电波传播理论徐立勤db17

1、17-117-2 射频信号在空间中传播到达接收点后，信号电平是不稳定射频信号在空间中传播到达接收点后，信号电平是不稳定的、随时间变化的，而且这种变化是不规则的、随机的。的、随时间变化的，而且这种变化是不规则的、随机的。这种现象被称为接收信号的衰落。这种现象被称为接收信号的衰落。 接收信号衰落期间，信号电平有时可高于自由空间电平，接收信号衰落期间，信号电平有时可高于自由空间电平，但绝大多数情况下，接收信号电平都远低于自由空间接收但绝大多数情况下，接收信号电平都远低于自由空间接收电平，甚至低电平，甚至低4050db以上。以上。 为了保证在衰落期间能够正常地通信，必须加大发射功率、为了保证在衰落期间

2、能够正常地通信，必须加大发射功率、压低接收机噪声、提高天线增益，升高天线架设高度压低接收机噪声、提高天线增益，升高天线架设高度,甚至甚至还得采取分集措施等等。还得采取分集措施等等。 电波传播引起的信号衰落现象对无线电通信的质量、对工电波传播引起的信号衰落现象对无线电通信的质量、对工程实施与设备研制的技术难度以及投资成本等方面都带来程实施与设备研制的技术难度以及投资成本等方面都带来极大影响。极大影响。17-317.1 地面固定业务多径衰落预测模型地面固定业务多径衰落预测模型 固定通信产生衰落的直接原因固定通信产生衰落的直接原因直接射线、大气层结反直接射线、大气层结反射射线与地面地物的反射等多条射

3、线的干涉、合成，即所射射线与地面地物的反射等多条射线的干涉、合成，即所谓的多径传播现象。谓的多径传播现象。 固定通信产生衰落的本质原因固定通信产生衰落的本质原因传播介质的亦即大气的传播介质的亦即大气的折射指数的随机变化。可以设想，如果大气是稳定的，那折射指数的随机变化。可以设想，如果大气是稳定的，那么衰落现象不会发生。么衰落现象不会发生。17-4 衰落深度的预测衰落深度的预测 衰落深度大于衰落深度大于 的总概率的总概率 衰落深度大于衰落深度大于 的概率的概率 出现深衰落的时间百分数出现深衰落的时间百分数 与当地地理气候有关的因子与当地地理气候有关的因子 电路倾斜度电路倾斜度 地反射射线的擦地角

4、地反射射线的擦地角 待定的常数指数待定的常数指数衰落深度的预测，关键是待定的常数指数的计算。衰落深度的预测，关键是待定的常数指数的计算。（17.3）（17.2）（17.4）17-517.1.1 反射电路的衰落深度预测反射电路的衰落深度预测17.1.1.1地理气候因子的计算地理气候因子的计算17.1.1.2路径倾斜度的计算路径倾斜度的计算17.1.1.3 计算与计算与4/3等效地球半径模型相应的等效地球半径模型相应的“平均平均”擦地角擦地角 17.1.1.4 计算计算 时间被超过的衰落深度时间被超过的衰落深度 衰落深度大于衰落深度大于 的时间百分数的时间百分数 时间被超过的衰落深度时间被超过的衰

5、落深度 为为 （17.22）（17.21）（17.23）17-617.1.2 无地反射电路的衰落深度预测无地反射电路的衰落深度预测 可以忽略地反射的情况可以忽略地反射的情况粗糙地形、城市市区、反射线粗糙地形、城市市区、反射线被地形地物阻挡。被地形地物阻挡。 时间被超过的衰落深度时间被超过的衰落深度 为为 衰落深度大于衰落深度大于 的时间百分数的时间百分数（17.24）（17.27）17-717.1.3 正常基本传输损耗与正常接收电平正常基本传输损耗与正常接收电平 正常基本传输损耗正常基本传输损耗 大气吸收损耗大气吸收损耗 绕射损耗绕射损耗 自由空间传播损耗自由空间传播损耗 正常接收电平正常接收

6、电平 工程余额工程余额 衰落储备衰落储备 接收机的门限电平接收机的门限电平（17.28）（17.30）（17.31）17-817.2 移动通信衰落预测模型移动通信衰落预测模型 在移动通信中，除了固定通信中大气层结和地面反射多径在移动通信中，除了固定通信中大气层结和地面反射多径传播引起的接收信号随时间的变化外，由于移动用户的运传播引起的接收信号随时间的变化外，由于移动用户的运动引起的收、发站点之间电波传播边界条件和射线路径的动引起的收、发站点之间电波传播边界条件和射线路径的快速变化也是产生衰落的重要原因。快速变化也是产生衰落的重要原因。 地点和地点和 时间被超过的场强时间被超过的场强 空间域内的

7、衰落深度空间域内的衰落深度【表【表17.1或式（或式（17.37）】）】 时间域内的衰落深度时间域内的衰落深度【表【表17.1或式（或式（17.37）】）】 场强随地点变化的均方根偏差场强随地点变化的均方根偏差【式（【式（17.33-4）】）】 场强随时间变化的均方根偏差场强随时间变化的均方根偏差 【式（【式（17.35-6）】）】（17.32）17-917.3 地空电路上电离层传播引起的衰落地空电路上电离层传播引起的衰落17.3.1 17.3.1 电离层传播效应电离层传播效应 在超短波以上频段，电离层对电波传播的主要影响：在超短波以上频段，电离层对电波传播的主要影响： 信号幅度的闪烁信号幅度

8、的闪烁 射线路径的弯曲射线路径的弯曲 信号的时间延迟信号的时间延迟 电波极化面的旋转（法拉地旋转）电波极化面的旋转（法拉地旋转） 电离层传播效应的可能的最大值电离层传播效应的可能的最大值表表17.2（1ghz频率与频率与30仰角地空电路估算出来的可能的最大值）仰角地空电路估算出来的可能的最大值）17-10 电离层中电波传播的主要特点：电离层中电波传播的主要特点： 在超短波以上频率，电离层引起的吸收损耗基本上可以忽在超短波以上频率，电离层引起的吸收损耗基本上可以忽略；略； 法拉第旋转效应虽然很可观，但是，在地空通信中，通常法拉第旋转效应虽然很可观，但是，在地空通信中，通常使用椭圆和圆极化波，这可

9、以避免极化面旋转带来的破坏使用椭圆和圆极化波，这可以避免极化面旋转带来的破坏性影响；性影响； 电离层折射效应不至于引起信号幅度的显著变化，可是会电离层折射效应不至于引起信号幅度的显著变化，可是会对无线电定位的精度有些影响。对无线电定位的精度有些影响。 表表7.2并未列出电离层闪烁衰落可能的最大幅度，这正是研并未列出电离层闪烁衰落可能的最大幅度，这正是研究电离层闪烁衰落预测模型的主要内容。究电离层闪烁衰落预测模型的主要内容。17-1117.3.2 17.3.2 地空电路几何参数地空电路几何参数 地空电路几何结构地空电路几何结构图图17.1 17-1217.3.3 17.3.3 电离层闪烁衰落预测

10、模型电离层闪烁衰落预测模型 电离层闪烁电离层闪烁电离层电子密度的不均匀性引起无线电波电离层电子密度的不均匀性引起无线电波的聚焦和散焦效应，从而导致信号的随机起伏。的聚焦和散焦效应，从而导致信号的随机起伏。 电离层闪烁的特点：电离层闪烁的特点： 电离层闪烁在地磁赤道地区最为严重，而在中纬度地区最电离层闪烁在地磁赤道地区最为严重，而在中纬度地区最小。在北极和南极地区，电离层闪烁也比较严重。小。在北极和南极地区，电离层闪烁也比较严重。 强烈的闪烁在幅度上是服从雷利分布的，较弱的闪烁其幅强烈的闪烁在幅度上是服从雷利分布的，较弱的闪烁其幅度是服从正态分布的。度是服从正态分布的。 这些起伏随频率的增加而增

11、加，并且与电路的几何参数、这些起伏随频率的增加而增加，并且与电路的几何参数、地点、季节、太阳黑子活动和当地的时间有关。地点、季节、太阳黑子活动和当地的时间有关。 17-13 电离层闪烁衰落的计算方法（具体过程略）：电离层闪烁衰落的计算方法（具体过程略）： 电离层的折射率与频率成反比，当频率较高时，电离层的电离层的折射率与频率成反比，当频率较高时，电离层的折射指数接近于一，像真空一样，对电波传播的影响只有折射指数接近于一，像真空一样，对电波传播的影响只有空间扩散损耗。但是在空间扩散损耗。但是在10ghz以下频率需要考虑电离层的以下频率需要考虑电离层的闪烁衰落说造成的影响。闪烁衰落说造成的影响。 电离层引起闪烁衰落与地电离层引起闪烁衰落与地-空倾斜路径穿越电离层的地磁经空倾斜路径穿越电离层的地磁经纬度有关，与地球站的地理经纬度和地球站对卫星的仰角纬度有关，与地球站的地理经纬度和地球站对卫星的仰角有关，关键是预测衰落指数和有关，关键是预测衰落指数和nakagami分布的分布的m指数