電波傳播理論徐立勤db12

1、12-112-2 晴空大氣中傳播的兩個(gè)重要傳播效應(yīng)晴空大氣中傳播的兩個(gè)重要傳播效應(yīng): 大氣中的水汽和氧氣會(huì)吸收無線電波的能量，引起無線電大氣中的水汽和氧氣會(huì)吸收無線電波的能量，引起無線電波場強(qiáng)和能量的衰減。在更高的頻率，還有二氧化碳等其波場強(qiáng)和能量的衰減。在更高的頻率，還有二氧化碳等其它氣體也會(huì)對電磁波的能量產(chǎn)生吸收。大氣吸收現(xiàn)象主要它氣體也會(huì)對電磁波的能量產(chǎn)生吸收。大氣吸收現(xiàn)象主要發(fā)生在發(fā)生在10ghz以上的頻段。大氣吸收的理論性分析可參考以上的頻段。大氣吸收的理論性分析可參考本書的第七章。本書的第七章。 大氣中的湍流不均勻體對無線電波的散射。大氣湍流散射大氣中的湍流不均勻體對無線電波的散射

2、。大氣湍流散射既是一種有效的無線電通信手段，也是引起無線電干擾的既是一種有效的無線電通信手段，也是引起無線電干擾的有害因素。無論在超短波還是微波頻段，對流層湍流散射有害因素。無論在超短波還是微波頻段，對流層湍流散射均可發(fā)生。對流層湍流散射的詳細(xì)論述可參考專著。均可發(fā)生。對流層湍流散射的詳細(xì)論述可參考專著。12-3：從量子力學(xué)的觀點(diǎn)來看，電磁波是：從量子力學(xué)的觀點(diǎn)來看，電磁波是由光粒子組成的，光子具有固定的能量由光粒子組成的，光子具有固定的能量 。當(dāng)電磁波。當(dāng)電磁波在大氣中傳播時(shí)，氣體的分子吸收電磁波光子的能量，實(shí)在大氣中傳播時(shí)，氣體的分子吸收電磁波光子的能量，實(shí)現(xiàn)了其分子內(nèi)能能級的躍遷，而電波

3、能量則遭受衰減。現(xiàn)了其分子內(nèi)能能級的躍遷，而電波能量則遭受衰減。 氧氣主要吸收譜線位于氧氣主要吸收譜線位于60ghz、118.75ghz和和368.5ghz。水汽的吸收譜線則位于水汽的吸收譜線則位于22.235ghz、183.310ghz和和325.153ghz 。 在氣體分子吸收譜線的頻率上，無線電波的能量會(huì)被強(qiáng)烈在氣體分子吸收譜線的頻率上，無線電波的能量會(huì)被強(qiáng)烈地衰減，這對地面和地空通信是非常不利的；地衰減，這對地面和地空通信是非常不利的； 對于衛(wèi)星間的通信卻可以使用這些頻率，因?yàn)樵诟呖諝怏w對于衛(wèi)星間的通信卻可以使用這些頻率，因?yàn)樵诟呖諝怏w分子密度非常稀薄，氣體吸收引起的損耗自然就很小，而

4、分子密度非常稀薄，氣體吸收引起的損耗自然就很小，而且由于低層大氣對這些頻率的電波有很強(qiáng)烈的衰減，利用且由于低層大氣對這些頻率的電波有很強(qiáng)烈的衰減，利用這些頻率的衛(wèi)星間通信就不會(huì)干擾地面的通信業(yè)務(wù)。這些頻率的衛(wèi)星間通信就不會(huì)干擾地面的通信業(yè)務(wù)。 12-4 地面電路氧氣和水汽的吸收損耗地面電路氧氣和水汽的吸收損耗itu-rec.p.676-4大氣大氣氣體衰減模型（該模型也被國家標(biāo)準(zhǔn)氣體衰減模型（該模型也被國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t 14617.393“陸陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)和固定業(yè)務(wù)傳播特性地移動(dòng)業(yè)務(wù)和固定業(yè)務(wù)傳播特性” ）所采用）所采用 式中的式中的 是水汽密度。是水汽密度。 這是由嚴(yán)格復(fù)雜的理論推演與大量的實(shí)驗(yàn)

5、測試數(shù)據(jù)相結(jié)合這是由嚴(yán)格復(fù)雜的理論推演與大量的實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)相結(jié)合而得到的結(jié)果，是半理論半經(jīng)驗(yàn)的公式，它有較高的預(yù)測而得到的結(jié)果，是半理論半經(jīng)驗(yàn)的公式，它有較高的預(yù)測精度。精度。 （12.3）（12.2）（12.1）12-5 地空電路的大氣吸收損耗的特點(diǎn)：地空電路的大氣吸收損耗的特點(diǎn)： 大氣中的水汽和氧氣主要分布在低層大氣中，并且其密度大氣中的水汽和氧氣主要分布在低層大氣中，并且其密度是不均勻的，隨高度的增加而遞降，這就需要引入等效高是不均勻的，隨高度的增加而遞降，這就需要引入等效高度的概念；度的概念； 不同的地空電路具有不同的仰角，所以電波經(jīng)過低層大氣不同的地空電路具有不同的仰角，所以電波經(jīng)過

6、低層大氣的路徑長度就有所不同，因此，總體的吸收損耗就不一樣；的路徑長度就有所不同，因此，總體的吸收損耗就不一樣； 此外，沿射線路徑，大氣的溫度是隨高度的增高而降低的，此外，沿射線路徑，大氣的溫度是隨高度的增高而降低的，所以要求進(jìn)行溫度修正。所以要求進(jìn)行溫度修正。12-6 地空電路的大氣吸收損耗計(jì)算的四個(gè)步驟：地空電路的大氣吸收損耗計(jì)算的四個(gè)步驟：首先，分別計(jì)算出氧氣和水汽的衰減率首先，分別計(jì)算出氧氣和水汽的衰減率 和和 ；第二步計(jì)算氧氣和水汽的衰減率的溫度修正項(xiàng)第二步計(jì)算氧氣和水汽的衰減率的溫度修正項(xiàng) 和和 ；第三步計(jì)算氧氣和水汽分布的有效高度第三步計(jì)算氧氣和水汽分布的有效高度 和和 ；第四步

7、求低仰角時(shí)氧氣和水汽的等效路徑長度修正因子第四步求低仰角時(shí)氧氣和水汽的等效路徑長度修正因子 和和 ；最后得到氧氣和水汽吸收的總衰減最后得到氧氣和水汽吸收的總衰減 式中的式中的 是地球站海拔高度。是地球站海拔高度。（12.15）12-7 大氣中的湍流運(yùn)動(dòng)大氣中的湍流運(yùn)動(dòng)對時(shí)間而言，大氣中任何一點(diǎn)的氣對時(shí)間而言，大氣中任何一點(diǎn)的氣壓、溫度和濕度以及該點(diǎn)的折射指數(shù)，都圍繞其平均值所壓、溫度和濕度以及該點(diǎn)的折射指數(shù)，都圍繞其平均值所作的小幅度的隨機(jī)起伏不規(guī)則的（隨機(jī)的）運(yùn)動(dòng)。作的小幅度的隨機(jī)起伏不規(guī)則的（隨機(jī)的）運(yùn)動(dòng)。 湍流不均勻體湍流不均勻體對空間而言，無論何時(shí)，大氣氣壓、溫對空間而言，無論何時(shí)，大

8、氣氣壓、溫度和濕度以及空氣的折射指數(shù)的不均勻分布。度和濕度以及空氣的折射指數(shù)的不均勻分布。 對流層中大氣氣體的這種湍流運(yùn)動(dòng)能夠使得投射到湍流不對流層中大氣氣體的這種湍流運(yùn)動(dòng)能夠使得投射到湍流不均勻體上的無線電波能量產(chǎn)生散射。均勻體上的無線電波能量產(chǎn)生散射。 對流層湍流散射既是一種重要的無線電通信傳播手段，也對流層湍流散射既是一種重要的無線電通信傳播手段，也是一種潛在地的干擾來源。當(dāng)投射的能量很大且湍流很強(qiáng)是一種潛在地的干擾來源。當(dāng)投射的能量很大且湍流很強(qiáng)時(shí)，這種散射會(huì)對別的臺(tái)站產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。散射信號的強(qiáng)時(shí)，這種散射會(huì)對別的臺(tái)站產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。散射信號的強(qiáng)弱與頻率、距離、氣象條件和收、發(fā)天線的增益有關(guān)。弱與頻率、距離、氣象條件和收、發(fā)天線的增益有關(guān)。12-8 對流層湍流散射的平均年基本傳輸損耗對流層湍流散射的平均年基本傳輸損耗 氣象參數(shù)（與氣候區(qū)有關(guān)）；氣象參數(shù)（與氣候區(qū)有關(guān)）； 散射角；散射角； 與公共散射體積高度相關(guān)的損耗；