【文章內(nèi)容簡介】 多經(jīng)反射的影響。 K型衰落 各種衰落及抗衰落技術(shù) 對流層對微波傳播的影響 由于各種氣象條件的影響，如早上地面被太陽曬熱、晚上地面的冷卻，以及高氣壓地區(qū)都會在大氣層中形成不均因勻體，當電波通過這些不均勻體時，將產(chǎn)生超折射相現(xiàn)，形成大氣波導。如在無風的氣候，在平原和水網(wǎng)地區(qū)，容易形成接近地面的波導層，使波束發(fā)生匯聚或發(fā)散而導致衰減性衰落。這種衰落的時間較長，有時可達幾十分鐘 這種情況發(fā)生時只有靠工程經(jīng)驗解決。具體問題具體分析具體措施解決。 所以設(shè)計時就要考慮當?shù)氐匦闻c氣候 波導型衰落及原因 : 各種衰落及抗衰落技術(shù) 對流層對微波傳播的影響 Refracted Direct Reflected 地面反射對微波傳播的影響 微波的多徑傳播 各種衰落及抗衰落技術(shù) 微波的多徑傳播 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 不同地形對電波的影響 ,一般分為： ?反射 Reflect 地面把天線發(fā)出的一部分信號能量反射到接收天線，與直射波產(chǎn)生干涉，在接收點它們的矢量相加，結(jié)果收信電平與自由空間接收電平比較時大時小。 對于水面或光滑地面，反射的影響作用更為明顯。 ?繞射 Diffract 刃形障礙物。 ?散射 Dispersion 由于地面散射對電波的主射波影響不大，可以不考慮。 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 微波傳播模式 Microwave Propagation 路徑上刃形障礙物的阻擋損耗 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 路徑上刃形障礙物的阻擋損耗 ?刃形障礙物不可能阻擋所有的費涅耳區(qū) ， 所以在收信點僅有一部分費涅耳區(qū)的能量繞過 ，使接收點多少有一定電平數(shù) 。 而這個數(shù)值一定低于自由空間電平 。 這個由于刃形障礙物的阻擋而增加的損耗我們稱之為附加損耗 。 ?當障礙物的尖鋒正好落在收發(fā)兩端的連線上 ，即 H C=0時 ， 附加損耗為 6dB 。 ?當障礙物的頂鋒超過收發(fā)兩端的連線時 ， 附加損耗將很快增加 。 ?當障礙物的頂鋒在收發(fā)兩端的連線以下時 ，附加損耗將在 0dB上下少量變動 。 這時路徑上傳輸損耗 （ 或說收信電平 ） 將與自由空間數(shù)值接近 。 2 42 62 22 01 81 61 41 21 086420422 8682 . 5 2 . 0 1 . 5 1 . 0 0 . 5 0 1 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5附加損耗dB圖 3 刃形障礙物的阻擋損耗H C / F 1各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 Reflections from atmospheric layers from ground from buildings 反射損耗 （ reflection Loss） 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 微波傳播模式 Microwave Propagation 直接傳播 Direct 反射 Reflected 平坦地形對電波的反射 : 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 ?平坦地形是指不考慮地球曲率，認為兩站間的地形為平坦情況。 ?在實際的微波通信工程線路中，總是將收（ R）發(fā)（ T）天線對準，以便接收端收到較強的直射波。 ?但是根據(jù)惠更斯原理總會有部分電波射到地面，所以在接收點除直射波外還有經(jīng)地面反射并滿足反射條件（入射角等于反射角）的反射波 。 平坦地形對電波的反射 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 平坦地形對電波的反射 : d1 d2dh1h1hch2直射波θ θ反射波r1r2△ h2△ h1圖 4 平坦地形對電波的反射TR當段距 d 遠大于天線高度（ h1和 h2）時，可以近似的把直射波和地面反射波的行程差表示為 : △ r=λ x（ Hc/F1） 2/2 當圖中的 θ很小時（即 ψ接近 180度）可以得下關(guān)系（下式表明衰落因子 V與相對余隙 hc/F1的定量關(guān)系） V=[1+Φ2+2Φ x COS（ π x（ hc/F1） 2]1/2 V：考慮地面影響時的衰落因子 在考慮地面的影響后，實際的收信點電平為： PR （ dBm） =PR0 （ dBm） +V dB 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 Flat fading(電平衰落 ) ? The loss is uniform across the frequency spectrum Selective fading(頻率選擇性衰落 ) ? The loss varies across the frequency spectrum 多徑衰落 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 Frequency (MHz) Received power level (dBm) Normal Flat Selective 多徑衰落 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 1 h Recording of typical multipath fading Rx level during fading free time Threshold level (30dB level) Bit error interruption of munication (rapid fading) “ Up Fading” 多徑衰落 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 地面 ?大氣不均勻 ?水面 ?光滑地面 是主要原因 反射系數(shù)：水面0 . 9 ～1 ；稻田0 . 6 ～0 . 8 ；田野0 . 3 ～0 . 5 ；城市、山地、森林0. 1 ～0 . 2 。工作頻率不同時，反射系數(shù)的數(shù)值略有差異。天線掛高決定反射點位置 由于折射波，反射波，散射波等多途徑傳播引起的衰落。多徑衰落周期較短一般為幾秒。多徑衰落又叫頻率選擇性衰落。合成波的電平比正常傳輸?shù)头Q為下衰落，比正常傳輸高稱為上衰落 多徑衰落及原因 : 各種衰落及抗衰落技術(shù) 地面反射對微波傳播的影響 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) 空間分集的距離： H大于 100－ 150入 H 空間分集 各種衰落及抗衰落技術(shù) 信號頻譜 多徑衰落 斜率均衡 均衡后頻譜 頻域均衡只能均衡信號的幅頻特性，不能均衡相位頻譜特性，但是電路簡單 頻域均衡 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) ….. ….. Cn?C0 Cn?Ts?2Ts Ts ?2Ts ?TsTs均衡前 均衡后 時域均衡直接抵消碼間干擾 T T T 時域均衡 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) 傳統(tǒng) : 為克服延時線問題 ,常采用判決反饋均衡器 ,特點是 體積大 ,級數(shù)不可能做得太多 現(xiàn)在 : 采用高速 A/D器 ,及 FPGA電路 ,電路體積小 ,可以做 很多級 .如 HARRIS的 MEGASTAR采用 11級的全數(shù)字 橫向均衡器 時域均衡 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) D is t o r t io n s e n s it ib it y o u t a g e s ig n a t u r e T y p ic a l v a lu e 010203040506018 17 15 10 5 0 5 10 15 16 18N o t c h o ffs e t fr e q u e n c y (M H z )Noth depth(dB)m in im u mB E R = 106D e la y = 6 ,3 n s對抗頻率選擇性衰落 : 只對于大容量寬帶系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重影響，區(qū)別于平衰落。影響幅頻特性，造成碼間串擾。設(shè)備性能決定了對抗這種衰落的能力。 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) 多徑傳播 —— 地面反射 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) 方法一： 利用某些地形、地物阻擋反射波 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) 方法二：高低天線法 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) 天線間距 100 ?到 200 ?當其中一面天線發(fā)生多徑干擾時 ,另一面天線不會發(fā)生多徑干擾 .要求天線間的相關(guān)系數(shù)小 ,而塔又不可能造得很高 ,所以一般情況下 ,相關(guān)系數(shù)取 各種衰落及抗衰落技術(shù) 方法三：空間分集 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) 不同天線接收到的反射信號 各種衰落及抗衰落技術(shù) 方法三：空間分集 信號合成 dB hm h1 h2 F1 h1 h2 F1 F1 d ? 100 Combiner Combined IF output Receivers Path equalization Two operating modes: 1 minimum distortion for an high level received 2 maximum power for a weak level received (? 65 dBm) N N (F1) (FI) R1 R2 Climatic reflection to 150 ? 各種衰落及抗衰落技術(shù) 方法三：空間分集 信號合成 各種衰落及抗衰落技術(shù) 方法三：空間分集 h1 Dh = ?d 4h1 ? = Wave length d = Path length Tx Rx ?/2 Dh 空間分集的間距計算 各種衰落及抗衰落技術(shù) 空間分集和角度分集 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) TX RX f1 Alarm f1 f1 熱備份和空間分集 （ Hot Standby and Space Diversity） 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) TX RX f1 f2 Alarm 工作備份和頻率分集 （ Working Standby and Frequency Diversity） 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) f1 or (f1+ f2) 熱備份或工作備份 （ Hot Standby or Working Standby） 各種衰落及抗衰落技術(shù) 數(shù)字微波系統(tǒng)的抗衰落技術(shù) ? 幾個基本概念 ? 自由空間的電波傳播 ? 各種衰落及抗衰落技術(shù) ? 微波通信對設(shè)計的要求 ? 干擾信號 微波通信的基本原理 ? 點對點視距傳播通信的要求 ? 微波設(shè)計目標 ? 傳輸余隙 ? 微波線路的分類 ? K值在微波規(guī)劃中的意義 微波通信對設(shè)計的要求 直線傳播 D 直射波 天線 等于：正常接收電平 門限電平。一般說，平衰落儲備應當在 35 ≤ FFM ≤ 55 （ d B ) 之間點對點視距傳播通信的要求 由于波長短繞射能力差 ,必須在無阻擋的視線內(nèi)傳播才能完成正常通信 微波通信對設(shè)計的要求 3dB微波天線方向性圖微波天線微波天線半功率角很小的發(fā)射功率 一 只有利用具有很強的方向性天線實現(xiàn)通信，要想實現(xiàn)較長距離通信，只有適當加大天線或加大功率。 點對點視距傳播通信的要求 微波通信對設(shè)計的要求 微波天線發(fā)出的射線樹業(yè)就可以阻擋微波信號！工作波長短、克服障礙的能力差 在實際的工程勘察中，樹高、無樹山上的灌木都是不可忽略的影響通信質(zhì)量的因數(shù)。 點對點視距傳播通信的要求 微波通信對設(shè)計的要求 ? K=4/3時 ,第一費涅耳區(qū)無障礙物 (The 1st Fresnel shall be free from obstacles when k = 4/3) ? 在傳播經(jīng)過水面或沙漠地區(qū)時 ,建議 K=1時 ,第一費涅耳區(qū)無障礙物 (On paths over water surfaces or desert areas, it is remended to have the 1st Fresnel zone free from obstacles when k = 1 (See also ITUR ) ) Distan