【正文】 22122122112112121122222dFdFdrddddFdFdrdFdFd??????????????????1? 1rdddF /211 ??第 3章 41 1211212211/. . .2/2/FndddnFFdddFdddFn????????第 3章 42 d1 d2 d 300 d1 x d2 f x d F1 = = = F1 ：米 d, d1, d2 ： 千米 f ： GHz rF C xd1 x d2 f x d 菲涅耳半徑 x λx d1 x d2 d 第 3章 43 從 Q點到 P點的電磁能量基本上是通過以 Q和 P為焦點的一些 菲涅爾區(qū)來傳播的。 ?其外的圓環(huán)（外圓減內(nèi)圓得到的圓環(huán)）稱為第二個菲涅耳區(qū)，再往外的圓環(huán)稱為第三菲涅耳區(qū)、第四菲涅耳區(qū) ...... 第 N菲涅耳區(qū)。他認為 在波的傳動過程中，空間上任一點的輻射場，是包圍波源的任意封閉曲面上各點的二次波源發(fā)出的波在該點相互干涉的結(jié)果 。 波動是物質(zhì)運動的一種形式。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。 自由空間 是滿足下述條件的 一種理想空間 ： 1. 均勻無損耗的無限大空間；2. 各項同性； 3. 電導(dǎo)率為零。 電磁波的電場、磁場和電磁能流之間有如下的基本關(guān)系： ?電場、磁場、能量流方向相互垂直，符合右手螺旋準則， S=E H（坡印亭矢量） 第 3章 11 ?電場強度和磁場強度的大小的比值是一個固定值，該值稱為媒質(zhì)的特性阻抗或波阻抗，記為 對真空媒質(zhì)，為 377歐姆。有靜音區(qū)。 第 3章 6 （ 2） 空間傳播（地面、低空視距傳播） ：也就是直發(fā)射天線和接收天線必須在視距范圍內(nèi)，這時電波為直射波，或由直射波和地面反射波組成的相干傳播（因此接收點的場強為二者之和）。第 3章 1 微波通信 鄭玉峰 第 3章 2 第三章 微波傳播 ? 微波在自由空間的傳播 ? 微波傳播的描述方法 ? 地形對電波傳輸?shù)挠绊? ? 大氣對微波傳播的影響 ? 大氣與地面效應(yīng)造成的衰落特性 ? 抗衰落技術(shù) 第 3章 3 電波在自由空間的傳播 無線電波的傳播途徑： （ 1）地波傳播 （ 2）電離層傳播 （ 3）地面、低空視距傳播 （ 4）對流層的傳播 （ 5）外球?qū)觽鞑? 第 3章 4 無線電頻譜表 第 3章 5 （ 1） 地波傳播 ：地波傳播是指電磁波沿地球表面繞射傳播。這種傳播方式用于超短波和微波通信。 第 3章 8 （ 4） 散射傳播： 由于大氣溫度、壓力、濕度和電子密度等的不均勻性，使大氣介電系數(shù)隨高度而改變。 為媒體的導(dǎo)磁率， 為媒質(zhì)的介電常數(shù)。 第 3章 15 電波經(jīng)天線輻射后，其能量向周圍空間擴散，到達接收天線的僅是發(fā)射功率的一小部分。 第 3章 19 對無方向性的全向天線，其有效面積 ， λ為所傳電波的波長 B點的無方向性天線收到的 功率為 ??4A2e ?2te2tr )d4(PAd4PP?????ABdPtPr第 3章 20 自由空間的衰減系數(shù) 取對數(shù)為 當 d的單位為 km， f的單位為 GHz， c為自由空間的速度即 3╳10 5km/s時， 22rts )cdf4()d4(PPL ??? ???)c df4(20l gPP10l gLrts???2 0 l g f2 0 l g s ???第 3章 21 例 31 設(shè)某兩個微波站的距離為 60km，頻率為 4GHz，計算自由空間的傳播衰減。它可看成空間各點直接或間接受波源影響的強迫振動的集體表現(xiàn)，是相互干涉的結(jié)果。也就是說，在空間某點的振動，是由某個包圍波源的封閉曲面上的二次波源在該點的振動的相互疊加。 ?這些圓和環(huán)我們可以把它們近似地看成，都為在垂直于地面且垂直與 T與 R間射線的平面區(qū)域圖形。所以，為了獲得自由空間傳播，只要保證一定的菲涅爾區(qū) 不受障礙就可以了。 第 3章 49 地形對電波傳播的影響 地形對大氣中電波傳播的影響表現(xiàn)在三個方面： 反射 、 繞射 和 散射 。 AKB22212221 d)hh(AB,d)hh(BA39。 )hh(2addd 2121 ????)hh()hh(2ad 2121 ????第 3章 62 比較實際距離 d和直視距離 d0的關(guān)系，可得： 如果 dd0 ，稱接收點處于 照明區(qū) ； 如果 dd0 ，稱接收點處于 陰影區(qū) ； 如果 d≈d0 ，稱接收點處于 半陰影區(qū) 。 S平面 S球面 第 3章 68 球面反射的反射系數(shù)要在平面反射的基礎(chǔ)上乘以一個 擴散因子 Df的計算公式為 r1r2波束的邊緣到球面， a是地球的直徑， θ波束的中間到球面的距離。曲率半徑越小， Df就越小。 T RCDOHbd1d2第 3章 75 由相交弦定理，有 整理后得到 實際上 ,TR之間的距離對地球的周長來說很小 , 也就是地面上的距離，而 DO與地球的直徑相等 ,即 2a。 第 3章 81 對流層對微波傳播的影響 ， 主要表現(xiàn)在以下幾點 。這些吸收與 大氣壓力 、 溫度 和 濕度 密切相關(guān)。其中降雨引起的衰減最為嚴重。 ?標準大氣的折射指數(shù)梯度為 ?電波在標準大氣中或在混合的比較均勻的大氣中傳播，稱為 正常傳播 。這樣在考慮折射的情況下，會對微波系統(tǒng)的設(shè)計帶來不便。 例如，在均勻大氣中，視距傳播的距離為 考慮大氣的折射，地球半徑用等效地球半徑代替 )hh()hh(2ad 2121 ????)hh()hh(2 K ad 2121 ????第 3章 100 結(jié)果表明： 在 K1時，傳播軌跡向下彎曲，視線距離增長，原來處于陰影區(qū)的接收天線，可能處于照明區(qū)而延長了傳播距離； K1時，傳播軌跡向上彎曲，視線距離縮短，原來處于照明區(qū)的接收天線，可能處于陰影區(qū)而接受不到信號； 第 3章 101 4. 大氣折射對電波傳播的影響 對折射的實際情況，根據(jù)等效地球半徑因子，可分為三類： 正折射； 無折射； 負折射 第 3章 102 正折射 電波射線向下彎曲，射線彎曲方向與地球表面相同，可使傳播距離變遠。bb39。 第 3章 111 4. 傳播余隙的選擇 大氣折射的主要影響是通過等效地球半徑因子的改變而引起地球凸起高度。 第 3章 115 衰落特性 ?快衰落和慢衰落 (按持續(xù)時間劃分 ): 慢衰落 ：持續(xù)時間長的叫慢衰落，其持續(xù)時間一般長達數(shù)分種到幾小時。此時接收點也可以接收到多徑傳來的這種散射波，它們的振幅和相位是隨機的，這就使接收點的場強的振幅發(fā)生變化，形成快衰落。 (一般是慢衰落 ) 第 3章 120 ③ 波導(dǎo)型衰落 。 第 3章 124 多徑傳播的相位干涉是引起傳播深衰落的主要原因 。 這個值與 有關(guān)。 2)(?H?? ??2 ??3 ??4 ??50?)(t?第 3章 138 注意： 是隨時間變化的，在不同的時間，頻率選擇性衰落發(fā)生的情況不同，即微波信號的衰落深度隨頻率而變化。當 τ0一定時， r越接近 1，衰落越嚴重；當 r一定時， τ0越大，信號的色散越嚴重。 第 3章 147 第三章 微波傳播 ? 微波在自由空間的傳播 ? 微波傳播的描述方法 ? 地形對電波傳輸?shù)挠绊? ? 大氣對微波傳播的影響 ? 大氣與地面效應(yīng)造成的衰落特性 ? 抗衰落技術(shù) 第 3章 148 抗衰落技術(shù) 對抗衰落的技術(shù)措施可以從兩個方面去考慮：一個方面是對正在準備建設(shè)的微波電路的考慮，另一個方面是對已建成微波電路的衰落嚴重接力段的考慮。分集接收技術(shù)的效果，取決于接收信號的衰落相關(guān)程度。 ?角度分集：在不同的角度接收相同的信息。 極化分集實際上是空間分集的特殊情況 —— 分集支路只有兩路且相互正交。 最大比合 成： 調(diào)整各個支路的相位，使之同相，然后按照各個支路的信噪比數(shù)值進行加權(quán)相加 。 第 3章 168 頻域均衡 指的是總的傳輸函數(shù)滿足無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件，即校正幅度特性和群時延特性 。 結(jié)構(gòu)簡單 。 第 3章 179 智能天線的原理是將無線電的信號導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向DOA(Direction of Arrinal)，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。另外，由于波束的零點對頻率和空間位置的變化較為敏感，在頻分雙工系統(tǒng)中上下行的響應(yīng)不同，因此它不適應(yīng)于頻分雙工而比較適應(yīng)時分雙工系統(tǒng)。與此同時，自適應(yīng)信號處理理論與技術(shù)也得到了大力發(fā)展與廣泛的應(yīng)用。它通過測向確定用戶信號的到達方向 (DOA)，然后根據(jù)信號的 DOA選取合適的陣元加權(quán)，將方向圖的主瓣指向用戶方向，從而提高用戶的信噪比。 第 3章 183 智能天線在空間選擇有用信號，抑制干擾信號，有時我們稱為空間濾波器。 第 3章 180 智能天線是一個天線陣列，如圖 339所示。 第 3章 175 時域均衡器： 非線性均衡器 適 用于深度衰落很大的情況。 第 3章 169 頻域 均衡器 在模擬微波通信系統(tǒng)中，為了改善信道的群時延和微分增益特性，也使用了均衡器，但是該均衡器僅作靜態(tài)特性的補償。 如圖 331所示的為最小振幅偏差合成與同相合成在改善帶內(nèi)失真方面的性能比較，合成過程中的直射波、干涉波和合成波均用矢量表示。 瑞克接收：對時間上擴散的信號進行分集，盡可能多的獲取信號能量；對多徑信號進行分離，根據(jù)信道估計的結(jié)果來進行多徑信號合并。距離太小，兩信號間相關(guān)性過大，達不到較好的接收效果；距離太大，增加成本太多。 第 3章 153 分集改善效果指采用分集技術(shù)與不采用分集技術(shù)兩者相比，對減輕深衰落影響所得到的效果（好處），常用的標稱改善效果，有分集增益和分集改善度。 第 3章 150 技術(shù) 分集就是指 通過兩條或兩條以上途徑（例如空間途徑）傳輸同一信息，以減輕衰落影響的一種技術(shù)措施 。 交叉極化鑒別率（ XPD）表征為接收端收到的與發(fā)送端相同極化的信號功率電平和收到的交叉極化電平的差值。多徑傳播時的相對時延差通常用最大多徑時延差 來表征，并用它來估算傳輸零極點在頻率軸上的位置。 第 3章 131 解：該中繼段衰落的瑞利分布概率為： 平原地段， KQ=109， f=7GHz， d=40km，代入上式 40km的中繼段分到的允許中斷概率為 故衰落深度為 dK QfP r ?% ???? ?rP%100040%x ???P%%10l gPP10l gFxrd ???????????????第 3章 132 例 35 某數(shù)字微波電路跨越湖面，工作頻率為 8GHz，站距為 38km，發(fā)射天線高度為 90m，接收天線高度為 60m，地勢海拔為 0，假定衰落深度為 32dB，求衰落概率。 第 3章 125 在微波通信條件下，并考慮電波傳播的具體條件，瑞利衰落的概率的經(jīng)驗表達式 K：環(huán)境條件因子； Q：地形條件因子 d：站距； f：頻率 W:實際的接收功率 W0:自由空間傳播時的接收功率 Pr是接收功率小于或等于 W時的概率。若微波射線通過大氣波導(dǎo)，而收、發(fā)兩點在波導(dǎo)層外，如下圖所示，則接收點的電場強度除了有直線波和地面反射波以外，還有“波導(dǎo)層”以外的反射波，形成嚴重的干擾型衰落，造成通信的中斷。一般不會造成通信的中斷。 ?上衰落和下衰落 (按接收點場強的高低劃分 ): 上衰落 ：高于自由空間電平值的叫上衰落 下衰落 ：低于自由空間的電平值的叫下衰落