菲涅爾區(qū)及其意義

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上微波傳輸中可以這么簡(jiǎn)單的理解：從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)傳播路徑上，有直射波和反射波，在直射波波下面的橢圓形區(qū)叫做菲涅爾區(qū)。奇數(shù)菲涅爾區(qū)依次和直射波相差半波長(zhǎng)奇數(shù)倍，但是同相位到達(dá)，可以對(duì)直射波做有益的補(bǔ)充。偶數(shù)菲涅爾正好相反，可以削弱直射波的能量。一般設(shè)計(jì)的要求只需要第一菲涅爾區(qū)。 無(wú)線(xiàn)電波波束的菲涅耳區(qū)是一個(gè)直接環(huán)繞在可見(jiàn)視線(xiàn)通路周?chē)臋E球區(qū)域。其厚度會(huì)因信號(hào)通路長(zhǎng)度和信號(hào)頻率的不同而有變化。 正如上圖所示，當(dāng)堅(jiān)硬物體突入菲涅耳區(qū)內(nèi)的信號(hào)通道時(shí)，銳邊衍射就會(huì)使部分信號(hào)偏轉(zhuǎn)，致使其到達(dá)接收天線(xiàn)的時(shí)間略微晚于直接信號(hào)。由于這些偏轉(zhuǎn)的信號(hào)與直接信號(hào)有相位差，所以它們會(huì)降低其功率或

2、者將其完全抵消。如果樹(shù)木或其他“軟”物體突入菲涅耳區(qū)，它們就會(huì)削弱通過(guò)的信號(hào)(降低其強(qiáng)度)。簡(jiǎn)而言之，盡管事實(shí)上你能夠看到一個(gè)位置，但這并不意味著你就能夠建立到該位置的優(yōu)質(zhì)無(wú)線(xiàn)微波電鏈路。電波傳播的菲涅爾區(qū)根據(jù)惠更斯一菲涅爾原理，在電波的傳輸過(guò)程中，波陣面上的每一點(diǎn)都是一個(gè)進(jìn)行二次輻射的球面波的波源，這種波源稱(chēng)為二次波源。而空間任一點(diǎn)的輻射場(chǎng)都是由包圍波面的任意封閉曲面上各點(diǎn)的二次波源發(fā)出的波在該點(diǎn)相互干涉、疊加的結(jié)果。顯然，封閉曲面上各點(diǎn)的二次波源到達(dá)接收點(diǎn)的遠(yuǎn)近不同，這就使得接收點(diǎn)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的大小發(fā)生變化，如圖1所示。為了分析這種變化我們引入菲涅爾區(qū)的概念。圖1 二次波源1空間菲涅爾區(qū)如圖

3、2所示，自由空間Q點(diǎn)是波源，P點(diǎn)是接收點(diǎn)，以Q、P為焦點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)橢球面所包含的空間區(qū)域，稱(chēng)為菲涅爾區(qū)。圖2中S1是空間的一點(diǎn)，其所在與直線(xiàn)QP垂直的平面截菲涅爾區(qū)域得到一個(gè)圓C1，該圓半徑為：圖2 第一菲涅爾區(qū)其中d為Q、P點(diǎn)間的距離，d1、d2分別是Q點(diǎn)和P點(diǎn)到圓C1圓心的距離，這個(gè)圓所在的菲涅爾區(qū)域稱(chēng)為第一菲涅爾區(qū)。在自由空間，從波源Q點(diǎn)輻射到P點(diǎn)的電磁能量主要是通過(guò)第一菲涅爾區(qū)傳播的，只要第一菲涅爾區(qū)不被阻擋，就可以獲得近似自由空間的傳播條件。為保證系統(tǒng)正常通信，收發(fā)天線(xiàn)架設(shè)的高度要滿(mǎn)足使它們之間的障礙物盡可能不超過(guò)其菲涅爾區(qū)的20，否則電磁波多徑傳播就會(huì)產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致通信質(zhì)量下降，甚至中斷通信。2“最小”菲涅爾區(qū)半徑（Fo）該半徑（Fo）就是接收點(diǎn)能得到與自由空間傳播相同的信號(hào)強(qiáng)度時(shí)所需要的最小菲涅爾橢球區(qū)的半徑。由公式推導(dǎo)可得：只要“最小”菲涅爾區(qū)不受阻擋，則可以認(rèn)為是在自由空間傳播。但是，如果收發(fā)兩天線(xiàn)的連