微波网络规划及设计基本知识

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6 微波网络基础

6 微波网络基础

二端口网络


设参考面T1处的电压和电流分别为U1和I1,而参考
面T2 处电压和电流分别为U2 、I2,连接T1 、T2 端的广义 传输线的特性阻抗分别为Z01和Z02。 1、 阻抗矩阵 现取I1、I2为自变量, U1、U2为因变量, 对线性网络 有 U1=Z11I1+Z12I2 U2=Z21I1+Z22I2
在集总参数低频电路中,电压和电流不仅有明确 的定义,而且可以直接测量。 在微波系统中,大多采用波导作为传输线。波导 传输的是色散波(和频率有关),因此电压和电流的
定义就失去了原有的意义。为使所有的微波传输系统 都可以用传输线理论来处理分析,我们需要 引入等 效电压和等效电流的概念, 从而将均匀传输线理论应 用于任意导波系统。建立在等效电压、 等效电流和 等效特性阻抗基础上的传输线称为等效传输线, 而将 传输系统中不均匀性引起的传输特性的变化归结为等 效微波网络
写成矩阵形式
U1 U2
或简写为
=
Z11Z12 Z 21Z 22
I1 I2
[U]=[Z][I]
式中, [U]为电压矩阵, [I]为电流矩阵都是列
阵, 而[Z]是阻抗矩阵,为方阵, 其中Z11、 Z22分别 是端口“1”和“2”的自阻抗; Z12、Z21分别是端口
“1”和“2”的互阻抗。各阻抗参量的实验测量如下: Z U1 | I 0 为T2面开路时, 端口“1”的输入阻抗 11 2 I1
传输的有功功率为
2 1 ~ 2 P Pi Pr U i z 1 2


6.2 微波元件的等效网络
一、网络参考面的选择 (一)保证单模传输时,参考面的位置应尽量远离 不连续性区域 (二)选择参考面必须与传输方向相垂直 使参考面上的电压和电流有明确的意义 (三)Ti 面选定,网络参量也定 Ti 面改变,网络参量改变 (四)单模传输时,微波网络的 外接传输线的路数=参考面的数目。

微波技术第5章微波网络基础

微波技术第5章微波网络基础

j= 1
ak
散射矩阵元素的定义为:i≠j
Sij =
bi aj
ak = 0,k? j
对于 ak=0, 指对于端 口的入射波为零,则 要求k端口: 1)无源; 2)无反射;
Zk=Z0k
b1
Z01 Z01
b2
Z02
Z02
bi Z0i
Z0i
Z0k
bk
1 Z0k
bN Z0N
Z0N
N端 口 网 络
aj
Z0j
Sij
对于各参量: Sij S ji
2)无耗网络散射矩阵的幺正性
对于一个 N 端口无耗无源网络,传入系统的功率等于 系统的出射功率:
得到散射矩阵的幺正性:
[S]t [S]* [U ]
式中
[U ] =
轾 犏 犏 犏 犏 犏 犏 臌100M
0 1
L
L L O L
0 0
1
为单位矩阵。
对于互易网络,由互易性可得: [S][S]* = [U ]
即有
åN
k= 1
Ski Sk*j
=
dij
=
ìïïíïïî
1 0
i= j i¹ j
即若 i = j,
N
åS
ki
S
* ki
=
1
k= 1
若 i¹ j
N
å Ski Sk*j = 0
k= 1
上两式说明[S]矩阵的任一列与该列的共轭值的点 乘积等于1,而任一列与不同列的共轭值的点乘积 等于零(正交)。
3)传输线无耗条件下,参考面移动S参数幅值的 不变性
Vi+ Z0i
=
1 2
轾 犏 犏 犏 臌ViZ( z0 i)

微波电路及设计的基础知识

微波电路及设计的基础知识

微波电路及设计的基础知识1. 微波电路的基本常识2. 微波网络及网络参数3. Smith圆图4. 简单的匹配电路设计5. 微波电路的电脑辅助设计技术及常用的CAD软件6. 常用的微波部件及其主要技术指标7. 微波信道分系统的设计、计算和指标分配8. 测试及测试仪器9. 应用电路举例微波电路及其设计1.概述所谓微波电路,通常是指工作频段的波长在10m~1cm(即30MHz~30GHz)之间的电路。

此外,还有毫米波〔30~300GHz〕及亚毫米波〔150GHz~3000GHz〕等。

实际上,对于工作频率较高的电路,人们也经常称为“高频电路”或“射频〔RF〕电路”等等。

由于微波电路的工作频率较高,因此在材料、结构、电路的形式、元器件以及设计方法等方面,与一般的低频电路和数字电路相比,有很多不同之处和许多独特的地方。

作为一个独立的专业领域,微波电路技术无论是在理论上,还是在材料、工艺、元器件、以及设计技术等方面,都已经发展得非常成熟,并且应用领域越来越广泛。

另外,随着大规模集成电路技术的飞速发展,目前芯片的工作速度已经超过了1GHz。

在这些高速电路的芯片、封装以及应用电路的设计中,一些微波电路的设计技术也已得到了充分的应用。

以往传统的低频电路和数字电路,与微波电路之间的界限将越来越模糊,相互间的借鉴和综合的技术应用也会越来越多。

2.微波电路的基本常识2.1 电路分类2.1.1 按照传输线分类微波电路可以按照传输线的性质分类,如:图1 微带线图2 带状线图3 同轴线图4 波导图5 共面波导2.1.2 按照工艺分类微波混合集成电路:采用别离组件及分布参数电路混合集成。

微波集成电路〔MIC〕:采用管芯及陶瓷基片。

微波单片集成电路〔MMIC〕:采用半导体工艺的微波集成电路。

图6微波混合集成电路例如图7 微波集成电路〔MIC〕例如图8微波单片集成电路〔MMIC〕例如2.1.3 微波电路还可以按照有源电路和无源电路分类。

微波网络理论

微波网络理论

02
月球探测与火星探 测
微波网络用于月球和火星探测中 的信号传输,确保科学数据和图 像的准确获取和传输。
03
天文观测与射电望 远镜
微波网络用于射电望远镜的数据 传输,实现天文观测数据的快速 处理和分析。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
差错控制技术
通过采用差错控制编码、自 动重传等技术降低数据传输 过程中的误码率,提高数据
传输的可靠性。
动态路由选择
根据网络状态动态选择最佳 路由,避免因某一条线路故 障导致整个通信链路中断的 情况发生。
05
微波网络的发展趋势与 挑战
微波网络的发展趋势
5G及未来通信技术
随着5G和未来通信技术的快速发展,微波网络将面临更高的频谱 需求和更复杂的环境挑战。
云计算和大数据应用
云计算和大数据技术的广泛应用将推动微波网络在数据传输和处理 方面的性能提升。
智能化和自动化
微波网络的智能化和自动化技术将进一步提高网络的运行效率和可 靠性。
微波网络面临的挑战
高频谱资源紧张
随着通信技术的发展,微波频谱资源变得越来越紧张,如 何高效利用频谱资源是微波网络面临的重要挑战。
网状组网
节点之间相互连接,形成网状拓扑结构。这种组网方式具有较高的灵活性和可扩展性,适 用于节点数量较多、通信需求量较大的场景。
环型组网
节点按照一定的方向连接成环型拓扑结构。这种组网方式具有较高的可靠性和稳定性,适 用于对通信可靠性要求较高的场景。
微波网络的调制解调技术
调频(FM)调制
通过改变载波的频率来传递信息。调频调制具有抗干扰能力强、能够传输数字信号等优 点,但带宽利用率较低。
气象观测与预报

微波网络基础

微波网络基础

• 未知网络可以通过测量各端口的电压、电流的方法来求 出网路参量。
• 测量时应注意:测量时所选的参考面(即网络的端口面)必 须离元件本身一段距离,以确保参考面处只有主模; • 用测量方法获取网络的阻抗参数、导纳参数、A参数时, 需要将网络的某些端口开路或者短路,因此在微波频段不 太容易工程实现。 • 阻抗参数、导纳参数、A参数不能体现传输线中的电磁波传 播、反射的物理本质。在微波频段,不常用阻抗参数、导纳参 数、A参数。
Z in
u Z ini
Z in Z in Zc
u
T
1
网络
三、单端口网络的导纳参数: I 等效 Yin 网络 Zc U
T
I Yin U
T
I YinU
i
导纳参数
i Yin u
1
Yin
u
网络
Yin Yin Yc
归一化导纳参数
四、双端口网络的阻抗参数:
1、阻抗参数和阻抗矩阵
每个端口的电压与所有 端口的电流都有关系,且为 U1 线性关系。
I1
Zc1 T1
I2
网络
Zc2
U2
T2
U 1 Z11 I 1 Z12 I 2
U 2 Z 21 I1 Z 22 I 2
U 1 Z 11 U 2 Z 21 Z 12 I 1 I Z 22 2
U Z I
教材P262,例9-1
Y11Z c1 Y Y21 Z c1 Z c 2 归一化
导纳矩阵
六、双端口网络的转移参数: 1、转移参数和转移矩阵
一个端口的电压、电流 与另一个端口的电压、电流 U 1 具有线性关系。
I1

通信技术中的微波通信传输线路规划方法

通信技术中的微波通信传输线路规划方法

通信技术中的微波通信传输线路规划方法微波通信是一种利用微波频段进行通信的技术,适用于长距离、高速率的信息传输。

在通信网络中,微波通信传输线路规划是设计和规划通信网络的重要环节之一。

本文将介绍通信技术中的微波通信传输线路规划方法,包括线路选址、环境评估、路径分析和频率规划等方面的内容。

首先,在微波通信传输线路规划中,线路选址是一个基础性的环节。

线路选址应根据传输需求、地理条件等因素综合考虑,选择合适的位置作为通信线路的起点和终点。

通信线路应尽量直线、短距离而且避免地形复杂、经过人口密集区、地震活跃区和敏感生态环境等区域。

其次,环境评估是微波通信传输线路规划的重要环节之一。

环境评估需要对线路所经过的环境进行全面的调查和评估,包括地形、土壤、气候、电磁干扰等因素的考虑。

通过环境评估可以预测通信线路在不同环境条件下的传输性能,并为后续的路径分析和频率规划提供科学依据。

路径分析是微波通信传输线路规划中的核心环节。

路径分析主要包括地形分析和电波传播分析两个方面。

地形分析需要利用数字高程模型、卫星影像等数据,通过计算地形的坡度、高度差等指标,分析地形对信号的影响。

电波传播分析则需要根据频率、功率、天线高度等参数,利用传播模型进行传播损耗和衰减的计算,确定信号传播路径和传输距离。

频率规划是微波通信传输线路规划的最后一个环节。

在频率规划中,需要根据传输需求和环境条件,选择合适的频率带宽进行通信。

频率规划应综合考虑频率利用效率、频谱资源利用等因素,避免频率重叠和互干扰等问题。

此外,还需要根据通信线路的长度和传输容量,确定合适的功率控制策略,以保证传输的稳定性和可靠性。

总的来说,微波通信传输线路规划方法是一项复杂的技术工作,需要综合考虑传输需求、地理环境、频谱资源等多个因素。

线路选址、环境评估、路径分析和频率规划等环节相互关联,相互影响,需要科学、系统的方法进行规划和设计。

只有通过合理的规划,才能建立高效、稳定、可靠的微波通信传输线路,满足日益增长的通信需求。

2.1微波网络基础

2.1微波网络基础

传输线上的功率为
1 Ui 1 Ur PL = Pi − Pr = − 2 Z0 2 Z0
2 2
1 ɶ 2 1 ɶ 2 1 2 1 2 = Ui − U r = a − b 2 2 2 2

1 ɶ 2 Pi = Ui = 2 1 ɶ 2 Pr = Ur = 2
1 2 a 2 1 2 b 2
1 2
归一化电压、电流的量纲为(W ) 归一化电压、
ɶ ɶ ɶ U ( z ) = Ui ( z ) + Ur ( z ) = a + b ɶ ɶ ɶ I ( z ) = U ( z ) −U ( z ) = a − b
i r
即传输线上任一点的归一化电压、 即传输线上任一点的归一化电压、电流仅由该点 的归一化入射波电压( 表示) 的归一化入射波电压(用 a 表示)和归一化反射 波电压(用 b 表示)确定。 波电压( 表示)确定。
例如:对矩形波导中TE10模式: 例如:对矩形波导中TE10模式: TE10模式
放置电容模片
等效电路
放置电感模片
等效电路
波导阶梯
等效电路
由上述分析可知, 不均匀性可用集总元件网络 由上述分析可知 , 来等效。这样, 来等效。这样,任一含不均匀性的波导元件便可按 其端口波导数等效为一端口、二端口、 其端口波导数等效为一端口、二端口、或多端口微 波网络。 波网络。
( 2 ) 为了和电路理论中的电压和电流应用方式
相似, 等效电压和电流的乘积应当等于该模式的 相似 , 功率流。 功率流。
( 3 ) 单一行波的电压和电流之比应等于此线的
特性阻抗。此阻抗可任意选择。 特性阻抗 。此阻抗可任意选择。 但通常选择等于 此微波传输线的波阻抗,或归一化为1。 此微波传输线的波阻抗,或归一化为1

微波网络规划设计工作指南

微波网络规划设计工作指南

1、我司目标区域; 2、是否突破客户的需求; 3、是否愿意承担由策略决 策带来的风险。

我司目标合同份额及区域投入策略
关键技术点参考要点:
RP:覆盖模式(插花、搬迁等)、话务模型、KPI指标(标书要求是否过高、不同覆盖区域内KPI指标的策略考虑)等; TP:微波规划(KPI指标、组网方式、保护类型、频段、天线、利旧等) SP:SOW、利旧、铁塔(高度/类型/风速/比例等)、油机、Shelter、土建等。
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Page 12
什么是总体策略评审?
Turnkey项目投标中,为确保投标质量和竞争力,在总体方案制作之前,由策略评审小组 综合考虑客户投资预期、标书要求、竞争形势、我司市场策略、Turnkey标前资源建设情 况,对投标项目组提出的相关评审要点进行集体决策和风险评估,输出的评审结论作为我
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Page 17
网规总体策略评审的内容有哪些?
规 划 设 计 总 体 策 略 评 审

不同商务模式下的网规策略
总体策略评审的实质内容:

关键技术点的决策

现有设施的利旧策略
规 划 设 计 总 体 方 案 制 作
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Page 14
何时做总体策略评审?
“总体投标策略评审”在“一线九点”中的位臵
强化“总体投标策 略评审”环节
0. 资源 建设
5. 工程 实施 立项 评审
6. 主计 划及 预算 评审
7. 主计 划及 预算 变更 评审
8. 项目 关闭 评审
时 间点 :可行 性分 析 评审 之后, 专业 方案制作之前
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2007-1-23Security Level:微波网络规划及设计基 本知识光网络产品服务部HUAWEI TECHNOLOGIES Co., Ltd.Huawei Confidential网络规划及设计基本知识1. 规划前需要了解的部分 2. 传输性能指标建立 3. 频率规划 4. 设备选型 5. 微波电路设计基本知识HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 2规划前需要了解的部分:在网络规划设计之前,我们需要了解的是: -传输需求,系统容量 -传输数据速率 -性能指标—可用性和可靠性 -安装地点– 资金可回收能力 -建设规模 -网络及系统管理情况 -内部运转HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 3网络规划及设计基本知识1. 规划前需要了解的部分 2. 传输性能指标建立 3. 频率规划 4. 设备选型 5. 微波电路设计基本知识HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 4ITU-T G.826 参考电路Termi nat ing Count ry Intermediate Countries (4 count ries assumed) InterCount ry Termi nat ing Count ryPEPIGIGIGIGIGIGPEPNat ional Porti onInternational Porti onNat ional Porti onHypothetical Reference Path: 27,500kmIG: Int ernat ional Gateway PEP: Path end point PC : Prim ary Center SC : Secondary Center TC: Tertiary C ent er PEP Local Exchange PC , SC or TC IGAccessShort haulLong haulHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 5G.826中断率分配:总指标: 100% (27500 km)国家: 45%距离: 55%国内部分: 35%国际部分: 10%1% / 500 km终接国家: 1%(2)中间国家: 2%(4)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 6端-端性能指标(模拟 , PDH /SDH)项 类 型目参考电路 (Km) 2500MUX调制端-端性能指标模拟FDMFMThermal Noise ≥ 65 dB Total Noise ≥ 60 dB2500TDMPDH4PSK 8PSK 16QAM10-7 1 %10-3 0.054 %数 字TDMSDH27,50064 QAM 128 QAM 512 QAMESR SESR BBERHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 7ITU-T G.821 电路质量划分27500 km 1250 km T-参考点 LE 25000 km 1250 km LE T-参考点本地级中间级高级中间级本地级注: LE 本地交换设备点HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei ConfidentialPage 8微波通信电路系统的参考电路2500km1 64kbit/s234 64kbit/s56 64kbit/s789 64kbit/s第一级数字复用设备 其它复用设备 数字无线段HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 9传输质量:差错性能和可用性差错性能指标-估算周期:一个月差错性能定义: 差错秒(ES): 在一秒周期内有一个或多个差错块(EB)发生的秒。

严重差错秒(SES): 在一秒周期内有不少于30%的差错块或至少出现一 次缺陷的秒。

背景块差错(BBE): 不发生差错块的SES部分。

差错性能参数定义: SESR:严重差错秒率 :在规定的测量时间隔内,可用时间内的严重差错 秒与总秒数之比。

BBER:背景块差错秒率: 在规定的测量时间间隔内,扣除SES期间和不 可用时间之后,其余时间内的差错块数与总块数之比。

ESR :差错秒率 :在规定的测量时间间隔内,可用时间内的差错秒与总 秒数之比 一般地说,如果SESR指标满足,则SER 和BBER也可满足。

HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 10Long haul Rate (Mbps) 1.5 to 5 5 to 15 15 to 55 55 to 160 160 to3500 Severely errored second ratio (SESR)0.002 × A 0.002 × A 0.002 × A 0.002 × A 0.002 × A where A = (A 1 + 0.01) L link / 500 for 50 km ≦ L link ≦ 500 kmA =A 1 + 2 × 10-5 L linkfor L link > 500 km A 1 is provisionally been agreed to be in the range of 1% to 2%. Short haul Rate (Mbps) 1.5 to 5 5 to 15 15 to 55 55 to 160 160 to3500 Severely errored second ratio (SESR)0.002 × B 0.002 × B 0.002 × B 0.002 × B 0.002 × B Where B is provisionally been agreed to be in the range of 7.5% to 8.5%. B = 0.075 is used unless otherwise specified by the customer. Access Rate (Mbps) 1.5 to 5 5 to 15 15 to 55 55 to 160 160 to 3500 Severely errored second ratio (SESR)0.002 × C 0.002 × C 0.002 × C 0.002 × C 0.002 × C Where C is provisionally been agreed to be in the range of 7.5% to 8.5%. C = 0.075 is used unless otherwise specified by the customer.ITU-T G.826标准长电路短电路接入网比特率比特率比特率A1 在1%到2%之间选取B 在7.5%到8.5%之间选取,无特殊情况时B 选0.075C 在7.5%到8.5%之间选取,无特殊情况时C 选0.075示例:SDH 差错性能指标(155 Mbps, 站距: 50 km)= 0.002 ×(0.01 + 0.01) ×50 / 500 ×60 ×60 ×24 ×30= 10 秒/月如果在任一方向上的任一一个指标超出容许的范围,则认为指标不满足。

注:估算周期为一月。

10 sec< 10 sec10 secError-free SecondSeverely Errored SecondErrored Second (non-SES)Unavailable time Available timeAvailability detectedMeasurement period5 sec 5 secUnavailability detectedAvailable time9 sec3secForward directionBackward directionUnavailable timePath测量周期测出不可用度可用时间不可用时间可用时间测出可用度无ESSES有ES正方向反方向通道不可用时间可用度-估算时间为一个月可用度为电路可用时间与总时间之比。

可用度中断时间每年中断时间99.9%0.1%9 小时99.99%0.01% 1 小时99.999%0.001% 5 分钟99.9999%0.0001%30 秒可用度指标:.可用度(AR) = 1-(Bj ×Llink/ LR+ Cj)j: 国内段部分, j = {1 = 接入网, 2 = 短电路, 3 = 长电路} LR:参考电路长度= 2500 km.L link 下限值为:Lmin= 50 km.for 250≦L link <2500km 1.1×10-4for 50≦L link <250km3 ×10-3for 250≦L link <2500 km 1.9 ×10-3for 50≦L link <250km4 ×10-45 ×10-4C3B3C2B2C1B1长电路部分短电路部分接入部分示例:SDH 电路可用度(155 Mbps, 电路长度为: 50 km)= 1 –(1.9 ×10-3×50 / 2500 + 1.1 ×10-4) = 0.999852.。

所以,不可用度= (1-0.999852) ×60 + 24 ×365= 77 分钟/年。

网络规划及设计基本知识1. 规划前需要了解的部分2. 传输性能指标建立3. 频率规划4. 设备选型5. 微波电路设计基本知识频率选择经准则:1) 低频段可以传输较长距离而高频段则传输的距离较短.例如, 4GHz 频段可以传输100 km 的长度而38 GHz 频段则只能传输5 km 左右。

2) 低频段对于邻近地区的干扰较大。

3) 频率高则天线增益高.4) 频率较高,第一费涅耳半径较小,则需要较小的余隙来克服绕射的影响5) 对高速数据流来说,高频段有较高的带宽,较小的干扰概率。

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