微波链路传播类故障分析

冯索平

乌兰察布市826微波站 内蒙古 乌兰察布市 012200

1 多径衰落对传输产生的影响

多径衰落是指由于折射波、反射波、散射波等多途径传播，造成到达接收端有多条电波，这些电波合成后会引起信号衰落，这种衰落被称为多径衰落。多径衰落越严重，链路可用度就越差。

发生多径衰落的成因表现在气候方面：温差大、湿度大、空气流动性差、热带地区；地形方面：根据地形剖面，分为A 类建筑密集的城市或高山、B 类丘陵地区、C 类平原地区、D 类大面积水面。接下来本文会对区干电路典型案例进行分析。

1.1 故障现象

呼伦贝尔、通辽、巴彦淖尔境内微波电路涉及。2014 年内蒙古微波东西线电路设备安装、调测基本完成，电路处于试运行阶段。电路试运行期间，呼伦贝尔、通辽、巴彦淖尔境内个别站点出现收信接收电平波动较大且快速（一般数秒内波动十几dB 到几十dB 不等），并且有周期性的变化（例如昼夜交替的时间段容易发生）。较典型的现象就是接收功率有较大的上衰落和下衰落，信号频繁闪断的问题。

1.2 故障原因

针对西线、东线发生的问题，经研究探讨发现共同的特点是发生上述现象的电路地形剖面都在平原上，有些站地处大水漫灌的河套平原。基于典型链路现象分析得出结论：导致电平跌落严重频繁闪断的原因是链路传播路径中出现严重多径衰落问题。同时考虑到由于大气传播导致的多径衰落问题，使信号发生闪断深衰落，通过采集秒级RSL 数据判定，对发生衰落的电路有一定的影响。

1.3 处理过程

由于发生问题的电路传播受制于地形和气象条件的影响，势必采取措施改善传输质量差的问题。主要措施为：（1）增加路径的倾斜度，即调整两端天线挂高，使两端天线海拔高度差增大。（2）减小表面反射，对链路中有明显的强反射面，如大面积水面、平原、光秃的山顶等，通过调整天线高度将反射点移出强反射区，或利用地形屏蔽反射，另外可以调整天线俯仰角使天线上翘，从而减少地面反射。（3）减小路径余隙，即在保证视通条件下，尽量降低天线挂高。（4）采用空间分集或增加衰落储备。对没有空间分集的站增加分集天线；对所有产生衰落的站，加大发射功率；对于跨水面SD 链路，需要优化天线间隔，增加主分集间衰落非相关性。

经过近一个月的努力，针对不同衰落采取相应措施，电路正常运行，截止到目前，多径衰落造成电路停传、劣传问题没有再次发生，证明我们采取的必要改善措施是行之有效的。

1.4 故障小结

多径衰落的明显特征是当电路发生收信接收功率波动较大且波动快速并且有周期的变化，信号频繁闪断。当遇到这类问题时，我们要通过数据分析和较长时间的观察并结合故障站点的地理情况和气象条件综合做出判断，才能查明原因采取相应措施。如由于大气引起的衰落表现为时间短促，而由于地形引起的衰落则表现为长时间不间断的发生衰落。

2 雨衰对电路传输产生的影响

2.1 故障原因

强降雨导致雨区内微波链路发生中断或性能劣化。天气中雨、雪、雾是影响微波传输主要因素。小水滴或冰对微波会造成散射衰耗，其中雨对微波传播影响最大。以10G 为界限，强降雨可导致10G 以下雨对微波产生中断或性能劣化。10G 以上频率越高雨衰越大，例如13G，100mm/h的降雨会引起5dB/km 的损耗，所以在13GHz，15GHz 频段，一般最大中继距离在10km 左右。在20GHz 以上频段，由于降雨损耗影响，中继间距只能有几公里。雪、雾对微波影响相对较小，约0.5dB/km。

2.2 处理措施

雨衰是不可抗拒的自然现象，在降雨比较强的雨区要增加链路衰落储备、尽可能使用低频段。由于水平极化比垂直极化雨衰更严重，所以使用垂直极化可减少雨衰的影响。

从事微波线路维护的人员，每当天气预报预告今后几天将下暴雨，那么就要考虑并上报相关信号使用单位将微波信号切换到其它信号源上，以避免突然的强降雨导致信号中断。

3 外部电磁干扰对传输产生的影响

3.1 故障现象

2019年2月12日起锡林郭勒盟巴彦乌拉站—宝利根站受到锡林浩特市军用雷达站干扰。该跳链路两站发信功率均稳定在26dBm，收信电平两站基本维持在-36dBm 左右。两侧间歇性信噪比降低、并且链路误码增高。巴彦乌拉侧较为严重，宝利根侧较轻。两侧同时故障有时间规律，即早5 时左右至12 时左右，下午17 时左右至凌晨24 时两个时间段信噪比明显降低，对应时间段的链路误码率升高。由于该跳链路三个通道传输均发生传输质量降低的问题，导致东线电路业务经常出现异常，影响整条东线电路的双向信号的正常传输和使用。值得注意的是，此前该跳从未出现此类故障现象。

3.2 处理措施

首先更换了两跳设备的所有中频板和ODU 后无效。更换7G设备ODU 后任然无效（因7G 与8G 设备可以共用现有天线）。最终分析数据此问题的发生与传输设备无关，与波导间相互干扰无关，发生故障与外部电磁干扰有直接的关联。

通过与锡林郭勒盟无线电管理处接洽，第一次仪器测量没有找到干扰源，第二次在锡林浩特市军用雷达站附近测到频率为161MHz 的信号，测算雷达转到巴彦乌拉站和宝利根站的时间段与两站出现信噪比明显降低、出现大量误码的时间恰好吻合。技术人员认为从频率角度分析不可能161MHz的频率干扰8G频率，但从时间上高度吻合的方面看，确实是雷达站干扰微波信号。

与部队接洽并邀请部队技术人员去两个微波站实地了解微波设备网管数据，并做了几次雷达开机和关机的试验，开关机时间与微波设备出现信噪比降低和高误码的时间高度一致，所以肯定了干扰确实是雷达造成的。双方协商后，雷达站技术人员表示在技术规范允许的情况下，降低雷达值班期间的发射功率，适当改变频点。经过一段时间，巴彦乌拉站—宝利根站一跳电路受干扰情况已逐步得到改善，早晚微波通道有零星误码，再往后误码完全消失电路恢复正常。

3.3 故障小结

微波电路受外部干扰的显著特征是当干扰发生时，收发信电平不变，电路出现误码并且信噪比明显降低。检测方法是一端ODU 静默，另一端接收功率大于-90dBm，表明该一跳电路有外部干扰。使用扫频功能或频谱仪也可检测到干扰信号。此时，可断定位外部电磁干扰。

电路运行中也会出现设备自身干扰的问题。表现为本端个别波导出现误码，当静默对端所有波导发信功率时，本端个别波导有收信功率。静默本端的其它波道后存在干扰的波导误码消失，这种情况属于波导间内部干扰。内部干扰可通过重新规划频点或更换设备解决问题。

4 链路视通对传输产生的影响

微波波段频率很高，电波沿地面传播时衰减很大，遇到障碍时绕射能力很弱，照射到高空电离层时不能反射，所以，在这一波段只能使用视线距离内直接到达接收点的空间波来达到通信的目的。

广电系统微波干线或支线电路在建设时，会聘请具有专业资质的单位进行电路勘测设计，避开城市乡村的障碍物进而使微波电路正常传输。随着各地城市建设的迅猛发展，高楼大厦如雨后春笋般拔地而起。尽管微波电路在建设初期已向相关单位提交路由保护的申请，但一些不法商人为了利益绕开城市规划部门违规建设高层楼宇，其中一些楼房恰好在微波通道内，轻者造成电路传输性能长期下降，重者电路传输完全中断，严重影响了广电信号的正常传输。广电系统在发现问题后应由相关职能部门及时通知城市规划局，在城市规划局的协商下尽快解决问题，恢复电路正常运行。

当路由阻挡后，应对天线近场区内的（A—B 一跳电路，若建筑物在A 站一侧，那么天线近场区指A 站）视通情况需特别注意，不仅要确保链路正前方视通，还要确保整个近场区内没有阻挡，避免由于近场区内阻挡导致接收功率无法达到规定设计值的情况。当一跳电路被彻底阻挡，需增加铁塔高度时，优先考虑距离阻挡物近的微波站增加铁塔高度，远离阻挡物的站点增加铁塔高度效果不明显甚至起不了作用。