通信信號處理第一章(編輯修改稿)
2025-05-27 12:06 本頁面
【文章內容簡介】 自由空間傳播模型 ? 自由空間定義 ? 均勻無損耗無限大空間； ? 各向同性 ? 電導率為零，相對介電常數(shù)和相對磁導率為 1 ? 自由空間傳播模型（基于自由空間電磁場理論） ? 電場強度： ? 磁場強度： ? 大尺寸傳播模型： 自由空間傳播模型 ? 路徑損失：有效發(fā)射功率與有效接收功率之比 ? 大尺寸傳播模型只適用于 Fraunhofer區(qū)域（天線遠場區(qū)域） ? Fraunhofer距離 （天線孔徑的最大尺寸與波長之比） ? 遠場區(qū)域 ? 經(jīng)驗公式 地面實際應用 ? 大氣折射效應 ：大氣介電常數(shù)與溫度、濕度、氣壓、海拔高度有關，由于大氣折射，電波不再按直線傳播，而是按曲線傳播，根據(jù)不同折射效應分為正折射、負折射和無折射 ? 介質折射率與相對介電常數(shù)的關系 ? 電波傳播速度與介質折射率成反比 地面實際應用 ? 視距傳播極限距離 ：受地球曲率半徑、收發(fā)天線高度影響，視距傳播極限距離為： 無線電波不規(guī)則傳播 ? 基于不規(guī)則度（ degree of irregularity, DOI）建立不規(guī)則無線傳播模型 ? 無線傳播距離存在一個上界和一個下界：超出上界，通信終止；位于下界范圍內，能正常通信；如果在上下界之間，通信的有效性取決于不同方向上的實際傳播距離，有 3種現(xiàn)象：對稱通信；不對稱通信；通信中斷 ? 無線傳播不規(guī)則模型（ radio irregularity model, RIM），將能量模型（含干擾）和 DOI因子結合 反射 ? 當電波傳播中遇到兩種不同介質的界面，且界面尺寸比電波波長大得多時，就會產(chǎn)生反射，如地球表面、大型建筑物、墻壁表面等。 ? 不同界面的反射特性用反射系數(shù)表征，定義為反射波場強與入射波場強之比： ? 水平極化波和垂直極化波的反射系數(shù)分別為 ? 反射介質復介電常數(shù) 60crj? ? ????反射 ? 對于頻率大于 150MHz，入射角小于 1度， ? 反射波場強幅度等于入射波場強幅度，但地面反射時會產(chǎn)生以此反相，即反射波和入射波相位相差 ? 直射波反射波之間的路程差 ? 由路程差和反相引起的附加相移 ? 接收信號場強 ? 直射波和反射波的合成場強隨反射系數(shù)和路程差變化，時而同相相加，時而反相相減，造成合成波衰落 60crj? ? ????繞射 ? 當收發(fā)天線之間的路徑被尖銳的邊緣阻擋時會發(fā)生繞射。根據(jù) Huygens原理，波前的所有點可看成是產(chǎn)生二次波的源，由這些源產(chǎn)生的所有子波在傳播方向上會形成一個新的波前，分布于整個空間，包括阻擋物的背面（繞過阻礙物） ? 當收發(fā)天線之間不存在直視路徑時，圍繞阻礙物也會產(chǎn)生波的彎曲 ? 在高頻段，繞射也依賴于阻礙物的形狀和繞射點入射波的振幅、相位和極化方式 ? 直射波與繞射波的程差 ? 繞射系數(shù) ? 相位差 散射 ? 在電波傳播的介質中存在小于波長的物體，且單位體積內阻礙物的個數(shù)非常多時，會發(fā)生散射 ? 散射波產(chǎn)生于粗糙表面、小物體或其他不規(guī)則物體上，在實際通信系統(tǒng)中，樹葉、街道標志和燈柱等都會發(fā)生散射 ? Rayleigh準則：表面隆起臨界高度 ? 散射損失因子 ? 是表面高度相對于平均表面高度的標準差， 是第一類零階Bessel函數(shù) 地面實際應用 ? 將阻礙物引起的傳播損耗稱為繞射損耗：與 菲涅爾余隙 有關 ? 正余隙、負余隙 ? 第一菲涅爾半徑 地面實際應用 ? 地形地物對電波傳播的影響效應 ? 地形分類 ? 中等起伏地形 ：在地形剖面上地面起伏高度不超過 20m，且起伏緩慢，峰點與谷點之間的水平距離大于起伏高度 ? 不規(guī)則地形 ：丘陵、孤立山岳、斜坡和水陸混合地形 ? 地物分類 ? 第一類 ：開闊地：在電波傳播路徑上無高大樹木、建筑物等障礙物，呈開闊狀地面，如農(nóng)田、荒野、廣場、沙漠和戈壁灘等； ? 第二類 ：郊區(qū)：在靠近終端近處有障礙物但不稠密，如有少量低層房屋或小樹林等 ? 第三類 ：市區(qū)：有較密集的建筑物和高層樓房 地面實際應用 ? 地形波動高度定義 ? 天線有效高度定義 地面實際應用 ? 市區(qū)環(huán)境： 傳播損耗與電波頻率、傳播距離有關；不同天線高度能獲得不同的增益 地面實際應用 ? 郊區(qū)和開闊地環(huán)境： 傳播損耗與電波頻率、傳播距離有關；不同天線高度能獲得不同的增益 ? 郊區(qū)場強中值與基準場強中值之差稱為修正因子，郊區(qū)修正因子、開闊地、準開闊地修正因子如圖 地面實際應用 ? 丘陵環(huán)境： 不同地形參數(shù)對應的修正因子如圖 地面實際應用 ? 斜坡地形和水路混合
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