微波工程設計中的剖面圖繪制

微波工程設計中的剖面圖繪制第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日微波通信工程的剖面圖繪制簡介相關的概念及理論軍用地圖的使用做剖面圖前的準備工作如何做剖面圖第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日微波剖面圖簡介

剖面圖，也叫斷面圖，是微波通信工程設計中常用的一種工具。通過繪制剖面圖，可以很大程度上確定該微波段是否可用。第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日相關的概念及理論

微波頻率一般指300MHz~300GHz頻段的電磁波。0.3－3GHz:Ultrahighrequency(UHF)，3～30GHz:Superhighfrequency(SHF),

30～300GHz:Extremelyhighfrequency(EHF)有時亦用字母表示：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。

第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日相關的概念及理論

同中波的地波和短波的天波傳播不同，微波頻段的傳播特性是視距傳播（Lineofsight(LOS)propagtion）。即信號傳播的路徑必須是在地平線及障礙物以上的，通信的天線應該能互相“看得見”。點對點通信方式及視距傳播特性決定了微波的天線是強方向性的（工程中常用拋物面天線）及天線之間需視通。第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日微波傳播的特點

微波接力通信是建立在電波視距傳播基礎上的接力通信。微波視距傳播的特點，有反射、折射、繞射和散射等現象。工程設計中，應充分考慮傳播路徑上的氣象條件及地形情況對微波傳播的影響，通過路徑選擇和天線高度選擇，充分利用微波的直線性，有效控制反射、折射、繞射等現象。第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日微波傳播的特點

實際使用中，電波在低層大氣中傳播的。低層大氣并不是均勻介質，他的溫度、氣壓、濕度是隨時間及空間變化的，微波波束通過低層大氣時會受到反射、折射、散射、吸收。地形對傳播的影響主要為地面、水面的反射；障礙物對電波阻擋引起的繞射；不規(guī)則地形對電波的散射等作用。

第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日第一費涅耳區(qū)半徑1

從微波傳播角度看，費涅耳區(qū)是估算傳播能量區(qū)域的一個重要概念。發(fā)信端T和收信端R之間的射束可以看作是由T、R為焦點的一系列不同短軸半徑的旋轉橢球體的集合，橢球表面上任一點Pn到T、R的距離之和為常數，這就是費涅耳區(qū)。點Pn到TR軸線的距離稱為費涅耳半徑。當橢球面上的點滿足TP1+RP1=d0+λ/2時，稱為第一費涅耳區(qū)，其半徑為F1。第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日第一費涅耳區(qū)半徑2第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日第一費涅耳區(qū)半徑3

當橢球面上的點滿足TPn+RPn=d0+n*λ/2時，稱為第n費涅耳區(qū)，其半徑為Fn。費涅耳區(qū)概念在工程設計中比較重要，我們尤其關心第一費涅耳區(qū)，這是微波傳播中能量最集中的區(qū)域。第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日第一費涅耳區(qū)半徑4由數學分析可知，第一費涅耳區(qū)半徑F1為：第n費涅耳半徑為：第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日微波傳播路徑余隙Hc

路徑余隙是衡量微波視通情況的一個重要參數。它是指電波主射束的軸線與障礙物之間的距離。HsHbHcH1h1H2h2d2d1d0第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日微波傳播路徑余隙Hc

Hc為路徑余隙，Hs為障礙物高度，Hb為障礙處的地球突起高度。用此式可計算天線離地高度第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日天線離地高度的計算計算天線離地高度：第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日微波傳播路徑余隙Hc刃形段面規(guī)范的要求如下式所示：K＝Kmin時Hc≥0K=4/3時Hc/F1≥0.3K＝∞時Hc/F1不作要求式中Hc為路徑余隙；F1為第一費涅耳區(qū)半徑。障礙物類型為光滑球面時要求：K＝KminHc≥0.3F1K＝4/3Hc>0.6F1K＝∞Hc≤1.38F1式中Hc為路徑余隙；F1為第一費涅耳區(qū)半徑第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日等效地球半徑系數K

在實際微波接力通信中，電波在對流層中傳播，由于折射的作用，使得實際的電波傳播是按曲線傳播的。為了計算方便，在電波軌跡與地面之間距離Hc(路徑余隙)相等的前提下，把地球半徑a等效為ae，將ae與a的比值定義為等效地球半徑系數K，即

K＝ae/a第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日等效地球半徑系數KTRK=2/3K=1K=4/3K=∞a實際電波射束RTK=2/3K=1K=4/3K=∞ae用ae代替a后的電波射束第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日等效地球半徑系數K

K值是地面微波工程設計中的一個重要參數，它對路徑余隙HC的確定，天線高度選擇等多方面起著重要作用。根據設計規(guī)范，標準K取4/3。實際Kz值隨微波站距（d0）長短而變化。見右圖：第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日等效地球半徑系數K氣象條件變化引起K值變化時，路徑余隙也發(fā)生變化。當K變小時余隙亦變小，如果設計余隙過小（微波天線掛高過低），有可能出現阻擋現象，引起衰落如在刃形障礙下，K取最小值時余隙應大于等于0，K=4/3時接收電平值不小于自由空間電平值；反射較強的，余隙應在0.3F1（K=Min）~1.38F1(K=Max)之間。

第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日微波波束地面反射點

在微波接力通信中，地面反射的影響表現在，光滑地面或水面會把天線發(fā)出的一部分信號能量反射到接收天線，與主波（直射波）信號產生干涉，使電路傳輸不穩(wěn)定。第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日微波波束地面反射點在設計過程中，通常通過調整h1、h2來選擇反射系數相對小的地方作為反射點。反射波直射波RTh1h2C第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日微波波束地面反射點在計算d1時使用公式其中：第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日軍用地圖的使用認識軍用地圖我們現在使用的軍用地圖是中國人民解放軍總參謀部測繪局繪制的。第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日軍用地圖的使用認識軍用地圖軍用地圖的比例通常是1:5萬，也有1:10萬的，它是地形及地表物的精確描繪。軍用地圖分幅及編號以國際百萬分之一地形圖分幅為基礎，按經緯度劃分。第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日軍用地圖的使用認識軍用地圖在使用過程中，不得復制、不得丟失、不得隨意買賣……第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-名稱軍用地圖的名稱一般是用該張地圖的較大的城市、縣城名來命名的，例如：莎車縣。第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-要素符號顏色：黑：人工體

綠：植被要素

棕：地貌要素

藍：水系要素。定位點（符號中表示地物真實位置的部位）：有點的，在點上；幾何圖形，在其中心；底部寬大的，在底部中點；底部直角的，在直角中點；兩個圖形組成的，在下方中心。

第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-等高線高程相等并相連的各點形成的曲線稱等高線。（邊緣輪廓）設想一座山從低到高按相等高度一層層水平切開，將有許多截面，將截面的輪廓（邊緣）垂直投影到一個平面上，就形成一圈圈的等高線圖形，地圖根據這種原理顯示地貌的。

第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-等高線同一等高線上各點高度相等，并閉合成環(huán)。同一幅圖上等高線愈多，山愈高。同一幅圖上等高線間隔愈密，山愈陡；間隔稀，實地坡度緩。第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-等高線等高線彎曲形狀與實際地形相似例如等高線表示的山谷和山背、山頂和凹地、等高線無法顯示的特殊地貌。為了更形象的體現等高線，軍用地圖在兩條實線等高線之間用虛線表示1/2等高距第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-等高線第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-等高線第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-等高線第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-編號

我們先看看這樣的一個編號：F-48-118-甲EFG504948第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-編號

加了顏色的就是F-48-118F48第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-編號F48118甲乙丙丁

F-48-118-甲第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日編號在地圖中的位置軍用地圖的編號在的圖中有三個位置出現，頂上、左下角、右上角，它和圖名一起出現，便于查找。第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-編號軍用地圖的編號并不全是這種方式，比如說J48E018015。第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-導航欄

軍用地圖的左上角有一導航欄，它標出了與該張地圖相鄰的8張地圖的圖名，這便于我們“順藤摸瓜”。半個堡興隆鎮(zhèn)什字路古城瓦亭隆德縣紅莊聯財第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-標高

軍用地圖標高是通過等高線標注的。等高距一般為10米，也有20米的。184100第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-地物標注

軍用地圖地物標注種類繁多，這里講一講樹高的標注。100184松ж0.128第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖－經緯度

軍用地圖經緯度標注在邊框上，一格為1’，一張地圖經度跨度15’，緯度跨度10’。如圖：韋州鎮(zhèn)的開始經緯度為106°15‘與37°10'第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖－坐標

軍用地圖坐標系緯度坐標為X，經度坐標為Y以1公里為一個單位。微波剖面圖繪制中需要的為XY坐標。如圖：韋州鎮(zhèn)的開始坐標為4115.7與18611

第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-磁偏角Q1為真北坐標角，Q2為磁偏角。*磁子午線坐標線真子午線Q1Q2第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-磁偏角

地球是圓的，所以Q1可能為正也可能為負。記錄時應注意這一點。第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日認識軍用地圖-磁偏角*磁子午線坐標線真子午線Q1Q2*磁子午線坐標線真子午線Q1Q2Q1為正Q1為負第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日經緯度、坐標轉換

軍用地圖的經緯度與坐標可互相轉換。通過經緯度轉換為XY坐標，滿足剖面圖繪制應用要求。轉換中需注意經緯度與XY坐標的線是不平行的。

1：5萬的軍用地圖上2厘米為一個坐標點，相當與實際長度1公里。第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日經緯度、坐標轉換轉換中需要將經緯度按度、分記錄。如圖：紅點的經緯度為106°16.523‘37°10.842‘經過換算其坐標為：4117.4

18613.26第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日做剖面圖前的準備工作軍用地圖直尺、鉛筆、橡皮讀圖記錄紙、繪圖紙站點資料(經緯度、站名）第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日如何做剖面圖手動繪制剖面圖計算機輔助繪制剖面圖第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日如何做剖面圖－讀圖讀取數據時應留意電波射束經過的地形的特點：A類：山地、城市、地面粗糙、天線高差大。B類：丘陵地帶C類：平原D類：大范圍跨水面、海面

第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日手動繪制剖面圖第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日手動繪制剖面圖繪制剖面圖用紙第五十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日100如何做剖面圖－定點定點，是做剖面圖的第一步工作。根據GPS測試值將點描在地圖上。根據現場勘查資料，核查準確性（如與路、樓房的相對位置第五十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日100換算為XY坐標用GPS定站址：一張1/5萬地圖X軸方向為10分，Y軸方向為15分，各每格（非坐標格）一分為60秒。再細分X軸方向為約37*秒(GPS讀數)/60,Y軸方向為約32*秒(GPS讀數)/60，確定站址后，即可讀出X,Y數值。松ж0.128第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日100如何做剖面圖－讀圖讀圖，是做剖面圖的重要工作。用直線連接兩點，按一定間隔讀出直線經過的高度及地物類型站距長時，中間部分必須取點。松ж0.128第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日100通信方位確定站址，讀了X,Y數值后，就可以計算站距和通信方位。站距＝（d12+d22)1/2通信方位=tg-1(y2-y1)/(x2-x1)松ж0.128第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日天線高度確定近場區(qū)：微波天線的安裝位置應避開天線四周的建筑物、廣告牌、各種高塔，遠處區(qū)：滿足余隙要求。避開地形地物對電波反射引起的干擾。饋線：應使饋線長度最短、饋線轉彎和扭轉最少。

第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日手動繪制剖面圖根據所收集數據計算最佳天線高度調整天線掛高，使余隙滿足要求，對于刃形障礙，K=Kmin時，余隙可以為0，但要保證K=4/3時鏈路無衰減（接收電平不小于自由空間電平值）。考察反射點位置的地面反射系數、余隙，調整天線高度使電路工作在低次瓣。第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日手動繪制剖面圖繪制剖面圖第六十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日計算機輔助繪制剖面圖這是剖面圖繪制工具，把相應數據填寫完畢后，按“生成剖面圖”就可以生成剖面圖，可以確定路由的通斷及天線掛高等數據第六十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日計算機輔助繪制剖面圖微波傳輸路由表－－－基礎數據第六十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日計算機輔