消除京廣微波干線烏山站互調(diào)干擾的方案研究與實施

1、消除京廣微波干線烏山站互調(diào)干擾的方案研究與實施劉建農(nóng) , 于錫古(湖南電力調(diào)度通信局 , 湖南 長沙 410007摘 要 :分析了互調(diào)干擾的危害 , 討論了烏山微波站十余年互調(diào)干擾的生成原理和抗御過程 。 經(jīng)驗 是成功的 , 供同行們參考 。 關(guān)鍵詞 :微波通信 ; 互調(diào)干擾中圖分類號 :TN925+. 4文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :B 文章編號 :1005-7641(2001 01-0023-04收稿日期 :2000-09-25作者簡介 :劉建農(nóng) , 男 1955年生 , 長沙人 , 技師 , 從事電力系統(tǒng)通信工作 。 于錫古 , 男 ,1948年生 , 江蘇人 , 教授級高級工程 師 , 從事電力系統(tǒng)通

2、信技術(shù)管理工作 。0 前言數(shù)字微波通信以傳輸容量大 , 建站方便 , 保密性強(qiáng) , 泛的應(yīng)用 ; 是干擾 , 線中的一段 , , 行 。 本文將結(jié)合在故障處理中觀察到的一些現(xiàn)象 , 分析微波頻率 “ 交調(diào)” 對數(shù)字微波通信系統(tǒng)的影響 , 以探討更多 、 更好抑制微波頻率交調(diào)的辦法 , 供大家 借鑒 。1 故障與分析該電路試運(yùn)行期間 , 發(fā)現(xiàn)烏山站 “對湘陰方向” 的接收機(jī)解調(diào)器間歇性告警 , 最長持續(xù)中斷時間長 達(dá) 40多 min , 此時收信電平指示正常 (-45dBm 左 右 。 用示波器觀察告警時的眼圖 , 完全模糊 。 因此 初步判斷是有干擾信號存在 , 導(dǎo)致解調(diào)器無法解調(diào) , 中斷電

3、路 。 當(dāng)有干擾時 , 通知相鄰的湘陰站關(guān)閉 “ 對 烏山方向” 的主 、 備用發(fā)信機(jī) , 烏山站收信機(jī)仍然有 收信指示 ; 通知相間的岳陽站關(guān)閉 “對長山方向” 的 主 、 備用發(fā)信機(jī) , 烏山站收信機(jī)依然有收信指示 ; 此 時 , 任意關(guān)閉一臺烏山站對湘陰方向的發(fā)信機(jī) , 收信 指示即刻為 “ 0” 。由此 , 進(jìn)一步判定是烏山站通向湘陰方向的發(fā)信對收信產(chǎn)生了較為強(qiáng)烈的干擾 , 。, 。 為此 , 我 , 經(jīng)過一段時間的試運(yùn)行 , 干 , 誤碼比以前更加嚴(yán)重 。 只好接上受傷 的饋線 , 所以后來 , 烏山往湘陰方向一直被迫采用單 波道運(yùn)行的不正常工作狀態(tài) 。綜上所述 , 故障的最終表現(xiàn)為

4、自發(fā)自收干擾 。 干擾源自何處作如圖 1分析 。圖 1 烏山站向湘陰方向的天饋線系統(tǒng)圖 1是烏山指向湘陰方向的微波收 、 發(fā)信機(jī) , 分支電路 , 天饋線系統(tǒng)框圖 。TX 1為主用發(fā)信機(jī) , 中心工作頻率 : f 1=1922MHzTX 2為備用發(fā)信機(jī) , 中心工作頻率 : f 5=2038MHzRX 1為主用收信機(jī) , 中心工作頻率 : f 1 =2135MHzRX 2為備用收信機(jī) , 中心工作頻率 : f 5 =2251MHz F 1、 F 2、 F 3、 F 4分別是 f 1、 f 5、 f 1 、 f 5 4個波道的帶 通濾波器 。 濾波器通頻帶 :BW=f 013MHz 。帶 外衰減

5、 :f050MHz 處 A TT 62dB 。這里 f 0是各32 2001年第 1期 電 力 系 統(tǒng) 通 信 波道中心頻率 。 T 1、 T 2、 T 3、 T 4、 T 5分別是環(huán)行器 。這里 , 每個波道的信號都是以波道中心頻率為 中心的頻帶信號 , 信號頻譜如圖 2所示 。對于 N EC 500型微波收發(fā)信機(jī) ,4PSK 的調(diào)制碼元速率 f s =17. 62462Mb/s 。 由于采用了滾降系數(shù)=0. 7的 升余弦濾波器來限制信號帶寬 , 因此信號頻譜寬度 為 28MHz , 即 F =14MHz 。例如 f 1信道 :f 1=1922MHz 信號頻譜為 (192214 MHz 。

6、, 向湘陰發(fā)送的 f 1、f 5波道 ; 接收湘陰的是 f 1 、 f 5 波道 。 注意 , 要討論的 是經(jīng)天饋線發(fā)送的 f 1、 f 5主 、 備用波道信號 , 怎樣會 部分反射回來 , 干擾 f 1 、 f 5 收信信道的收信信號 。 為簡化計算 , 先只用信道中心頻率進(jìn)行討論 。首先 , 可以證明 ,f 1、 f 5的基波頻率信號無法干擾 f 1 ,f 5 。因為 f 1、 f 5與 f 1 的頻率間隔為f 1 -f 1=2135-1922=213MHz f 1 -f 5=2135-2038=97MHzf 1和 f 5反射回來的信號 , 要通過帶通濾波器 F 3才能進(jìn)入 f 1 的接收

7、機(jī) 。 可 f 1、 f 5都遠(yuǎn)離 2135MHz ,受到 F3的帶外衰減 , 無法進(jìn)入 f 1(RX 1 的接收機(jī) 。 同理 :f 5 -f 1=2251-1922=329MHzf 5 -f 5=2251-2038=213MHzf 1、 f 5的基波同樣無法干擾 f 5(RX 2 的接收機(jī) 。 然后分析 f 1和 f 5的諧波與其互調(diào)產(chǎn)物對 f 1 , f 5 信道的干擾 。 當(dāng)天饋線駐波比劣化時 , 將引入非 線性失真 , 其中以互調(diào)失真影響最為嚴(yán)重 , 即 f 1、 f 5的互調(diào) 。兩個單頻信號 , 如 f 1和 f 5, 會產(chǎn)生交調(diào)失真 。 其中三階互調(diào)為 2f 5-f 1=22038

8、-1922=2154MHz它與 f 1 =2135MHz 的頻率之差只有 : 2154-2135=19MHz 其中五階互調(diào)為 3f 5-2f 1=32038-21922=2270MHz 它與 f 5 =2251MHz 的頻率差值也只有 : 2270-2251=19MHz在單頻信號討論的基礎(chǔ)上 , 再來分析頻帶信號 的情況 。 在 f 1信道上傳送的 192214MHz 的頻帶 信號 , 在 f 5信道上傳送的則是 203814MHz 的頻 帶信號 。對于三階互調(diào) 2f 5-f 1的信號帶寬則有 2(203814 -(192214 =(2112-2196 MHz 。而 f 1 (213514 ,

9、 即 ( 5, f 1 信道 1擾 。對于五階互調(diào) 3f 5-2f 1的信號帶寬則有3(203814 -2(192214 =(22002340 MHz而 f 5 的 收 信 機(jī) 信 號 頻 帶 寬 度 是 225114MHz , 即 (22372265 MHz ?？梢?, 五階互調(diào) 3f 5-2f 1同樣對 f 5 信道的收信 信號產(chǎn)生干擾 。以上已經(jīng)提到烏山站微波饋線受到外力撞擊一 事 , 無疑會對天饋線指標(biāo)有所影響 。 據(jù) N EC 公司資 料介紹 ,2GHz 天饋線駐波比 S 1. 15; 受傷后駐波 比 S 增大為 1. 4左右 。 而國產(chǎn) 2GHz 饋線駐波比標(biāo) 稱值 S 1. 30

10、, 實際測量值在 1. 7左右 。因此換上 國產(chǎn)饋線后駐波比不但沒有改善 , 反而變得更加惡 化 。 正是由于天饋線系統(tǒng)失配的影響 , 其三階 、 五階 互調(diào)信號反射回來 , 落到了收信信道通頻帶內(nèi) , 形成 自發(fā)自收干擾 。對于本站收發(fā)干擾的分析 , 可得出如下結(jié)論 :(1 對于收信 、 發(fā)信 , 主用波道 、 備用波道共用 一套天饋線系統(tǒng)時 , 發(fā)信信號及其諧波會發(fā)生三階 互調(diào) 、 五階互調(diào) , 產(chǎn)生一個新的干擾源 。 如果頻率組 合合理 , 就不會落入收信信道通頻帶內(nèi) , 形成干擾 。 否則 , 就會落入收信信道通頻帶內(nèi) , 形成自發(fā)自收干 擾 。(2 駐波比是衡量天饋線好壞的一個重要指

11、 標(biāo) 。 對于天饋線電壓駐波比較大的系統(tǒng) , 反射信號 42 電 力 系 統(tǒng) 通 信 2001年第 1期的能量也較大 ; 又由于非線性失真嚴(yán)重 , 諧波分量的 能量較大 , 互調(diào)信號的能量較大 , 所以受干擾的程度 也嚴(yán)重些 。 從理論上分析三階互調(diào)的能量要比五階 互調(diào)的能量大得多 。因此 , 受三階互調(diào)干擾的信道與比受五階互調(diào) 干擾的信道相比 , 受三階互調(diào)干擾的情況顯然要嚴(yán) 重得多 。(3 收發(fā)干擾是一種不同頻率 , 不同波形之間 的干擾 。 只有當(dāng)三階互調(diào) 、 五階互調(diào)和天饋線駐波 比劣化同時存在的時候 , 就要產(chǎn)生收發(fā)干擾 。受干 擾后的收信頻譜嚴(yán)重畸變 , 使收信信號無法解調(diào) , 電

12、 路就會產(chǎn)生較長時間的誤碼 。因此 , 當(dāng)我們?nèi)我怅P(guān) 閉一臺發(fā)射機(jī) , 互調(diào)條件不能成立 , 干擾消失 。 至此 , 也許有人會問 , 北京 廣州微波通信干 線 , 全線路微波信道頻率以 2GHz 的 1、 5;2、 6波道 配置居多 , 為什么其他區(qū)間不發(fā)生收發(fā)干擾 ? 上述 結(jié)論是否正確呢 ?中 ,在 , , 同樣會出現(xiàn)該上結(jié)論正確 。 同時通過整治方案的實施 , 其結(jié)果更 證明了以上結(jié)論是正確的 。2 整治方案及研究烏山 湘陰區(qū)間烏山站是再生中繼站 , 分別通 往長沙方向和湘陰方向 ; 湘陰站是下話路站 。 制定整治方案時 , 有兩種方案可選擇 。一種是 換頻方案 , 就是改變?yōu)跎秸镜陌l(fā)

13、信和湘陰站的收信 頻率主用信道或備用信道任何一對頻率 , 使之不產(chǎn) 生新的互調(diào)干擾 ; 另一種是雙天饋線方案 , 考慮到湘 陰站已采用空間分集 , 如果烏山站再采用空間分集 , 下天線的傳播余隙肯定不夠 , 顯然不合適 。 因此 , 在 這一方案中 , 把烏山站單一天饋線系統(tǒng)改為單向混 合型雙天饋線系統(tǒng) 。單向混合型雙天饋線系統(tǒng)是一個全新的概念 , 它不同于空間分集 , 但分支電路卻又是按空間分集 形式連接的 。 空間分集的特點是有上下兩面天線 、 兩根饋線 , 上下天線相距大約在 100200, 為工 作波長 , 主要用來補(bǔ)償 K 型衰落和波導(dǎo)型衰落對數(shù) 字微波通信系統(tǒng)帶來的影響 ; 而雙天

14、饋線系統(tǒng)外觀 上也有兩面天線 、 兩根饋線 , 所不同的是兩面天線可 以上下布置 , 也可左右布置 , 兩面天線的距離則要求 盡可能小 , 其作用主要是 , 避免多個微波信號在同一 個天饋線系統(tǒng)里傳輸產(chǎn)生互調(diào) 。兩種方案都可行 , 方案一要改變?yōu)跎秸镜陌l(fā)信 和湘陰站的收信主用信道或備用信道任何一對頻 率 , 相應(yīng)的發(fā)信和收信本振源 、 分支電路濾波器頻率 都要作相應(yīng)的改變 , 改動的點多面廣 , 中斷電路時間 長 , 費用也相應(yīng)高些 ; 方案二只要增加一面天線 、 一 根饋線 、 分支電路作些相應(yīng)的改動即可 , 費用也相應(yīng) 低些 。因此整治方案選擇的是方案二 。該方案不需要改變長沙站和湘陰站的

15、設(shè)備配 置 、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) , 也不需要改變其頻率 、 極化配置 ; 只要 對烏山站往湘陰方向設(shè)備配置和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)稍作改 動 。 具體改變?nèi)缦?:(1 分波道系統(tǒng)由圖 35單向混合型 , N EC 500 ; 在湘未有的一種工作方式 , 這正是本方案獨到之處 。圖 3 烏山站分波道系統(tǒng)圖(2 天饋線系統(tǒng)由圖 4單一天饋線系統(tǒng)改為圖 6雙天饋線系 統(tǒng) 。 也就是說原來兩收 、 兩發(fā)同在一個天饋線系統(tǒng) 中傳輸 , 現(xiàn)改為兩個天饋線系統(tǒng) , 每一個天饋線系統(tǒng) 都是單收 、 單發(fā) , 將兩個波道的收 、 發(fā)信信號完全隔 開 , 從而破壞了產(chǎn)生自發(fā) 、 自收的干擾條件 , 從根本 上消除互調(diào)干擾 。(3 主

16、要設(shè)備材料表如表 1。 5 22001年第 1期 電 力 系 統(tǒng) 通 信 表 1 主要設(shè)備材料表序號名 稱 規(guī)格 /型號單位 數(shù)量1天線 1. 92. 3G Hz 3. 2m面12饋線 LDF5-50A m1003饋線頭 EIA 7/8 L45R 只 24饋線卡 LDF5-50A 只 1005環(huán)行器 N EC 2G -500A 只 16射頻電纜 N EC 2G -500A 根 27隔離器 N EC 90625C 個 18雙工器 N EC 92228A個 19同軸負(fù)載 N EC 個 210同軸插孔 N EC個 4圖 4 烏山 湘陰天線掛高圖圖 5 烏山站整改后分波道系統(tǒng)圖圖 6 烏山 湘陰整改后

17、天線掛高圖4 方案實施上述方案經(jīng)可行性論證后 , 于 1998年 7月付諸實現(xiàn)。 現(xiàn)場測試表明 , 與設(shè)計電平值相符 , 波道切換 正常。 , 完全符合 原 2km 余年 , 至此 , 它 能克服多個微波信號在同一個天饋線系統(tǒng)傳輸產(chǎn)生 的微波信號互調(diào)干擾 , 是抑制微波信號互調(diào)最直接 有效地的兩種方法 。其實防止微波信道產(chǎn)生收發(fā)干擾 , 不僅僅只有 上述兩種方法 , 在此不一一敘述 。 能否說 , 整治方案 只是治標(biāo) , 做好工程前期工作才是治本 , 因此 , 有必 要把好以下兩道關(guān) 。(1 設(shè)備選型 :天饋線電壓駐波比是天饋線系 統(tǒng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之一 。天饋線駐波比劣化 , 必定會產(chǎn) 生回波干擾

18、和收發(fā)干擾 。 要充分認(rèn)識到這兩種干擾 一旦產(chǎn)生 , 是不可能用其他簡單方法消除和削弱的 。 因此 , 在選購天饋線設(shè)備時要求天饋線系統(tǒng)駐波比 盡可能小 , 對于低頻段同軸天饋線系統(tǒng) S 1. 2; 對 于高頻段橢圓波導(dǎo)天饋線系統(tǒng) S 1. 1為佳 。(2 設(shè)計審查 :由上分析可見 , 兩個及兩個以上 微波信號在同一個天饋線系統(tǒng)里傳輸 , 即可產(chǎn)生三 階互調(diào) 、 五階互調(diào) , 合成多個新的頻率組合 。 如果落 在接收機(jī)通頻帶外 , 就不會造成干擾 ; 相反 , 勢必就 會造成干擾 , 中斷通信電路 。 由此可見 , 微波頻率配 置是抑制收發(fā)干擾的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 。在設(shè)計審查階段 , 一定要計算有無組

19、合頻率信號落在帶內(nèi) 。若有 , 則 可采用上述兩種方法 , 也可采用交叉極化的方式來 解決 。 但不能簡單地采用單一極化方式配置天饋線 系統(tǒng) 。(下轉(zhuǎn)第 29頁 62 電 力 系 統(tǒng) 通 信 2001年第 1期表 2 試驗結(jié)果護(hù)套料 耐痕電壓等級 (kV 最大漏電電流 (mA A 2. 015B 2. 010C 3. 515同時試驗還顯示這幾種耐電痕護(hù)套料在通不過 耐漏電痕電壓時 , 往往引起試品著明火 , 這表明 ADSS 光纜護(hù)套的最終損壞還是被火燒穿。 是不是采用無 鹵阻燃護(hù)套料就能解決問題呢 ? 其實不然。 國外有 按 IEC 標(biāo)準(zhǔn) TC36進(jìn)行耐電痕試驗的資料報道 :無鹵 阻燃護(hù)套料

20、在 50kV 的電壓下耐受了 800小時 , 而護(hù) 套料 C 在 60kV 電壓下耐受了 1000小時。 在國內(nèi)也 有的用戶將無鹵阻燃護(hù)套的光纜掛在高壓電力線下 , 不到 23年的時間其護(hù)套表面已被電蝕得凹凸不 平。 大家知道無鹵阻燃光纜由于護(hù)套內(nèi)添加了至少 100重量份以上的無機(jī)填料 ,為劣化 (見表 1 :,內(nèi)或管道里。 , 而且還在較 強(qiáng)的電場下 , 其壽命將會明顯縮短。從護(hù)套料 A 及護(hù)套料 C 的耐電痕性能來看 , 護(hù) 套料 C 要比護(hù)套料 A 好 , 因此單純地說高密度聚乙 烯耐電痕性能比中低密度聚乙烯強(qiáng)是不科學(xué)的 , 這 與基料本身的性能及配方體系有很直接的關(guān)系 。4 總結(jié)通過大

21、量的試驗研究和比較 , 最終確定優(yōu)選護(hù) 套料 C 用做 ADSS 光纜的耐電痕護(hù)套 , 雖然它加工 難度較其它兩種大 , 價格也較它們高 , 但是為了產(chǎn)品 的優(yōu)質(zhì)化 , 還是堅持通過嚴(yán)格的工藝控制來實現(xiàn)這 一點 。 因為只有用最優(yōu)質(zhì)的材料才能生產(chǎn)出品質(zhì)最 優(yōu)的光纜 。由于耐電痕護(hù)套料的價格是普通聚乙烯的 2 3倍 , 為了避免資源的浪費 , 不能只是簡單地以電力 線路的電壓值來決定是否采用耐電痕護(hù)套料 , 一定 要根據(jù)線路的電壓及光纜實際懸掛點的位置通過電 。1. J.電 線電纜 ,1996(62 Hakan Lennartsson. TRACK RESISTAN T JACKIN G MA

22、TERIAL FOR OPTICAL CABL E.3 謝大榮 , 巫松貞 . 電工高分子物理 M .西安 :西安交通 大學(xué)出版社 . 19904 劉耀南等 . 電氣絕緣測試技術(shù) M .北京 :機(jī)械工業(yè)出 版社 . 1994Development of track resistant sheath for ADSS optical cableXU Ding 2f ang , HUA En 2hui , L UO Zhong 2ping(Y angtze Optical Fiber and Cable Co. Ltd. ,Wuhan 430073, China Abstract :The paper describes the principle of the track resistance , through the com