數(shù)據(jù)傳輸信道

數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

（第3版）

課件

楊心強(qiáng)陳國友編著

電子工業(yè)出版社

2007年6月1課件制作人聲明本課件共制作11個(gè)Powerpoint文件(每章一個(gè))。教師可根據(jù)教學(xué)需要，自行修改或增刪此課件內(nèi)容，但不能自行出版銷售。對(duì)于課件中出現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，歡迎讀者提出寶貴意見，以便及時(shí)修訂。課件制作人楊心強(qiáng)，陳國友2007年6月2數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

第3章數(shù)據(jù)傳輸信道3第3章數(shù)據(jù)傳輸信道教學(xué)目的了解信道的定義和分類掌握各種傳輸媒體的傳輸特性掌握傳輸媒體對(duì)傳輸質(zhì)量的影響學(xué)習(xí)內(nèi)容信道概述信道容量導(dǎo)向傳輸媒體無線傳輸4第3章：內(nèi)容提綱3.1信道概述3.2信道容量3.3導(dǎo)向傳輸媒體3.4無線傳輸53.1信道概述廣義信道將傳輸媒體和完成各種形式的變換功能的設(shè)備都包含在內(nèi)的信道。根據(jù)具體的研究對(duì)象和關(guān)心的問題，可定義不同類型的廣義信道。如調(diào)制信道、編碼信道等。狹義信道僅指傳輸媒體的信道。廣義信道（編碼信道）傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)編碼器調(diào)制器載波機(jī)載波機(jī)解碼器解調(diào)器終點(diǎn)狹義信道廣義信道（調(diào)制信道）63.1.1傳輸信道(續(xù)1)信道的功能具有兩面性：它既為信號(hào)提供傳輸通路，又對(duì)信號(hào)造成損害(如衰減和畸變)。信道和電路是兩個(gè)不同的概念。它是電路的邏輯部件。通常用來表示某一個(gè)方向傳送信息的媒體，一條通信電路往往包含一條發(fā)送信道和一條接收信道。73.1.2信道分類1、模擬信道和數(shù)字信道模擬信道允許傳輸波形連續(xù)變化的模擬信號(hào)的信道。其傳輸特性可用等效的四端網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)來表示。模擬信道又可分為恒參信道和變參信道。其質(zhì)量可用失真和輸出信噪比來衡量。數(shù)字信道只允許傳輸離散取值的數(shù)字信號(hào)的信道。其質(zhì)量可用差錯(cuò)率和差錯(cuò)序列的統(tǒng)計(jì)特性來衡量。83.1.2信道分類(續(xù)1)2、單工、半雙工和全雙工信道按照信道上信號(hào)傳送方向與時(shí)間的關(guān)系分為：單工信道半雙工信道全雙工信道3、專(租)用信道和公用信道按照使用信道的方法分為：專用信道公用信道93.1.2信道分類(續(xù)2)4、有線信道和無線信道按照信道采用傳輸媒體的不同分為有線信道以有形的導(dǎo)向傳輸媒體(如雙絞線、同軸電纜、光纜)為傳輸媒體的信道。無線信道以非導(dǎo)向傳輸媒體(如宇宙空間)為傳輸媒體的信道。利用現(xiàn)有信道來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸是一種既經(jīng)濟(jì)又可行的方案，但必須了解現(xiàn)有信道的特點(diǎn)，以及它對(duì)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的影響和限制。10第3章：內(nèi)容提綱3.1信道概述3.2信道容量3.3導(dǎo)向傳輸媒體3.4無線傳輸113.2信道容量對(duì)于給定的信道環(huán)境，傳輸速率與誤碼率有何關(guān)系？或者說，在一定的誤碼率條件下，傳輸速率是否存在一個(gè)極限值？信息論證明了這個(gè)極限值的存在，并稱其為信道容量。信道容量對(duì)于給定的信道環(huán)境，在傳輸差錯(cuò)率(即誤碼率)趨向零的情況下，單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)男畔⒘??；蛘咝诺廊萘渴切诺涝趩挝粫r(shí)間里所能傳輸?shù)淖畲笏俾?。其單位是比?秒(bit/s).123.2.1模擬信道的信道容量香農(nóng)定律指出：在信號(hào)平均功率受限的高斯白噪聲信道中，計(jì)算信道容量的理論公式為(3-1)(b/s)上式中，

是信道帶寬，以Hz為單位；是平均信號(hào)噪聲功率比,為信號(hào)功率，為噪聲功率。這里的噪聲為正態(tài)分布的加性高斯白噪聲。高斯白噪聲在整個(gè)頻域具有均勻分布的功率譜密度及噪聲的概率密度函數(shù)服從高斯分布(正態(tài)分布)。133.2.1模擬信道的信道容量(續(xù)1)香農(nóng)公式的重要結(jié)論：(1)任何一條信道都有其信道容量。如信源的傳輸速率小于或等于信道容量，則理論上就存在一種編碼方法，使得進(jìn)行無差錯(cuò)傳輸。(2)信道容量與帶寬和信噪比有關(guān)。這意味著增加帶寬可以提高信道容量，從而改善通信質(zhì)量。這就是常用的帶寬互換功率的方法。編碼和調(diào)制是實(shí)現(xiàn)帶寬與信噪比互換的手段。(3)如果B→∞，則信道容量并不會(huì)趨向于無限大，而是趨于常數(shù)。這里為單位頻帶內(nèi)的噪聲功率。(4)如考慮到信道容量是傳輸?shù)男畔⒘颗c傳輸時(shí)間之比，則香農(nóng)公式可改寫為。說明B和T之間也存在某種互換關(guān)系。

143.2.2數(shù)字信道的信道容量奈奎斯特認(rèn)為，即使是理想信道（無噪聲、無碼間干擾），它的傳輸能力也是有限的。對(duì)于一條有限帶寬、無噪聲的理想信道信道容量的計(jì)算公式(3-5)上式表明，對(duì)于給定的帶寬可以通過增加信號(hào)取值的狀態(tài)數(shù)來提高信道容量。但這將會(huì)加重接收器的負(fù)擔(dān)。也即在每個(gè)信號(hào)碼元時(shí)間內(nèi)，必須從M個(gè)可能的狀態(tài)中區(qū)分出一個(gè)狀態(tài)來。同時(shí)，傳輸線上的噪聲和其他損傷也將會(huì)限制的實(shí)際取值。15第3章：內(nèi)容提綱3.1信道概述3.2信道容量3.3導(dǎo)向傳輸媒體3.4無線傳輸163.3導(dǎo)向傳輸媒體傳輸媒體分兩大類：導(dǎo)向傳輸媒體和非導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體指有線媒體，電磁波被導(dǎo)向沿著固體媒體傳播，包括雙絞線、同軸電纜、光纜。非導(dǎo)向傳輸媒體指無線媒體，電磁波在自由空間中傳播，包括短波、微波、衛(wèi)星通信、紅外通信等。173.3導(dǎo)向傳輸媒體(續(xù)1)無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波調(diào)幅無線電調(diào)頻無線電海事無線電光纖電視(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移動(dòng)無線電電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜183.3.1雙絞線把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排在一起，然后用規(guī)則的方法絞合(twist)起來構(gòu)成。絞合可減少對(duì)相鄰導(dǎo)線的電磁干擾。多根雙絞線再絞合成電纜狀。雙絞線既可用于模擬傳輸，也可用于數(shù)據(jù)傳輸。其通信距離一般為幾到十幾公里。帶寬依賴于線的粗細(xì)和傳輸距離。商用建筑物電信布線標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA-568-A規(guī)定了用于室內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的無屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)。常用3類線和5類線。其主要區(qū)別在于單位長度的絞合次數(shù)不同。193.3.1雙絞線(續(xù)1)雙絞電纜的種類UTP無屏蔽雙絞纜 FTP屏蔽雙絞纜SFTP屏蔽金屬箔雙絞電纜 STP屏蔽雙絞電纜203.3.1雙絞線(續(xù)2)近端串?dāng)_(指線對(duì)間的耦合干擾)是衡量雙絞線性能的重要指標(biāo)。無論是哪種類別的線，衰減都隨頻率的升高而增大。使用更粗的導(dǎo)線可以降低衰減，但卻增加了導(dǎo)線的價(jià)格和重量。使用更大的和更精確的絞合度，就可以獲得更高的帶寬。213.3.1雙絞線(續(xù)3)常用的絞合線的類別、帶寬和典型應(yīng)用絞合線類別帶寬典型應(yīng)用316MHz低速網(wǎng)絡(luò)；模擬電話420MHz短距離的10BASE-T以太網(wǎng)5100MHz10BASE-T以太網(wǎng)；某些100BASE-T快速以太網(wǎng)5E(超5類)100MHz100BASE-T快速以太網(wǎng)；某些1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)6250MHz1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)；ATM網(wǎng)絡(luò)7600MHz可能用于今后的10吉比特以太網(wǎng)223.3.2同軸電纜同軸電纜是一種對(duì)地不對(duì)稱的同軸管，由一個(gè)金屬園管(外導(dǎo)體)和一根位于園管中心的導(dǎo)線(內(nèi)導(dǎo)體)所構(gòu)成。內(nèi)導(dǎo)體采用半硬銅線，外導(dǎo)體采用軟銅帶或鋁帶縱包而成。內(nèi)外導(dǎo)體間用介質(zhì)填充，介質(zhì)可以是空氣或聚乙烯等塑料制成的絕緣材料。

同軸電纜具有壽命長、容量大、傳輸穩(wěn)定、外界干擾小、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

233.3.2同軸電纜(續(xù)1)同軸電纜的結(jié)構(gòu)243.3.2同軸電纜(續(xù)2)同軸電纜的特性同軸電纜應(yīng)用于較高頻率范圍時(shí)，它的一次參數(shù)和二次參數(shù)可近似計(jì)算。特性阻抗

衰減常數(shù)

傳輸速度

為內(nèi)導(dǎo)體半徑，為外導(dǎo)體半徑，是介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)

253.3.2同軸電纜(續(xù)3)同軸電纜按其特性阻抗的不同，主要分為兩類：一類是基帶同軸電纜(50Ω)。這種同軸電纜用來傳送基帶信號(hào)，其距離可達(dá)1km，傳輸速率為10Mb/s。另一類是寬帶同軸電纜(75Ω)。這種同軸電纜可作為有線電視的標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜，傳送頻分復(fù)用的寬帶信號(hào)。寬帶同軸電纜用于傳送模擬信號(hào)時(shí)，其信號(hào)頻率可高達(dá)300-400MHz，而距離可達(dá)100km。

在局域網(wǎng)發(fā)展的初期曾廣泛地使用同軸電纜作為傳輸媒體。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，在局域網(wǎng)領(lǐng)域基本上都是采用雙絞線作為傳輸媒體。目前同軸電纜主要用在有線電視網(wǎng)的居民小區(qū)中。同軸電纜的帶寬取決于電纜的質(zhì)量。目前高質(zhì)量的同軸電纜的帶寬已接近1GHz。263.3.3光纜在通信領(lǐng)域，信息的傳輸速率相當(dāng)于每10年提高100倍。光纖通信已成為現(xiàn)代通信技術(shù)中的一個(gè)十分重要的領(lǐng)域。光纖是一種新型的光波導(dǎo)。其結(jié)構(gòu)一般是雙層或多層的同心園柱體，由纖芯、包層和護(hù)套組成。

護(hù)套包層(d<125m)

纖芯(d=2-120m)

273.3.3光纜(續(xù)1)光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：頻帶寬，容量大。

傳輸衰耗很小。在很寬的運(yùn)用頻帶范圍內(nèi)，因衰減與頻率無關(guān)，接收端無需采取均衡措施。抗干擾能力強(qiáng)，保密性好。制造原料豐富，且用料極省。體積小，重量輕，便于施工、擴(kuò)容。光纖通信的缺點(diǎn)：連接需用專用設(shè)備。目前光電接口較貴，但價(jià)格在逐年下降。283.3.3光纜(續(xù)2)光線在光纖中的折射

纖芯（直徑只有2至120m（1m=10–6m）高折射率的媒體）

折射角入射角

包層（低折射率的媒體）包層纖芯由于纖芯折射率大于包層的折射率，使得折射角大于入射角。當(dāng)入射角足夠大時(shí)，就會(huì)引起全反射，光線重新折回纖芯，從而不斷向前傳播。293.3.3光纜(續(xù)3)三種實(shí)用光纖多模突變光纖(又稱階躍光纖)指光纖的纖芯和包層的折射率沿光纖的徑向分布是均勻的，而在兩者的交界面上發(fā)生突變。此類光纖的帶寬較窄，適用于小容量短距離通信。多模漸變光纖指纖芯的折射率是其半徑r的函數(shù)n(r)，沿著徑向隨r的增加而逐漸減小，直到達(dá)到包層的折射率值為止，而包層內(nèi)的折射率又是均勻的。此類光纖帶寬較寬，適用于中容量中距離通信。單模光纖指纖芯中僅傳輸一種最低模式的光波，由于纖芯直徑很小(通常為1～10μm)，制作工藝難度大。其折射率分布屬于突變型。單模光纖的帶寬極寬，適用于大容量遠(yuǎn)距離通信。

303.3.3光纜(續(xù)4)實(shí)用光纖的傳輸模式313.3.3光纜(續(xù)5)光纖通信系統(tǒng)的光源發(fā)光二極管LED價(jià)格較低，工作溫度也較寬，使用壽命長。注入激光二極管發(fā)光效率高，可支持較高的傳輸速率。光纖的接收端采用光敏二極管。當(dāng)遇到光照射時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電脈沖。由于光敏二極管的典型響應(yīng)時(shí)間為1ns，因而限制傳輸速率在1Gb/s左右。323.3.3光纜(續(xù)6)影響光纖傳輸質(zhì)量的因素?fù)p耗特性表示光能在光纖中傳輸所受到衰減程度。(dB/km)(3-12)光纖損耗分為固有損耗和非固有損耗。固有損耗指光纖材料的性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)引起的吸收損耗和瑞利散射損耗。非固有損耗指雜質(zhì)吸收、結(jié)構(gòu)不規(guī)則引起的散射和彎曲幅射損耗等。33光纖損耗與波長的關(guān)系3.3.3光纜(續(xù)7)在光纖通信中常用的三個(gè)波段的中心分別位于0.85，1.30和1.55m，這三個(gè)波段具有25000-30000GHz的帶寬。343.3.3光纜(續(xù)8)頻帶特性直接影響傳輸波形的失真情況和傳輸容量。通常以兆赫千米(MHz·km)來表示。

頻帶特性與光纖傳光時(shí)的色散性能有關(guān)。光纖傳輸?shù)哪Ｊ嚼碚撝赋觯汗饽苁怯扇舾赡Ｊ降碾姶挪▊魉偷?，不同模式的電磁波在光纖中的傳送速度是不同的。這種傳送速度隨模式、波長或材料變化的性質(zhì)稱為光纖的色散特性。色散有兩種：模間色散和模內(nèi)色散。多模光纖中兩種色散都有，但以模間色散為主。單模光纖只存在模內(nèi)色散。色散對(duì)傳輸質(zhì)量的影響體現(xiàn)在傳輸波形的畸變(時(shí)延差和脈沖展寬)。353.3.3光纜(續(xù)9)光纖通信無中繼最大距離受到傳輸損耗和時(shí)延失真兩個(gè)方面因素的限制。如不考慮時(shí)延失真的影響，最大無中繼距離可由下式確定：

除上述三種導(dǎo)向傳輸媒體外，20世紀(jì)初曾采用架空明線(銅線和鋁線)。其優(yōu)點(diǎn)是線路損耗低，架設(shè)簡單。缺點(diǎn)是對(duì)外界噪聲和干擾較敏感，易受自然條件影響和人為破壞。目前，許多國家都已停止使用，我國也只在農(nóng)村或邊遠(yuǎn)地區(qū)采用，市內(nèi)明線已被雙絞電纜所取代，長途線路則讓位于同軸電纜或光纜。(km)

(3-13)36第3章：內(nèi)容提綱3.1信道概述3.2信道容量3.3導(dǎo)向傳輸媒體3.4無線傳輸373.4無線傳輸導(dǎo)向傳輸媒體的不足：施工困難、路遠(yuǎn)代價(jià)大，無動(dòng)中通。利用自由空間的非導(dǎo)向傳輸媒體，是以自由空間為傳輸電磁波的手段，通常稱為“無線傳輸”。特別是移動(dòng)通信方式適用于信息時(shí)代的通信需要。無線傳輸使用的工作頻段很廣，目前所用的有無線電、微波、紅外線以及可見光幾個(gè)頻段(見圖3-2)。383.4.1短波傳輸短波是指以波長為100m～10m(或頻率為3～30MHz)的電磁波。實(shí)用短波是1.5～30MHz。短波既可沿地球表面以地波形式傳播，也能以天波的形式靠大氣層中的電離層反射傳播。

電離層是離地面高度60～450km，受太陽紫外線和X射線作用而存在的由離子、自由電子和中性分子、原子組成的一個(gè)區(qū)域。據(jù)實(shí)測，電離層由環(huán)繞地球處于不同高度的四個(gè)導(dǎo)電層組成：D、E、F1和F2。對(duì)短波傳輸起主要作用的是F層，且選用夜間工作頻率低于白天的工作頻率。393.4.1短波傳輸(續(xù)1)電離層的構(gòu)成403.4.1短波傳輸(續(xù)2)衡量短波通信的指標(biāo)是通信質(zhì)量和可通率。通信質(zhì)量對(duì)不同的傳輸對(duì)象不同，如模擬通信用輸出信噪比，而數(shù)字通信則用差錯(cuò)率?？赏?又稱線路利用率)指通信線路接收端的信噪比高于可接受的最低信噪比的時(shí)間百分比。如何正確選擇短波通信頻率？在一定的電離層條件下，存在一個(gè)最高可用頻率MUF(指實(shí)際通信中能被電離層反射回地面的電波最高頻率)。(3-15)(＝0)(≠0)入射角臨界頻率413.4.1短波傳輸(續(xù)3)MUF是電波返回地面或剛穿出電離層的臨界值?？紤]電離層結(jié)構(gòu)的變化和保證長期穩(wěn)定接收，實(shí)際選用的短波工作頻率是FOT=(85%)MUF。此時(shí)可通率達(dá)90%。多徑傳播短波電波通過若干條路徑或者不同的傳播模式由發(fā)信點(diǎn)到達(dá)收信點(diǎn)的長度不同，而引起由發(fā)信點(diǎn)到達(dá)收信點(diǎn)的時(shí)間不同的現(xiàn)象。多徑時(shí)散指不同路徑的時(shí)延差。它與路徑長度、工作頻率、晝夜、季節(jié)等因素有關(guān)。423.4.1短波傳輸(續(xù)4)多徑時(shí)散指不同路徑的時(shí)延差。它與路徑長度、工作頻率、晝夜、季節(jié)等因素有關(guān)。多徑時(shí)散對(duì)數(shù)據(jù)通信的影響主要體現(xiàn)在碼間干擾上。為了保證傳輸質(zhì)量，往往采用限制數(shù)據(jù)傳輸速率的措施。引起多徑時(shí)散的幾種主要因素

433.4.1短波傳輸(續(xù)5)衰落指在短波傳輸過程中，收信電平出現(xiàn)忽高忽低隨機(jī)變化的現(xiàn)象。衰落按其持續(xù)時(shí)間的長短分為快衰落(信號(hào)起伏持續(xù)時(shí)間僅幾分之一秒)與慢衰落(持續(xù)時(shí)間可達(dá)一小時(shí)或更長)。短波通信的主要缺點(diǎn)是傳輸最引人注意的是可靠性低、通信質(zhì)量差。但值得注意的是進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信僅需要不大的發(fā)射功率和適中的設(shè)備費(fèi)用，且具有抗毀性強(qiáng)的中繼系統(tǒng)(指電離層)，因而它在軍事通信和移動(dòng)通信中有著重要的實(shí)用價(jià)值。

443.4.2地面微波微波指在對(duì)流層的視距范圍內(nèi)，以波長為1m～1mm(或頻率為300MHz～300GHz)的電磁波進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。453.4.2地面微波(續(xù)1)微波通信的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①頻帶寬、容量大。②受外界干擾小，可靠性和穩(wěn)定性好。③通信效果較好。④具有較大的靈活性。⑤投資省、見效快。

缺點(diǎn)：①中繼站選點(diǎn)較復(fù)雜，對(duì)施工、維護(hù)帶來不便。②易受自然環(huán)境的影響。③屬于暴露式通信，易被截獲竊聽，通信保密性差。463.4.2地面微波(續(xù)2)地面微波傳輸采用多路復(fù)用的工作方式，且工作于射頻的微波頻段(常用1～40GHz)。因受地形和天線高度的限制，兩通信站之間的距離一般在40～60km。遠(yuǎn)距離通信則采用中繼方式。因此，多路復(fù)用、射頻工作和中繼接力是地面微波傳輸?shù)娜齻€(gè)最基本的工作特點(diǎn)。視距傳播的兩個(gè)中繼站天線之間的最大距離d(km)(3-16)調(diào)整系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)值為3/4473.4.2地面微波(續(xù)3)⑴電波在自由空間中的傳播自由空間是指具有理想均勻介質(zhì)的空間，其相對(duì)介電常數(shù)。電波在這種空間中傳播，不會(huì)產(chǎn)生阻擋、反射、折射、吸收及散射等現(xiàn)象。電波在自由空間的傳播損耗為(3-20)483.4.2地面微波(續(xù)4)⑵地形對(duì)電波傳播的影響地形對(duì)微波傳播帶來的影響主要表現(xiàn)在電波的反射、繞射和地面散射等方面。①障礙物對(duì)電波傳播的影響根據(jù)電磁波波動(dòng)性理論的惠更斯原理，利用菲涅爾區(qū)的概念可以解釋電波的反射、繞射等現(xiàn)象。在自由空間里，收信點(diǎn)接收的能量是各菲涅爾區(qū)能量相互干涉的結(jié)果。在實(shí)際的微波線路中，存在障礙物阻擋電波傳播，而造成阻擋損耗V(dB)。此時(shí)，實(shí)際的接收電平應(yīng)是自由空間條件下的接收電平減去阻擋損耗。493.4.2地面微波(續(xù)5)②平坦地形對(duì)電波的反射處于平坦地形的兩通信點(diǎn)，此時(shí)收信點(diǎn)收到的是直射波和滿足反射條件的地面反射波。用幾何方法可求得此合成場強(qiáng)的有效值為

(3-26)當(dāng)考慮平坦地形對(duì)電波的反射影響時(shí)，實(shí)際接收電平應(yīng)是自由空間條件下求得的接收電平減去反射損耗V(dB)。

503.4.2地面微波(續(xù)6)⑶對(duì)流層大氣折射對(duì)電波傳播的影響對(duì)流層是指地面以上大約10km范圍內(nèi)的低空大氣層。對(duì)流層對(duì)電波傳播的影響，主要表現(xiàn)在氣體分子對(duì)電波的共振吸收、雨霧中水滴對(duì)電波的散射損耗，以及對(duì)流層結(jié)構(gòu)的不均勻性使電波產(chǎn)生折射、反射、散射等現(xiàn)象，其中尤以大氣折射的影響最為顯著。考慮到大氣折射使電波傳播軌跡產(chǎn)生彎曲，其結(jié)果造成折射衰減V(dB)。因此，實(shí)際接收電平應(yīng)是自由空間條件下求得的接收電平減去折射損耗V(dB)。513.4.2地面微波(續(xù)7)不同大氣折射的電波傳播軌跡

523.4.2地面微波(續(xù)8)⑷地面微波在對(duì)流層傳播中的衰落地面微波在對(duì)流層傳播，因受到對(duì)流、平流、湍流及雨、霧、雪等因素的影響，再加上少量的地面反射波，會(huì)使收信點(diǎn)的場強(qiáng)產(chǎn)生隨機(jī)性的起伏變化(衰落)。引起衰落的原因是多方面的，但其主要原因還在于氣象條件的變化和地面效應(yīng)的影響。地面微波在對(duì)流層中的衰耗包括：

①吸收衰耗?；谌魏挝镔|(zhì)的分子都是由具有固有諧振頻率的帶電粒子所組成(圖3-18)。

533.4.2地面微波(續(xù)9)②雨霧引起的散射衰耗。雨霧中的水滴表面對(duì)電波的散射會(huì)引起散射衰耗。這種衰耗隨波長的縮短，雨霧量的增大而增加(圖3-19)③K型衰落。這是一種多徑傳播引起的干涉型衰落。其衰落深度隨時(shí)間而變化。K型衰落除地面效應(yīng)外，大氣中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)大氣折射率的突變層，從而使電波產(chǎn)生反射或散射，造成電波的多徑傳播。還有地面上空的溫度受晝夜、季節(jié)等影響也會(huì)周期性地構(gòu)成大氣逆變層，出現(xiàn)超折射現(xiàn)象，此時(shí)也極易發(fā)生電波的多徑傳播。543.4.2地面微波(續(xù)10)

④湍流引起的散射衰落。對(duì)流層中往往有一些具有不同溫度、濕度和壓強(qiáng)的空氣團(tuán)(低空氣團(tuán)的大小一般在60m以下)作無規(guī)則地漩渦運(yùn)動(dòng)，這就是大氣湍流。當(dāng)電波穿過這些氣團(tuán)時(shí)，因使其中的水分子受到激勵(lì)引起電波向四周散射，形成了散射衰落。這種衰落持續(xù)時(shí)間較短，一般不會(huì)中斷通信。為了對(duì)付上述衰落現(xiàn)象對(duì)微波通信帶來的影響，除了提高發(fā)射功率、增加天線高度及選擇有利地形等措施外，采用分集接收技術(shù)和抗衰落天線也是克服多徑衰落的最有效的方法。553.4.3衛(wèi)星微波衛(wèi)星通信是在地面微波中繼通信和空間技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的通信方式。因采用微波波段，俗稱衛(wèi)星微波。目前衛(wèi)星微波在多種通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用