微波技術與天線課程設計報告

1、<p>　　微波技術與天線課程設計報告</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　此次參觀微波基站，包括兩個部分，其中包括基站部分、機房部分。</p><p>　　基站部分：信號傳到基站，通過7/8饋線轉(zhuǎn)1/2饋線進BTS，出來通過2M線，進一個小光端機轉(zhuǎn)光信號，通過光纜傳到附近機房。</p><

2、;p>　　機房部分：光信號通過光纜進ODF，通過跳纖（大方圓）進光端機（2500出來之后光信號轉(zhuǎn)為電信號），電信號通過2M線進DDF,DDF出來通過2M線進協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所有協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過網(wǎng)線進路由器，再通過路由器傳到上級計費。</p><p><b>　　基站的設計</b></p><p><b>　　一、基站的配置</b></p&g

3、t;<p>　　根據(jù)站址勘察結(jié)果，合理選擇基站的類型、扇區(qū)配置和設備類型。</p><p><b>　　1、基站的類型</b></p><p>　　基站類型分為宏蜂窩、射頻遠端站（射頻拉遠）和微蜂窩基站，應按照以下原則選擇基站的類型。</p><p>　?。?） 在市區(qū)、郊區(qū)和農(nóng)村等廣覆蓋區(qū)域，以宏蜂窩為基礎實現(xiàn)廣覆蓋。</

4、p><p>　　（2） 在站址選擇或工程安裝存在困難的站點，可以采用射頻遠端站。 </p><p>　?。?） 在熱點地區(qū)（如樓宇、超市、車站）和宏蜂窩覆蓋的盲區(qū)，以微蜂窩或射 頻遠端站為補充。</p><p>　　2、扇區(qū)配置 根據(jù)覆蓋區(qū)的特點和容量的要求，選擇適當?shù)纳葏^(qū)配置，可以達到節(jié)約建設成本的目的，如下表所示：</p><p>　　3、

5、基站設備類型 基站設備可分為室內(nèi)站和室外站，應按下列原則選擇設備類型。 </p><p>　?。?） 市區(qū)內(nèi)應以室內(nèi)站為主，便于維護。 </p><p>　?。?） 在市區(qū)內(nèi)難以獲取機房的站址，可選擇射頻遠端站和室外站型。 </p><p>　　（3） 郊區(qū)和農(nóng)村有條件的站址使用室內(nèi)站，對沒有建設機房的站址使用室外站。 </p><p>

6、;　?。?） 根據(jù)資金的使用情況。</p><p>　　4、其他設備類型 </p><p>　　（1） 微蜂基站廣泛用于樓宇覆蓋，隨著城市發(fā)展，寫字樓和居民樓逐漸向高大 密集方向發(fā)展，宏基站已不能滿足要求，微蜂窩的室內(nèi)分布已經(jīng)成為樓宇覆蓋的主流。 </p><p>　?。?） 直放站因為不可避免地對施主基站會產(chǎn)生很多的影響，一般情況下不使用，主要使用在話務量較低

7、的地下室、隧道等覆蓋盲區(qū)，而且建議盡量使用光纖直放站。</p><p><b>　　5、天線的選擇</b></p><p>　　天線是基站的前端又是末端，合理的使用關系到覆蓋區(qū)域的信號強度的關鍵設備。 </p><p>　?。?） 全面天線主要使用在全面基站，成本低、安裝方便，增益一般在8—11dB。 </p><p>

8、;　?。?） 定向天線大量使用在定向基站，成本較高，增益在12—22 dB之間，半功 率角在45°—120°之間，有機械下傾角類型和電調(diào)下傾角類型。在市區(qū)一般選擇增益較低、半功率角為65°的定向天線建設使用電調(diào)下傾角的雙極化天線。在郊區(qū)農(nóng)村因站距較大，一般使用增益較高，半功率角為65°的雙極化天線，現(xiàn)在使用單極天線的基站較少，直放站的用戶天線和射頻遠端站也使用定向天線。 </p>

9、<p>　?。?） 微蜂窩基站在室內(nèi)覆蓋時大量使用吸頂天線和小板式天線，在電梯中使用 對數(shù)周期天線的增益一般在7dBi左右，吸頂天線在室內(nèi)一般的覆蓋半徑為10—15米，對數(shù)周期天線在電梯內(nèi)覆蓋的層數(shù)一般在3—5層。 </p><p>　?。?） 天線選型的原則：</p><p>　　a. 電壓駐波比VSWR≤1.5；</p><p>　　b. 定向天線的前

10、后比大于25db；</p><p>　　c. 市區(qū)優(yōu)選電調(diào)下傾角的天線；</p><p>　　d. 天線的防水性能良好。 </p><p><b>　?。?） 天線安裝 </b></p><p>　　a. 合理選擇掛高，合理使用自立鐵塔的平臺；</p><p>　　b. 定向天線主瓣方向100米以

11、內(nèi)無阻擋； </p><p>　　c. 根據(jù)站距合理控制定向天線下傾角的范圍，下傾角計算方法如下：θ=arctan(2h/D)，式中h為天線掛高，D為相鄰基站間的站距； </p><p>　　d. 盡量減少饋線長度，減少傳輸損耗； </p><p>　　e. 室內(nèi)的吸頂天線盡量安裝在無屏蔽無花板的上方。 </p><p>　?。?）室內(nèi)站

12、的機房設備的配置。 </p><p>　　在機房設備的布局中，需要考慮強電壓（380V、220V），弱電壓（48V、24V、12V），信號區(qū)的協(xié)調(diào)和隔離，機房走線合理，避免各種線路混合、交叉造成的干擾。 </p><p>　　一般的基站機房設備配置如下表： </p><p>　　機房的平面布置遵循以下原則： </p><p>　　a

13、. 機柜距墻最小距離為0.6m； </p><p>　　b. 機柜的正面避免對墻；</p><p>　　c. 每排設備之間不留間距； </p><p>　　d. 強電設備、弱電設備、信號設備應分區(qū)布放； </p><p>　　e. 走線架的寬度建設用400mm；走線架上的導線應把電源線、信號線分兩側(cè)用扎帶固定； </p>&l

14、t;p>　　f. 走線架在設備上方距地面2.3—2.4m； </p><p>　　g. 走線架對墻加固，吊掛、立柱、垂直連接必須按標準設計；</p><p>　　h. 機房內(nèi)所有設備的接地必須分別連接到地線母排； </p><p>　　i. 機房內(nèi)所有落地設備必須對地防震加固；</p><p>　　j. 所有的導線饋線的弧度必須大于它的

15、曲率半徑。 </p><p>　　一個典型的機房平面布置和走線架布置如下： </p><p>　　一個GSM基站的載波數(shù)量是隨話務量的增加而增加的，部分站型的載波數(shù)量與話務量（Erl）的對照表如下： </p><p>　　圖1 機房設備總體情況</p><p>　　圖2 主設備機柜 圖3 傳輸綜合柜<

16、;/p><p><b>　?。?）配套設計：</b></p><p><b>　　A．塔桅 </b></p><p>　　基站鐵塔桅桿的選擇應綜合考慮網(wǎng)絡覆蓋、地理環(huán)境和建設單位資金的使用情況，可選的有桅桿、角鋼落地塔、單管塔、樓頂塔、拉線塔、增高架等，不同的覆蓋需求確定不同的高度，常見的塔桅和它的使用場合如下表：</

17、p><p><b>　　桅桿選擇參考 </b></p><p>　　新建塔桅應按移動通信基站塔桅工藝要求進行設計，塔桅結(jié)構應滿足移動通信系統(tǒng)的收發(fā)信天線安裝要求和干擾隔離的要求，其高度應根據(jù)覆蓋要求決定，鐵塔的各種平臺數(shù)量及間距應按通信要求確定。</p><p>　　B．走線架和饋線調(diào) </p><p>　　（1）機房走線

18、架寬度一般不低于400mm </p><p>　　（2）走線架的支撐桿使用凹型鋼，對天花板的吊掛的圓鋼不低于φ8，對墻加固的角鋼長度應大于走線架的寬度 </p><p>　?。?）走線架垂直連接應用標準緊固件 </p><p>　　（4）饋線窗采用成品的密封饋線窗，饋線窗的下沿要高于走線架50mm，饋線窗外側(cè)的饋線留有防水迥彎 </p><p

19、><b>　　圖4 饋線</b></p><p>　　C．電源 移動通信基站一般采用交流引入，交直流配電和整流設備。 </p><p>　?。?） 自建市電變壓器的基站，要求引入一路交流市電，在機房附近用H桿架空安裝 </p><p>　?。?） 從其它公用市電引入的380V市電一般用埋設電力電纜引入基站 </p>

20、<p>　?。?） 三相380V市電，電壓范圍：323—418V </p><p>　?。?） 市電容量15—20KVA左右 </p><p>　　（5） 三相四線制采用3×25+1×16mm2的電力電纜，交流零線嚴禁與機 房保護地、工作地相連 </p><p>　　（6） 電表一般裝在室外，在市電引入處加裝避雷裝置，位置應

21、在交流配線電箱內(nèi)。</p><p><b>　　D．直流供電</b></p><p>　?。?）直流供電系統(tǒng)的組成 移動通信基站的直流供電系統(tǒng)的組成由組合式開關整流電源架（內(nèi)含交流配電單元、直流配電單元，整流模塊單元、監(jiān)控模塊單元）閥控式密封蓄電池組組成。直流—48V（+24V、+27V）供電系統(tǒng)采用全浮充供電方式，市電停電而油機未供電之前，由蓄電池供電。市電恢復之

22、后，恢復原供電方式，組合開關電源應有遠程監(jiān)控的功能。組合開關電源的容量應考慮基站遠期發(fā)展的容量進行配置，具體的整流模塊可以根據(jù)擴容階段分別增加。</p><p>　　蓄電池組的容量按二類市電供電類別考慮，平均每月停電次數(shù)不應大于3.5次，平均每次停電時間不大于6小時，對遠郊，農(nóng)村基站按8—10小時的放電時間考慮。</p><p>　　圖5 蓄電池

23、 圖6 電源機柜</p><p>　　（2） 基站的直流供電系統(tǒng)的供電方式 </p><p>　　為了保證基站的傳輸系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)在基站停市電情況下，不中斷通信，開關電源中設置了一、二次下電的裝置。 </p><p>　　以—48V為基礎電源的移動基站為例，在基站停電情況下，由蓄電池供電給基站及傳輸設備等，當電池電壓低于一次下電的電壓時（初步定在

24、—46V），切斷基站的重負載設備的供電（如收發(fā)信機），電池繼續(xù)給傳輸設備、監(jiān)控設備供電，當電池電壓低于二次下電的電壓（初步設定為—42V），切斷傳輸設備、監(jiān)控設備的供電，以保護蓄電池不致過放電。上述過程重要的基站應有2—4小時的時間保證移動發(fā)電機到現(xiàn)場供電，另外一、二次下電的電壓可調(diào)，但二次下電的電壓不低于—42V。 </p><p>　?。?） 電源系統(tǒng)配置原則 </p><p>

25、　　交流配電設備：交流設備的配置應滿足遠期容量的要求。組合式開關電 源架的容量也按遠期考慮，其整流模塊應按近期負荷N+1（10個模塊以上每10臺備用一臺）冗余配置。開關電源有二次下電的功能。</p><p>　　一般情況下，蓄電池的容量市區(qū)基站不小于4小時的放電時間，郊區(qū)農(nóng)村基站放電時間不小于10小時，具體計算公式參考《通信電源設備安裝工程設計規(guī)范》（YD/T5040—2005），下表為一個基站電源容量計算的案例

26、供參考： </p><p>　　基站用電量計算（配置300Ah電池兩組）</p><p><b>　　E．傳輸 </b></p><p>　　無線基站的傳輸是指從BSC到BTS的傳輸連接，這些接口采用ATM協(xié)議，物理接口類型為E1或STM—1，其中E1主要用于BSC到BTS之間的連接。BSC到BTS之間可用點對點、星形、樹形鏈路、環(huán)形等連接方式

27、，接入方式有光纖、微波等。 </p><p>　?。?） 光纖傳輸。光纜傳輸是最常見的方式，光纜傳輸穩(wěn)定、換耗小、受外 界影響小，保密性能好。 </p><p>　?。?） 點對點的微波。微波系統(tǒng)主要是PDH和SDH設備，由于目前的基站傳輸所需E1數(shù)并不多，工程常用小微波實現(xiàn)。在選擇接入方式中，應根據(jù)當?shù)貤l件，以光纜傳輸為主，無線接入為輔。 傳輸設備一般在基站機房內(nèi)，選擇柜式和壁掛式完

28、全根據(jù)實際的傳輸要求而定。 </p><p><b>　　F．防雷接地 </b></p><p>　　（1） 接地系統(tǒng)的組成 </p><p>　　移動基站的接地系統(tǒng)采用聯(lián)合接地系統(tǒng)，即通信設備的工作地、保護地、 建筑物（塔桅）防雷接地共用一個接地系統(tǒng)的聯(lián)合接地方式，通信基站的接地應按《通信局（站）防雷與接地工程設計規(guī)范》（YD5098

29、—2005），采用聯(lián)合接地方式，按單點接地原理設計。饋線三點接地用專用接地片、套件，接地匯集排至防雷接地導線必須單獨布放，且接地點與避雷針引流扁鋼的接地點相距大于5米。接地極長度1.5—2.5米，接地極間距3—5米。 </p><p>　　（2） 移動基站聯(lián)合接地電阻小于4Ω </p><p>　?。?） 基站的防雷過壓要求 基站的防雷電鐵塔防雷、天饋系統(tǒng)防雷、交直流供電系統(tǒng)的防雷、傳輸

30、線路防雷、機房走線架防雷等組成。室外地排與聯(lián)合地網(wǎng)之間的導線截面積不小于95mm2或40mm×4mm2的鍍鋅扁鋼，長度不超過30m。饋線進入饋線窗以后在長度不超過1m處接避雷器。凡傳輸光纜采用直埋方式進入機房的，直埋長度不小于50m電纜芯線在設備之前應加裝避雷器。 </p><p>　　所有保護地線的截面積不小于35mm2。 </p><p><b>　　G．機房監(jiān)控

31、 </b></p><p>　　監(jiān)控的設置可以隨時掌握網(wǎng)絡運行，對網(wǎng)絡故障盡快分析、處理，因 此移動基站機房必須裝置監(jiān)控系統(tǒng)。 </p><p>　　基站機房的監(jiān)控系統(tǒng)包括溫感探頭，煙感探頭、紅外探頭，對機房的 環(huán)境、電、直流電源的低壓報警、空調(diào)等實行集中監(jiān)控，監(jiān)控中心能顯示基站的運行參數(shù)并可以遠程控制。 二． 天饋系統(tǒng)的設計 </p><p>

32、　　A．天饋系統(tǒng)是一個有機的整體，它的主要任務是將信號能量按要求發(fā)射和 接收。為了確保天線口的有效的發(fā)射和接收，必然會對天線、饋線、跳線及接頭提出各種指標，確保覆蓋范圍內(nèi)各種天線指標滿足要求。 </p><p><b>　　圖7 線纜接頭</b></p><p>　　天饋系統(tǒng)設計依照以下原則：</p><p>　?。?） 天線的增益是根據(jù)覆蓋區(qū)

33、的要求選擇的 </p><p>　?。?） 選用單極化天線時，同扇區(qū)的兩付天線的距離保持10λ以上 </p><p>　?。?） 饋線的路由盡量短，以減少損耗 </p><p>　?。?） 每條饋線三點防雷接地，第一點在鐵塔平臺上，第二點在饋線中間，第三點在饋線進機房以前 </p><p>　?。?） 饋線每隔1—1.5m用饋線卡固定

34、</p><p>　　（6） 為主饋線與設備和天線很好的相接，上下均用1/2″的跳線，上跳線 為普通跳線，下跳線為超柔跳線 </p><p>　?。?） 室外凡有接頭的地方，為了防止漏水，普遍使用接頭盒</p><p>　　（8） 天線必須處于避雷針45°角保護范圍以內(nèi) </p><p>　?。?） 抱桿（天支）必須高于天線頂端1

35、00mm </p><p>　?。?0） 根據(jù)國家標準在GB/T9410-1988中規(guī)定風速為36.9m/s作用下，保證天線不發(fā)生變形、損壞 </p><p>　?。?1） 在機房內(nèi)，每根饋線有明顯標記 </p><p>　?。?2） 天線的方位角以正北為0°，順時針為正，不取負數(shù)，允許有5°的 誤差，用指南針測量 </p>