UWYCC 2006-5-10 20:22
速率
数字通信中的数据传输速率、波特率、符号率
在数字通信中的数据传输速率与调制速率是两个容易混淆的概念。数据传输速率（又称码率、比特率或数据带宽）描述通信中每秒传送数据代码的比特数，单位是bps。
当要将数据进行远距离传送时，往往是将数据通过调制解调技术进行传送的，即将数据信号先调制在载波上传送，如QPSK、各种QAM调制等，在接收端再通过解调得到数据信号。数据信号在对载波调制过程中会使载波的各种参数产生变化（幅度变化、相位变化、频率变化、载波的有或无等，视调制方式而定），波特率是描述数据信号对模拟载波调制过程中，载波每秒中变化的数值，又称为调制速率，波特率又称符号率。在数据调制中，数据是由符号组成的，随着采用的调制技术的不同，调制符号所映射的比特数也不同。符号又称单位码元，它是一个单元传送周期内的数据信息。如果一个单位码元对应二个比特数（一个二进制数有两种状态0和1，所以为二个比特）的数据信息，那么符号率等于比特率；如果一个单位码元对应多个比特数的数据信息（m个），则称单位码元为多进制码元。此时比特率与符号率的关系是：比特率=符号率*log2 m,比如QPSK调制是四相位码，它的一个单位码元对应四个比特数据信息，即m=4，则比特率=2*符号率，这里“log2 m”又称为频带利用率,单位是：bps/hz。
另外已调信号传输时，符号率（SR）和传输带宽（BW）的关系是：BW=SR（1+α），α是低通滤波器的滚降系数，当它的取值为0时，它的矩型系数最好，占用的带宽最小，但很难实现；当它的取值为1时，带外特性呈平坦特性，占用的带宽最大是为0时的两倍；为此它的取值一般不小于0.15。例如，在数字电视系统，当α=0.16时，一个模拟频道的带宽为8M，那么其符号率=8/（1+0.16）=6.896Mbps。如果采用64QAM调制方式，那么其比特率=6.896*log2 64=6.896*6=41.376Mbps
UWYCC 2006-5-10 20:24
什么是微波
什么是微波？
微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波(波长1米 - 1毫米），通常是作为信息传递而用于雷达、通讯技术中。而近代应用中又将它扩展为一种新能源，在工农业上用作加热、干燥；在化学工业中催使化学反应；在科研中激发等离子体等。家用微波炉就是微波能应用的一个典型例子。
我国目前用于工业加热的微波频率为915兆赫和2450兆赫。使用中，可根据加热材料的形状、大小、含水量来选择。
2、微波加热原理
通常，一些介质材料由极性分子和非极性分子组成，在微波电磁场作用下，极性分子从原来的热运动状态转向依照电磁场的方向交变而排列取向。产生类似摩擦热，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，使介质温度出现宏观上的升高，这就是对微波加热最通俗的解释。 由此可见微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热。对于金属材料，电磁场不能透入内部而是被反射出来，所以金属材料不能吸收微波。水是吸收微波最好的介质，所以凡含水的物质必定吸收微波。 有一部份介质虽然是非极性分子组成，但也能在不同程度上吸收微波，其原理.
二、微波加热的特点
1、加热速度快 常规加热如火焰、热风、电热、蒸汽等，都是利用热传导的原理将热量从被加热物外部传入内部，逐步使物体中心温度升高，称之为外部加热。要使中心部位达到所需的温度，需要一定的时间，导热性较差的物体所需的时间就更长。 微波加热是使被加热物本身成为发热体，称之为内部加热方式，不需要热传导的过程，内外同时加热，因此能在短时间内达到加热效果。
2、均匀加热 常规加热，为提高加热速度，就需要升高加热温度，容易产生外焦内生现象。微波加热时，物体各部位通常都能均匀渗透电磁波，产生热量，因此均匀性大大改善。
3、节能高效 在微波加热中，微波能只能被加热物体吸收而生热，加热室内的空气与相应的容器都不会发热，所以热效率极高，生产环境也明显改善。
4、易于控制 微波加热的热惯性极小。若配用微机控制，则特别适宜于加热过程加热工艺的自动化控制。
5、低温杀菌、无污染微波能自身不会对食品污染，微波的热效应双重杀菌作用又能在较低的温度下杀死细菌，这就提供了一种能够较多保持食品营养成份的加热杀菌方法。
6、选择性加热 微波对不同性质的物料有不同的作用，这一点对干燥作业有利。因为水分子对微波的吸收最好，所以含水量高的部位，吸收微波功率多于含水量较低的部位这就是选择加热的特点。烘干木材、纸张等产品时，利用这一特点可以做到均匀加热和均匀干燥。
值得注意的是有些物质当温度愈高、吸收性愈好，造成恶性循环，出现局部温度急剧上升造成过干，甚至炭化，对这类物质进行微波加热时，要注意制定合理的加热工艺。
7、安全无害 在微波加热、干燥中，无废水、废气、废物产生，也无辐射遗留物存在，其微波泄漏也确保大大低于国家制定的安全标准，是一种十分安全无害的高新技术。
UWYCC 2006-5-10 20:25
铜线和光纤如何连接、传输数据？
铜线和光纤如何连接、传输数据？
1、光电信号的转换方法
长期以来，人们一直都是在使用铜线进行声音和信息的传输。然而，最近开始越来越多地使用光纤缆线。由于成本问题，尚不能一下子把铜线全部换成光纤。但是如果要把部分电缆转换成光信号最重要的是把电信号转换成光信号，然后再把光信号转换成电信号的方法。
使用两种二极管
为了转换电信号和光信号，就要使用“二极管”这种半导体元件。不过，将电信号转换成光信号的二极管和把光信号转换成电信号的二极管必须是不同的类型。也就是说需要使用两类二极管连接铜线和光纤。
为了将铜线传输的电信号转换成光信号，使用了“激光二极管”。激光二极管使用名为“砷化镓（GaAs）”的半导体制成，加压后会产生特定波长的光。
用铜线传输“1”和“0”等数字信号时，一般情况下高电压状态和低电压状态分别对应“1”和“0”。当把传输过来的信号电压施加到激光二极管上转换成光信号后，光线就会产生或消失。如果把发光状态和消失状态分别定为“1”和“0”，就能够通过光纤传输数字数据。
如果将光纤传输过来的光信号还原成电信号，就要使用“光敏二极管”。这种二极管有一种性质就是受到光照后会产生与光强度成比例的电流。当光纤传输的光信号通过光敏二极管时，即可直接转换成电信号。
2、将光纤和同轴线组合起来
有了将电信号和光信号相互转换的技术后，通过有效使用光纤和铜线，就能够以低成本建立高速网络。
CATV就是其中的代表。为了发送电视节目，使用铜线制成的同轴线将千家万户与CATV电视台联系起来。最近则已经开始进行互联网连接以及应用于市内电话等，其速度越来高、频道越来越多，并且已开始实现双向通信。
同轴线很难远距离传输高频率电信号。所以要想加大通信距离就必须使用大量的放大器，而成本也会随之提高。
如果用光纤来取代同轴线，不需过多地使用放大器就能够提高CATV网络的通信速度。但如果要把光纤引入每个用户家庭，成本就会上涨。
因此，在CATV电视台和用户家庭之间设置中继设备，把CATV电视台与中继设备之间的缆线换成光纤。在中继设备中采用了二极管的光-电转换器（O/E）和电-光转换器（E/O）。在由中继设备到用户家庭之间的较短区域在结构上仍旧采用原来的同轴缆线。
这样一来，主干线路部分就能够支持宽带传输和多频道，而中继设备到用户家庭之间的部分由于不需任何改动，因此就不会增加成本。
UWYCC 2006-5-10 20:28
移动通信基站的防雷接地系统的设计
众所周知，雷电具有很强的破坏性，主要有直击雷、雷电感应、雷电波侵入和地电压反击四种形式。由于移动通信基站的天线设备不仅安装在建筑物顶上，而且还有相当一部分安装在铁塔上，相对周围环境而言，形成十分突出的目标，从而导致雷击概率增多，移动基站常常遭受雷害，导致通信设备损坏、通信中断。尽管我们采取了各种各样的防雷措施，耗费了大量人力财力，每年雷害造成的损失仍然很大。怎样才能有效地预防雷害，确保移动通信基站设备和工作人员的安全呢？几年来的维护经验告诉我们：必须根据每个基站的实际情况设计移动通信基站的防雷接地系统，实施基站针对性防雷。
一、找出移动基站雷害的隐患
移动基站防雷是一个复杂的系统工程，过去我们按照经典的防雷理论，为了提高基站防雷系统的泄流能力，选用了80kA甚至100kA的大型防雷器，但是防雷效果却不令人满意，而且防雷器都是检测合格的入网产品。经查，是工程师没有按照基站的实际情况设计防雷系统。我们调查统计了全省近两年来的雷击事故，得出一条重要数据：基站内设备被直击雷和雷电感应破坏的概率为零。这是因为基站设备（包括基站室外电力变压器）的位置普遍较低，完全处于建筑防雷设施或铁塔以及架空线路避雷系统的保护之下，雷电流只能沿铁塔避雷系统、架空线路避雷系统和建筑防雷等外围的避雷系统泄放，所以基站设备很难遭到直击雷损害。另外基站内的设备外壳、天馈线、走线架等金属物全部安装了保护接地，再加上与室外的雷击点和避雷器接地引线有足够的距离，所以雷电感应也很难发挥作用。几年来雷击事故的主要现象为：基站B级防雷器保护空开动作，部分单相交流设备和直流设备损坏。我们从中不难看出地电压反击和雷电波侵入是造成基站设备损坏的主要原因。所以基站防雷系统应以防止地电压反击和雷电波侵入为主要目标。
二、防止地电压反击
地电压反击是当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，由于接地电阻的存在引起基站的地电位升高，基站直流负荷如BTS电源、开关电源的监控单元、基站的动力环境监控器等设备相对远端地一般都存在寄生电容，这些设备一端与工作接地相连，无流的远端地与基站的工作接地间存在电位差，因而产生差模脉冲电压，当超过设备的容许限度时必然造成设备的损坏。基站的单相交流负荷如基站空调、照明等设备的零线接在变压器的交流地上，当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，变压器的交流地和交流重复接地的电位也会升高，因此基站的单相交流设备也同样存在地电压反击的问题。
基站设备接地的简单等效电路，我们把基站设备与接地有关的电路简单等效为线路电阻、线路寄生电感（可忽略不计）、线路负载（如传感器、BTS、空调、灯具等）终端对远端地的寄生电容组成的串联回路。假设基站的冲击接地电阻r为2Ω，防雷器对地的泄放电流为2kA，这时基站的接地排的瞬间电压为U=I×r=4kV，负载两端的瞬间浪涌电压可达4kV，如不采取措施，必然造成设备损坏。
三、因地制宜消减反击电压
如何避免地电压反击造成的损失？我们一般很自然会想到使用交流过压保护器和直流浪涌抑制器，即在交流变压器的低压侧、基站交流配电箱的地零间加装交流过压保护器；在直流负载的电源输入端加装浪涌抑制器。所有交流过压保护器和直流浪涌抑制器必须靠近被保护的设备安装，避免被保护设备由于接地或电源引线过长引起脉冲反射。另外一个非常重要的问题就是将基站的工作接地与室外避雷器接地在基站地网上的引接点分开焊接，这样可以大大降低基站工作接地母排的电压浪涌幅值。我们知道，雷电电流沿地网泄放时，在避雷器引下线与地网连接点附近土壤内形成一个强电位场，距离越近电压越高，将基站工作接地与室外避雷器接地分开，可以大大降低基站的反击电压。所以YD5068-98《移动通信基站防雷与设计规范》明确指出：基站工作地与防雷地在基站联合接地网上的引接点距离不应小于5m，条件允许时宜间距10m～15m。实际上除电力线路外，基站的铁塔遭雷击次数最多，与铁塔共用接地网的基站经常受到地电压反击的损害，如果铁塔地网边缘距离基站大于5m，应在基站附近另建环形工作接地网；条件差的基站可以沿铁塔地网与基站工作接地的引接线，补设接地桩；只能利用铁塔地网的基站也应把铁塔避雷接地的引接点与工作接地的引接点分别安装在对角塔基上。对于山顶基站尤其应注意将基站的工作接地与铁塔避雷接地及基站室外接地分开，因为山顶基站的接地电阻较大，接地引线较长，雷电流泄放相对缓慢，所以地电压反击比较严重。
降低接地电阻也有利于防止反击事故。接地电阻较大的山上基站，可利用塔基钢筋、蓄水池、无爆炸电击危险的金属管路等自然接地体降低接地电阻，埋设地桩有困难的山上基站也可从塔基沿山体的自然沟壑（最好选择阴暗潮湿的地方），制作横向辐射接地网，辐射接地网长度应小于30m，塔基四周辐射的横向接地网越多越有利于雷电散流。
四、适当选用电源线路保护空开防止雷电波侵入
避雷器的响应特性有软硬之分：气体放电管和火花间隙防雷器是基于斩弧技术的角形火花隙和同轴放电火花隙，当线路电压超过防雷器的击穿电压后，防雷器的绝缘电阻立刻急剧下降，放电能力较强，残压相对较高，恢复电压低于原来的击穿电压，属于硬响应特性；属于软响应特性的是压敏电阻和浪涌抑制二极管，其特点是响应时间短，放电电流小，残压低而且恢复电压基本不变。避雷器的直流1mA 参考电压是我们选择避雷器的绝缘要求，硬响应的防雷器的工频后续电流和防雷器绝缘劣化可能造成线路短路，所以防雷器前面应该配置过流保护空气开关或熔丝，其额定电流应小于防雷器的最大短路允许强度。如果主电路保护空开大于防雷器的最大保险丝强度，应设避雷器分路保护空开。
雷电波的脉冲宽度为纳秒级，所以一般防雷器均以响应时间达到纳秒为标准，有人就把基站的防雷系统按照纳秒级防雷时间进行设计，比如在C级防雷器上加装了很小的保护空开如20A或32A，认为这样既防雷又安全。实际上，在所有基站设备发生过压损坏的雷击事故中，由于防雷器保护空开的断路作用，防雷器并没有完全起到泄放雷电、限制电压的作用。这种事例从反面证实了应该选用较小设备的保护空开，并且使防雷器紧靠被保护设备安装，使被保护设备与防雷器具有相同的安全级别。
纳秒级的雷电波在对地泄放中产生的地电压反击和雷电波侵入作用时间可能被延长至毫秒级甚至更长，我们在选用防雷器和设备的保护空开时，应根据防雷器的最大允许熔丝电流和线路的进线容许短路电流以及设备的负荷电流综合考虑，一般应按如下标准选择：
设备的总保护空开额定电流 > 设备的负荷电流；
设备的总保护空开额定电流 ≤ 防雷器的最大允许熔丝电流；
设备的总保护空开额定电流 << 电路进线的容许短路电流。
五、实现分级防雷
防雷器的残压是保护基站设备的重要参数，一般来讲，泄流能力强的防雷器，响应时间长，残压高。世界上没有任何一种防雷器能满足所有混合雷电冲击波、残压以及响应时间指标的要求，所以应根据表1中基站电源设备的绝缘等级划分防雷层次，实现多级防护，对雷电能量逐级减弱，使各级防雷器残压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。我们认为应该结合YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》和基站的实际情况，从交流电力网高压线路开始，根据基站主要电源配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求，采取分级协调的防护措施，进行基站的防雷系统设计。具体基站主要配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求如表1所示。
表1 基站主要配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求
防雷级别 基站设备名称 额定电压
（V） 模拟雷电冲击波（1.2/50µs）电压峰值（kV） 模拟雷电冲击波（8/20µs）电流峰值（kA） 避雷器残压峰值要求值（kV） 直流1mA 参考电压（V） 备注
A 电力变压器 10000 ≥75 ≥20 ≤45（5kA） 23000 电力变压器高压侧
B 电力变压器交流稳压器 220/380 ≥6 ≥3 ≤2.6（1.5kA） 600/1200 变压器低压侧和低压供电进户端
C 交流配电箱 220/380 ≥4 ≥2 ≤1.3（1.5kA） 600/1200 基站内
D 开关整流器 220/380 ≥2.5 ≥1.25 ≤1.3（1.5kA） 600/1200 基站开关电源、空调
E 直流配电屏 直流-48 ≥1.5 ≥0.75 安装在直流屏后，直流设备前
实现各级防雷器的能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。电缆本身的感抗有一定的阻碍电流及分压的作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。当保护地线与其它线缆紧贴敷设或处于同一条电缆之内时，要求两级防雷器之间线缆长度在15m左右，当防雷器接地线与被保护电缆有一定距离（>1m）时，要求线缆长度大于5m即可。在一些不适合采用线缆本身作退耦措施的，如两级防雷器靠近或线缆长度较短时，可利用专门的退耦器件，此处没有距离方面的要求。
当电力变压器设在站内时，在变压器高压侧和低压侧的三相线应分别对地加装无间隙氧化锌避雷器，作为供电线路的A级和B级过电压保护；当220V/380V低压供电线路直接进入基站时，应首先进入一楼进行B级过电压保护，在一楼设置B级过电压保护有困难时，应在机房所在楼层配电箱处设置B级过电压保护，此时须保证B级与C级电源避雷器之间的供电线路有15m以上的距离，以确保B级避雷器的正常响应。如果距离太近，势必造成C级防雷器响应超前于B级防雷器，B级防雷器没动作，C级防雷器可能被烧毁。基站的交流稳压器应该安装在B级防雷器的后面，C 级防雷器的前面。
市电进入基站机房后，应在机房内配电箱的输出端加装相应的C级电源避雷器，C级电源避雷器技术参数如下：
雷电通流量≥2kA；响应时间≤25ns；残压峰值≤1.3kV（标称放电电流为1.5kA等级）。
为了进一步防止雷电过电压的危害及当供电线路发生故障时造成的危害过电压，需在开关电源等交流负荷电源进线端的空开后加装D级防雷器，在直流配电屏的输出端上安装浪涌吸收装置（直流避雷器），作为电源线路的E级过电压保护，并在直流负荷设备的电源入口处安装浪涌吸收装置。 对于雷害严重的地区或有雷害史的移动通信基站可考虑多加装一级交流电源避雷器，确保供电线路的防雷安全。交流配电箱、开关电源等所有负荷设备的内部防雷器接地端子应与机壳就近连接。如果负荷设备的内部防雷器与上一级避雷器之间的距离太近，无法达到15m，则负荷设备的内部防雷器则可采用串联型避雷器，即去耦合电感。
六、“3+1”防雷器更适合于基站电源系统
防雷器连接形式与基站低压供电系统保护相符合，也是基站防雷不容忽视的问题。目前基站的交流电源无论是自建变压器还是转供电都属于TT系统，过去我们通常使用4×1防雷器，即四只相同的防雷器分别接在相线和中性线上，尽管防雷器具有较强的放电能力，但是超载并不能完全排除，其后果是产生L-PE间的漏电流，另外设备或线路的绝缘故障也同样产生L-PE间的漏电流。由于TT系统的接地电阻较大，漏电流不能很快使线路保险熔丝或空开断开，共用基站接地排的设备外壳可能带电，危及人身和设备安全。排除这个隐患的最佳办法就是使用“3+1”方案。
使用该方案应首先给相线和中性线分别接入三个与前面相同的防雷器，在地和中性线防雷器之间接入一个总和电流防雷器。当相-零间防雷器出现漏电时，漏电流通过中性线回到变压器，由于中性线电阻较小，所以经过一个短暂的时间防雷器的热敏开关断开这个漏电流。另外当出现地电压反击时，地和中性线防雷器之间的防雷器动作很快，可以更有效地保护单相电源设备。
众所周知：U=L•di/dt，线路寄生的电感量与线路长度成正比，与线路的弯曲正相关，只有降低线路的寄生的电感，才能降低雷电流泄放路径中产生的电压，因此基站的B级防雷器应尽量安装在距室内地排最近的地方。相线、零线与防雷器的连接尽量采用凯文接法，即被保护设备的电源应单独从避雷器的端子上引出，使防雷器端子至被保护设备电源引线的连接点的距离缩短至零。防雷器的接地线应短、直，尽量不与其他线路靠近或平行敷设。
基站防雷系统工程是保证通信网络畅通、人员和设备安全的重要环节，涉及基站铁塔、天馈线、土建、供电、设备安装以及周围建筑等许多方面，需要我们树立长远的战略目标，不断总结经验，从实际情况入手，不断提高防雷技术水平和基站的防雷能力。