzL波段,2~4GHzS波段,4~8GHzC波段,8~12GHzX波段,12-18GHzKu波段，18～27GHzK波段，27～40GHzKa波段。

第5页，共71页，2023年，2月20日，星期六相关的概念及理论

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（Lineofsight(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。第6页，共71页，2023年，2月20日，星期六微波传播的特点

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。第7页，共71页，2023年，2月20日，星期六微波传播的特点

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8页，共71页，2023年，2月20日，星期六第一费涅耳区半径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+λ/2时，称为第一费涅耳区，其半径为F1。第9页，共71页，2023年，2月20日，星期六第一费涅耳区半径2第10页，共71页，2023年，2月20日，星期六第一费涅耳区半径3

当椭球面上的点满足TPn+RPn=d0+n*λ/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11页，共71页，2023年，2月20日，星期六第一费涅耳区半径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：第12页，共71页，2023年，2月20日，星期六微波传播路径余隙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。HsHbHcH1h1H2h2d2d1d0第13页，共71页，2023年，2月20日，星期六微波传播路径余隙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第14页，共71页，2023年，2月20日，星期六天线离地高度的计算计算天线离地高度：第15页，共71页，2023年，2月20日，星期六微波传播路径余隙Hc刃形段面规范的要求如下式所示：K＝Kmin时Hc≥0K=4/3时Hc/F1≥0.3K＝∞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：K＝KminHc≥0.3F1K＝4/3Hc>0.6F1K＝∞Hc≤1.38F1式中Hc为路径余隙；F1为第一费涅耳区半径第16页，共71页，2023年，2月20日，星期六等效地球半径系数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，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

K＝ae/a第17页，共71页，2023年，2月20日，星期六等效地球半径系数KTRK=2/3K=1K=4/3K=∞a实际电波射束RTK=2/3K=1K=4/3K=∞ae用ae代替a后的电波射束第18页，共71页，2023年，2月20日，星期六等效地球半径系数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：第19页，共71页，2023年，2月20日，星期六等效地球半径系数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；反射较强的，余隙应在0.3F1（K=Min）~1.38F1(K=Max)之间。

第20页，共71页，2023年，2月20日，星期六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。第21页，共71页，2023年，2月20日，星期六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。反射波直射波RTh1h2C第22页，共71页，2023年，2月20日，星期六微波波束地面反射点在计算d1时使用公式其中：第23页，共71页，2023年，2月20日，星期六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。第24页，共71页，2023年，2月20日，星期六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。第25页，共71页，2023年，2月20日，星期六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……第26页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-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。第27页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-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。

第28页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-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，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。

第29页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-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。第30页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-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等高距第31页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-等高线第32页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-等高线第33页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-等高线第34页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-编号

我们先看看这样的一个编号：F-48-118-甲EFG504948第35页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-编号

加了颜色的就是F-48-118F48第36页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-编号F48118甲乙丙丁

F-48-118-甲第37页，共71页，2023年，2月20日，星期六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。第38页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-编号军用地图的编号并不全是这种方式，比如说J48E018015。第39页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-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”。半个堡兴隆镇什字路古城瓦亭隆德县红庄联财第40页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-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。184100第41页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-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。100184松ж0.128第42页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图－经纬度

军用地图经纬度标注在边框上，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106°15‘与37°10'第43页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图－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

第44页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-磁偏角Q1为真北坐标角，Q2为磁偏角。*磁子午线坐标线真子午线Q1Q2第45页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-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。第46页，共71页，2023年，2月20日，星期六认识军用地图-磁偏角*磁子午线坐标线真子午线Q1Q2*磁子午线坐标线真子午线Q1Q2Q1为正Q1为负第47页，共71页，2023年，2月20日，星期六经纬度、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。第48页，共71页，2023年，2月20日，星期六经纬度、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106°16.523‘37°10.842‘经过换算其坐标为：4117.4

18613.26第49页，共71页，2023年，2月20日，星期六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）第50页，共71页，2023年，2月20日，星期六如何做剖面图手动绘制剖面图计算机辅助绘制剖面图第51页，共71页，2023年，2月20日，星期六如何做剖面图－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

第52页，共71页，2023年，2月20日，星期六手动绘制剖面图第53页，共71页，2023年，2月20日，星期六手动绘制剖面图绘制剖面图用纸第54页，共71页，2023年，2月20日，星期六100如何做剖面图－定点定点，是做剖面图的第一步工作。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、楼房的相对位置第55页，共71页，2023年，2月20日，星期六100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。松ж0.128第56页，共71页，2023年，2月20日，星期六100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。松ж0.128第57页，共71页，2023年，2月20日，星期六100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)松ж0.128第58页，共71页，2023年，2月20日，星期六天线高度确定近场区：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。

第59页，共71页，2023年，2月20日，星期六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。第60页，共71页，2023年，2月20日，星期六手动绘制剖面图绘制剖面图第61页，共71页，2023年，2月20日，星期六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第62页，共71页，2023年，2月20日，星期六计算机辅助绘制剖面图微波传输路由表－－－基础数据第63页，共71页，2023年，2月20日，星期六计算机辅