1、微 波 原 理 与 维 护微波原理与维护交流资料大纲一：微波通信及应用二：数字微波系统的构成与干扰、衰落1：数字微波系统的构成2：数字微波的干扰与衰落三：微波的维护1：微波的认识 2：DMC 微波的日常维护及指示灯状态：简单故障排除4：板件更换步骤四：微波维护中的注意事项微波简史（一）在了解微波通信的具体工作原理之前，让我们先回顾一下微波通信的发展。微波的发展是与无线通信的发展是分不开的。1901 年马克尼使用 800KHz 中波信号进行了从英国到北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的无线电波的通信试验，开创了人类无线通信的新纪元。无线通信初期，人们使用长波及中波来通信。20 世纪 20 年代初
2、人们发现了短波通信，直到 20 世纪 60 年代卫星通信的兴起，它一直是国际远距离通信的主要手段，并且对目前的应急和军事通信仍然很重要。用于空间传输的电波是一种电磁波，其传播的速度等于光速。无线电波可以按照频率或波长来分类和命名。我们把频率高于 300MHz 的电磁波称为微波。由于各波段的传播特性各异，因此，可以用于不同的通信系统。例如，中波主要沿地面传播，绕射能力强，适用于广播和海上通信。而短波具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信。超短波和微波的绕射能力较差，可作为视距或超视距中继通信。微波的发展历史（一）微波通信是二十世纪 50 年代的产物。由于其通信的容量大而投资费用省（约占电缆投资
3、的五分之一），建设速度快，抗灾能力强等优点而取得迅速的发展。20 世纪 40 年代到 50 年代产生了传输频带较宽，性能较稳定的微波通信，成为长距离大容量地面干线无线传输的主要手段，模拟调频传输容量高达 2700 路，也可同时传输高质量的彩色电视，而后逐步进入中容量乃至大容量数字微波传输。80 年代中期以来，随着频率选择性色散衰落对数字微波传输中断影响的发现以及一系列自适应衰落对抗技术与高状态调制与检测技术的发展，使数字微波传输产生了一个革命性的变化。特别应该指出的是 80 年代至 90 年代发展起来的一整套高速多状态的自适应编码调制解调技术与信号处理及信号检测技术的迅速发展，对现今的卫星通信
4、，移动通信，全数字 HDTV 传输，通用高速有线/ 无线的接入，乃至高质量的磁性记录等诸多领域的信号设计和信号的处理应用，起到了重要的作用。国外发达国家的微波中继通信在长途通信网中所占的比例高达 50%以上。据统计美国为 66%，日本为 50%，法国为 54%。我国自 1956 年从东德引进第一套微波通信设备以来，经过仿制和自发研制过程，已经取得了很大的成就，在 1976 年的唐山大地震中，在京津之间的同轴电缆全部断裂的情况下，六个微波通道全部安然无恙。九十年代的长江中下游的特大洪灾中，微波通信又一次显示了它的巨大威力。在当今世界的通信革命中，微波通信仍是最有发展前景的通信手段之一。微波简史（
5、二）卫星通信方面，从 1945 年克拉克提出三颗对地球同步的卫星可覆盖全球的设想以来，卫星通信真正成为现实经历了 20 年左右的时间。先是诸多低轨卫星的试验，而 1957 年10 月 4 日原苏联成功发射的世界上第一颗距地球高度约 1600km 的人造地球卫星，实现了对地球的通信，这是卫星通信历史上的一个重要里程碑；1965 年 4 月 6 日发射的“晨鸟”（Early Bird）号静止卫星标志着卫星通信真正进入了实际商用阶段，并纳入了世界上最大的商业卫星组织 INTELSAT 的第一代卫星系统 IS-I。GEO 商用卫星通信以 INTELSAT 卫星系统为典型，从 1965 年 IS-I 以
6、来，至今正式商用的卫星系统历经八代 12 种，目前正在研制第九代卫星系统 IS-IX，预计 2001 年发射。微波的发展历史（二）移动通信方面，它的发展至今大约经历了五个阶段：第一阶段为 20 年代初到 50 年代末，主要用于船舰及军用，采用短波频段及电子管技术，至该阶段末期财出现 150MHz的单工汽车公用移动电话系统 MTS，第二阶段未 50 年代到 60 年代，此时频段扩展到UHF450MHz，器件技术已经向半导体过度，大都为移动环境中的专用系统，并解决了移动电话与公用电话的接续问题；第三阶段为 70 年代初到 80 年代，此时频段已经扩展到800MHz，美国进行了 AMPS 试验，第四
7、阶段为 80 年代到 90 年代中，第二代数字移动通信兴起并且大规模的发展，并逐步向个人通信发展。出现了 D-AMPS、 TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECTPACS、PCS 等各类系统，频段扩至 900MHz 到 1800MHz，而且除了公众移动电话系统以外，无线寻呼系统，无绳电话系统，集群系统等各类移动通信手段适应用户与市场需求同时兴起；第五阶段为 90 年代中期到现在，随着数据通信与多媒体的业务需求的发展，适应移动数据，移动计算机及移动多媒体的第三代移动通信开始兴起 cdma2000,WCDMA,LAS-cdma 等相应的标准应允而生。无线通信技
8、术前景一片光明。近十年来，国内信息网络的发展对通信基础设施提出了越来越高的要求。各种网络接入技术越来越受到人们的重视。网络接入大致上可分为网络接入和单机接入两类。许多技术如 DDN、xDSL、56K、ISDN、微波、帧中继、卫星通信等都成为人们的关注对象。迄今，尽管中国电信基础建设取得了极大的发展，但是仍无法满足网络迅速发展的迫切需要。因此，无线微波扩频通信以其建设快速简便等优势成为建立广域网连接的另一重要方式，并在一些城市中（如北京）形成一定规模，是国内城市通信基础设施的有效补充，引起了很多网络建设单位的兴趣。微波扩频通信目前在国内的重要应用领域之一是企事业单位组建Intranet 并接入
9、ISP。一般接入速率为 64K-2Mbps，使用频段为 2.4G2.4835GHz，该频段属于工业自由辐射频段，也是国内目前唯一不需要无委会批准的自由频段。一：微波通信及应用所谓微波是指频率为 300MHz-300GHz，所对应波长为 1m-1mm 的电磁波。在微波频段，由于频率很高，电波的绕射能力弱，所以信号的传输主要是利用微波在视线距离内的直线传播，又称视距传播。这种传播方式虽然与短波相比具有传播比较稳定，受外界干扰小等特点，但在电波的传播过程中，却难免受到地形、地物、及气候状况的影响引起反射、折射、散射和吸收现象，产生衰落和失真。利用微波波段的电磁波进行通信的一种通信方式称为微波通信，而
10、利用微波频段的电磁波传输数字信号的一种通信方式称为数字微波通信。由于我们现在使用的微波是数字微波，以下主要介绍数字微波通信。那么作为微波通信，它具有那些优点那？1：频带宽，通信容量大，多波道同时工作互不影响。由于微波波段包括分米波，厘米波，毫米波，他们的带宽为 27GHz 是长波是长波、中波、短波总带宽的 1000 倍。频段越宽，通信容量越大。2：天线尺寸小，方向性强。采用抛物面天线，其结构类似探照灯，利用放在抛物面焦点处的辐射源发射出的球面波，经抛物面反射形成定向的平面波束射向空间。3：抗干扰性强，噪声不积累。由于在微波线路中，采用了可对数字信号进行处理的再生中继器，因此，线路噪声不会随传输
11、距离的增加而积累，提高了抗干扰能力。而模拟微波通信的线路噪声则是积累的。4：保密性强。采用伪随机码对输入信息进行扩展频谱编码处理，然后在某个载频进行调制以便传输。5：便于组成数字网。综合业务数字网（ISDN）要求端到端的数字连接，包括终端设备，交换接点及传输链路，显然，在微波通信中只有数字微波通信才可能成为 ISDN 中的一种通信手段。6：设备集成度高，体积小，功耗低。由于采用了大规模集成电路。7：通信灵活，投资少，建设快。属于一次性投入，可重复使用，如果有移动性的需要，无论军事或是商业数字微波通信装备架设起来都十分方便，且通信效率也相当高。架设数字微波传播途径所需要的时间较同轴电缆、光纤通信
12、系统短，且受地形或障碍物影响较小。通常只要二到三个工作日就可以架设好一组具有中继的微波通信设备。由于具有这些优点，所以被广泛应用于各种通信业务，包括微波多路通信、微波中继通信、移动通信等。二：数字微波系统的构成和干扰、衰落1：数字微波系统的构成微波站分为终端站、中继站、枢纽站三部分构成终端站 背靠背天线反射板再生 中继中频中继射频中继无源有源中继站枢纽站中继站点的典型配置每端微波有信号处理单元、射频处理单元、天馈系统三部分构成，具体工作原理如下：调制 中放 功放 滤波滤波 放大 下变频 中放 解调 判决发 射 部 分接 收 部 分2:微波通信线路中的干扰与衰落干扰；在微波通信系统工程设计中，如
13、何避免线路中的干扰是个非常重要的问题。干扰可有系统本身引起，也可有系统本身引起。系统外部的干扰主要是指卫星通信线路的干扰和雷达干扰等。如何减少干扰，就要在设计一条新的微波线路时，必须考虑的问题。常见的微波干扰有：回波干扰在馈线及分路系统中有很多波导元件，若波导元件之间的连接出不理想就有可能有电波反射。起结果是在馈线及分路系统中，除主波信号外，还会有反射波造成的回波。因为回波与主波信号的振幅以及延时不同，并叠加在主波信号之上，成为回波信号干扰。：交叉极化干扰在微波通信中，为了提高频谱利用率，有时可用同一个微波射频的两种极化波（垂直、水平且两者正交）去载送不同波道的信息，这就是同频在生方案。但因种
14、种原因，如天线馈线系统本身性能不完善及电波的多径传播等，都将是两个正交的极化波彼此之间产生耦合并形成干扰，这种干扰叫交叉极化干扰。：越站干扰为避免越站干扰，微波安装尽量避免几个微波站在一条直线上。：邻近波道干扰当微波通信系统处于多波道工作时，发端或收端个波道的射频频率应保留有一定的间隔，否则会造成邻近波道干扰。衰落；微波在空间传播中将受到大气效应和地面效应的影响，导致接受机接受的电平随着时间的变化而不断起伏变化，我们把这种现象称为衰落衰落的大小与气候条件，站距的长短有关。衰落的时间长短不一，程度不一，有的衰落持续时间很短，只有几秒钟，称之为快衰落：有的衰落持续时间很长，几分钟甚至几个小时则称为
15、慢衰落。衰落的出现将使得信号发生畸变。接收电平低于自由空间传播电平的称为下衰落。而接收电平高于自由空间传播电平的则称为上衰落。显然慢衰落和下衰落对微波通信有很大的影响。从衰落的物理因素来看，可以分成以下几类：吸收衰落：就是大气中的氧分子与水分子能从电磁波吸收能量，这就导致微波在传输过程中的能量损耗而产生衰落。：雨雾衰落：由于雨雾中的小水滴会使电磁波产生散射，从而造成电磁波的能量损失产生散射衰减。一般来讲，z 以下的频段雨雾的散射衰耗并不太严重，z 以上的频段雨雾的散射衰耗最为严重。上变频：型衰落：这是由于多径传播产生的干涉型衰落，它是由直射波和反射波在到达接收端时，由于行程差，是它们的相位不一
16、样，在叠加时产生的电波衰落。由于这种衰落与行程差 r 有关，而 r 是随着大气的折射参数值的变化而变化的，故称为型衰落。这种衰落在水面，湖泊，平滑的地面显得特别严重。除了地面的反射以外，大气中有时出现的突变层也能对电磁波产生反射和折射，也可以造成电波的多径传输在接收点产生干涉型衰落。：波导型衰落：由于气象的影响，大气层中会形成不均匀的结构，当电磁波通过这些不均匀的层时将产生超折射现象，称为大气波导传播。若微波射线通过大气波导，而收、发两点在波导层外，则接受点的电场强度除了有直线波和地面反射波以外，还有波导层以外的反射波，形成严重的干扰性衰落，造成通信中断。三：微波的维护：微波基础知识；微波类型
17、：SP2、XP4、DART 、双极（垂直、水平）接收：微波容量：1E1、4E1、8E1、16E1：微波频点组成：7G 、13G 、15G7GHz (L) 频段: 收发间隔144MHz 8GHz (L) 频段: 收发间隔311.32MHz13GHz 频段: 收发间隔266MHz 15GHz 频段: 收发间隔420MHz：微波结构组成：IDU中频电缆避雷器中频电缆ODU 电源板容量卡transceiver放大器 滤波器软波导馈元天线ODU 原理图IDU 原理图：对应关系：IDU、容量卡是相同容量配置；transciver、放大器、滤波器、软波导、馈元、天线是相同频点配置：保护配置：1+0、1+1
18、两种：高低端配置：7G 不分高低端， 13G、15G 有高低端配置（低端 900、高端 901）：日常维护内容：天线能否正常视通，有无阻挡；：软连接、硬连接、ODU、中频电缆头有无进水；：室外单元天线固定、ODU 固定、波导连接、中频电缆连接有无松动；：ODU 内电源板、容量卡、transciver 工作灯是否正常；：室内避雷器、IDU 连线、保护电缆等是否连接稳固；：IDU 面板告警灯、工作灯显示情况；INPUT IDU CABLE ODU PATH BER RX TX MAINT PWR绿灯 收主用 发主用 正常红灯 2M 告警 IDU 故障或配置错误中频电缆中断或连接不良发射电平低或OD
19、U 故障有 2M 信号输入但告警监测未开红色为高误码黄色为低误码黄灯闪烁；有外界终端设备连接到灭 正常 正常 正常 正常 正常 正常 正常 正常 正常 不正常DMC 微波 SPII 型号 IDU 的的告警指示灯状态指示灯 ON IDU ODU CBL REM RX TX VIEW绿色 正常 正常 正常 正常 正常 收主用 发主用红色 传输中断 2M 告警或传输中断本端未主用（1+1）或传输中断中频电缆故障远端告警 登录远端灭 未加电DMC 微波 SP4 型号 IDU 的的告警指示灯状态：电脑软件 LMT 进行本地 IDU 查看具体本端和远端的参数配置（频点、电平值、高低端、地址、网管号、误码秒
20、、保护设置、容量、使用端口） 、告警信息（当前告警、历史告警） 、状态显示（通、断、闪断） ；：详细的记录表格及隐患、简单故障现场处理；：日常定期巡检（每季度） ，雨季和年终节日前的两次集中巡检。：简单的故障排除：进水导致器件坏、中频电缆短路或者通路误码类型此类故障主要发生在雨季或者潮湿季节，ODU 内、硬连接处、软连接处、中频电缆处容易进水、积水导致。器件坏根据附件告警信息和告警灯进行判断；中频电缆是否短路可根据 CAlble 告警灯或用万用表测试得出；通路误码可通过软件查看误码读秒或直接拆开查看获知。处理办法：更换相关坏件，清除进水，晾干，做好防水措施。：高温导致 ODU 中电源板、容量卡
21、和 transciver 坏类型此类故障主要因为夏季室外温度很高，室外单元 ODU 内器件不能及时散热，导致器件烧坏。根据附件告警信息和告警灯进行判断。处理办法：坏件一定烫手，更换坏件，检查散热。雷击导致室外、室内单元坏类型多发生在雷电之后，由于微波接地不好或者雷电过强，较易打坏 ODU 中电源板、容量卡、放大器和 transciver 及室内单元 IDU，包括空开跳闸。通过查看工作状态灯或者LMT 告警内容可进行判断。处理办法：更换坏件，检查接地防雷，进行相关整改。：人为偷盗破坏室外单元类型多为中频电缆被盗，室外器件被拆，及时发现破坏点可知。处理办法：重新布放电缆，补齐器件，加强防盗措施。：
22、人为操作失误导致类型施工人员人为错误施工，将电源关掉或挪移天线或拆错器件等造成，查看入站记录可知相关人员施工情况进行判断。处理办法：现场肇事人员第一时间处理，处理不好则抢修人员出动，加强管理及处罚。：阻挡物遮挡导致类型因中间路由被阻挡物遮挡导致微波电平值过低中断。根据 LMT 电平值和告警信息及望远镜视通可判断出来。处理办法：挪移微波天线，重新调测，对通微波。：器件老化或自然坏类型因微波使用年限过长或自然条件恶劣，器件不断老化，出现自然坏的现象，根据告警判断是哪个单元的问题。有些情况下是整调微波的寿命衰竭，更换器件也不能解决时需更换整调微波。处理办法：更换坏件或重装微波。建议对过期微波进行报废
23、。4：微波板件更换的一般步骤；检查所换板件与原设备的板件型号是否一致，如换 IDU 或 ODU 先用笔记本记录下设备对应的参数配置，带上防静电腕带、关闭对应侧的电源，取下该板件的连线并记好顺序。装上对应的板件并连接好连线，重新检查一便。打开电源（等 12 分钟，以便设备的软件下载）用笔记本效对相应的参数及配置检查有无告警，观察一段时间。四：微波维护中的注意事项由于基站每月都要进行定期巡检，这对微波站有着重要的意义，在巡检中详细纪录各种系统参数，对照各个时期的数据，列成图表，可以对微波的各个时期的变化了然于胸，针对变化大的微波站，查找出原因，及时解决潜在的隐患，以减少微波故障率。对微波发生故障时
24、，能够及时判断出故障原因，缩短故障历时，平时，在巡检中应注意以下事项：1：收发信电平：接收电平最能直接反映微波变化的重要因素，在检查时应特别注意。良好的接收电平可以保障微波通信状态良好，误码的发生几率也小。对于接受电平的查看，可通过数字万用表测量，测量方法：SPII 用万用表表针插在 IDU 电源插头的前两个孔，万用表要打到 20DCV（直流）档。一般所得到的电压为 0.25DCV0.65DCV 为正常。SP4 可以在面板的观察窗直接查看。另外还有发信功率的情况 SPII 的发信功率无法查看，厂家默认为 19+1db 若低于 19db 会产生 ODU 告警，短时间不会影响业务中断。SP4 微波
25、发信功率也可以在面板的观察窗直接察看，并可以调节发信功率 19db-24.5db.。对发信功率降低至接近不可用状态时，应及时更换 ODU 板件。2：各种线缆检查由于设备在工作状态中会发生发热、震动等现象，设备个单板之间的连线可能会发生松动现象，应及时加以紧固，防止微波因线缆松动造成瞬断。3：误码：所谓误码是指信息码在传输过程中由于信道的不理想以及噪声的干扰，使得在接收端判断再生后的码元可能出现的差错，即产生了误码。对于误码的查看。可以用笔记本登陆设备查看。4：主备切换：对于 1+1 保护系统，所谓 1+1 保护是指主备两套系统，这个系统间如果是纯主备关系，两套系统是热备份。做一下切换，看是否能
26、够正常工作，在一侧发生故障时可以无损伤的切换之另一侧。切换时应联系好机房，以避免切换不成功。5：告警信息：告警信息能够准确的告诉你故障发生位置，针对告警情况及时处理问题。6：环境要求：室内单元要满足气候标准3.2并且在适宜地点( 设备间或保护场所)要能进行操作:温度 从 5 到 +40 C；湿度 从 5% 到 95%；太阳辐射可达 700 W/m2；风速可达 5 m/s (18 km/h)。室外单元要满足气候标准4.1并且在下列户外的情况下能够使用:温度33 to +55C；湿度15% to 100%；太阳辐射可达 1200 W/m2；风速可达 50 m/s。7：其它：在我们维护的微波中，使用的是 RC/6 型号的微波中频电缆，在巡检中应注意有无防水弯，中频电缆防雷处的连接，有无破损，有无被泡在水中。
