【正文】 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 131 即使在地面上的障礙物遮住收、發(fā)兩點(diǎn)間的幾何射線的情況下，由于電波傳播的主要通道未被全部遮擋住，因此接收點(diǎn)仍然可以收到信號(hào)，此種現(xiàn)象被稱(chēng)為 電波繞射 。在地面上的障礙物高度一定的情況下，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，電波傳播的主要通道的橫截面積越大，相對(duì)遮擋面積就越小，接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)就越大，因此 頻率越低，繞射能力越強(qiáng) 。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 132 不同波長(zhǎng)的繞射能力 AP?1＜ ?2現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 133 最小菲涅爾區(qū)表示電磁波傳播所需的最小空間通道 ，其收信點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)幅值等于自由空間傳播場(chǎng)強(qiáng)幅值。 最小菲涅爾區(qū)半徑 F0在收發(fā)距離中間處達(dá)到最大值，越靠近收發(fā)兩端越小。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 134 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 135 若要求收信點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)幅值等于自由空間傳播場(chǎng)強(qiáng)幅值，則收發(fā)視距連線與障礙物最高點(diǎn)之間的垂直距離即 傳播余隙 Hc應(yīng)當(dāng)大于或等于最小 菲涅爾區(qū)半徑 F0。 即 Hc≥F0 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 136 與自由空間傳播相比， 地表障礙物對(duì)微波視距傳播的影響 表現(xiàn)為引入了 阻擋損耗 。 路徑上刃形障礙物的 阻擋損耗 為收信點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)幅值與自由空間傳播場(chǎng)強(qiáng)幅值的比值 E/E0。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 137 阻擋損耗 與相對(duì)余隙 Hc/F1有一定的關(guān)系： ? Hc=0時(shí)，阻擋損耗為 6dB； ? Hc/F10時(shí)，阻擋損耗增加很快； ? Hc/F1 ，阻擋損耗在 0dB上下波動(dòng)。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 138 路徑上刃形障礙物的阻擋損耗 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 139 視距微波通信常常根據(jù)路徑余隙 Hc的大小將線路分為三類(lèi)： （ 1） Hc ≥F0稱(chēng)為開(kāi)路線路； （ 2） 0＜ Hc ＜ F0稱(chēng)為半開(kāi)路線路； （ 3） Hc ≤0稱(chēng)為閉路線路。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 140 從地面算起，垂直向上，可把大氣分為 6層，依次稱(chēng)作對(duì)流層、同溫層、中間 對(duì)流層 是指自地面向上大約 10km范圍的低空大氣層。 對(duì)流層集中了整個(gè)大氣質(zhì)量的四分之三。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 141 對(duì)流層對(duì)微波傳播的影響 ，主要表現(xiàn)： （ 1） 由于氣體分子諧振引起對(duì)電磁波能量的吸收 。 （ 2） 由雨 、 霧 、 雪引起對(duì)電磁波能量的吸收和散射 。 （ 3） 對(duì)流層 結(jié)構(gòu)的不均勻性對(duì)電磁波的 折射 。 由于氣象因素等影響 ， 使對(duì)流層也會(huì)形成云 、 霧之類(lèi)的 “ 水氣囊 ” ， 形成了大氣中的不均勻結(jié)構(gòu) 。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 142 由于 對(duì)流層的折射率隨高度而變 ，因此電波在對(duì)流層中傳輸時(shí)會(huì)發(fā)生不斷的折射，從而導(dǎo)致軌跡彎曲，這種現(xiàn)象稱(chēng)為 大氣折射 。 表現(xiàn)為：在空間 不同高度的波束 ，其 傳播速度 會(huì)發(fā)生變化 —— ?當(dāng)下層比上層傳播快則往上彎曲。 ?當(dāng)上層比下層快，則電波射線往下彎曲。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 143 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 144 收、發(fā)兩微波站間的電波傳播，同樣會(huì)受到電離層、對(duì)流層影響，環(huán)境的大氣壓力、溫度、濕度等參數(shù)變化會(huì)影響微波的傳播。 對(duì)流層不同高度的大氣壓力、溫度和濕度不同，因而其 折射率 也不同，使其中的微波傳播不是按 直線 而是按 曲線前進(jìn)。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 145 折射率梯度 表示 折射率 n隨高度 h的變化率 ，體現(xiàn)了不同高度的大氣壓力、溫度及濕度等對(duì)大氣折射的影響，表示為 。 （ 1） ＞ 0， n隨高度的增加而增加，傳播速度 v與 n成反比，隨高度的增加而減小。電波傳播的軌跡向上彎曲。 （ 2） ＜ 0， v隨高度的增加而增加，使電波傳播的軌跡向下彎曲。 dhdndhdndhdn現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 146 根據(jù)電波受大氣折射后的軌跡，將大氣折射分為三類(lèi)。 （ 1）無(wú)折射： 電波傳播軌跡 不隨大氣的垂直高度而變化 。 此時(shí) dn/dh=0， 意味著對(duì)流層大氣為均勻大氣，電波射線軌跡為直線，射線的曲率半徑為 ∞。 （ 2） 負(fù)折射：上層空間的電波射線速度小，下層空間電波射線速度大，使電波傳播軌跡 向上彎曲 。此時(shí) dn/dh0， 曲率半徑為負(fù)值 。 以上兩種情況實(shí)際上很少發(fā)生。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 147 （ 3）正折射：上層空間的電波射線速度大，下層空間電波射線速度小，使電波傳播軌跡 向下彎曲 。此時(shí) dn/dh0， 是最經(jīng)常發(fā)生的情況。 正折射中又可根據(jù)特殊的 dn/dh值有三種特殊的折射： ?標(biāo)準(zhǔn)大氣折射 ， dn/dh=－ 4 108 1/m， 射線的 曲率半徑 ρ= 107m； 其中： 1/dn dh? ??現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 148 ?臨界折射 ， dn/dh=－ 108 1/m， 射線的 曲率半徑 ρ= 106m， 剛好等于地球的半徑，水平發(fā)射的電波射線將與地球同步彎曲，形成一種臨界狀態(tài)； 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 149 ?超折射 ， dn/dh＜－ 1081/m， 射線的曲率半徑小于地球半徑，此時(shí)大氣的折射能力特別強(qiáng)，電波靠大氣折射與地面反射向前傳播，構(gòu)成所謂的 大氣波導(dǎo) 。 臨界折射和超折射可使電波傳播距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)視距，特別是海上的大氣波導(dǎo)，這也是有時(shí)能收到遠(yuǎn)地的超短波信號(hào)的主要原因。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 150 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 151 當(dāng)考慮到對(duì)流層的不均勻性后，電波的軌跡為曲線。然而，如果按照電磁波的曲線軌跡來(lái)進(jìn)行有關(guān)分析和計(jì)算，將帶來(lái)很大不便。 為了修正電波軌跡的變化帶來(lái)的影響，仍然假定電波按直線傳播，只不過(guò)不是位于實(shí)際地球上空，而是位于等效地球上空。引入 等效地球半徑 的概念，可以將電磁波射線看作直線。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 152 實(shí)際地球半徑 R0修正為等效地球半徑 Re的條件 ： 修正前后的電磁波射線與地球表面之間的 傳播余隙 Hc相等 ，或電磁波射線與地球表面之間的 相對(duì)曲率保持不變 。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 153 為了保證二者的等效性，必須 保持 等效地球上 直射線上 的任一點(diǎn)到等效地面的距離，與實(shí)際地球上 彎曲射線上 的同一點(diǎn)到真實(shí)地面的 距離相等 。 由幾何關(guān)系，得 1 1 1 1eRR?? ? ??現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 154 等效地球半徑 (a)實(shí)際地球上的電波射線； (b)等效地球上的電波 ( a ) ( b )R?Re?e＝ ∞現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 155 Re為等效地球半徑 (Effective Earth Radius)。 其中 ， 電磁波射線的 曲率半徑 ρ 1eRRR???1/dn dh? ??現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 156 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 157 定義 K為等效地球半徑系數(shù) 等效地球半徑 Re為 得到 K與折射率梯度的關(guān)系 為 dhdnRK011??dhdnRRRK0001Re????0RRK e?現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 158 等效地球半徑系數(shù) K取決于 折射率梯度 ，而 又受對(duì)流層的大氣壓力、溫度和濕度等氣象條件的影響，所以 K是反映對(duì)流層折射的重要參數(shù) 。 dhdndhdn現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 159 分集接收 把電波多徑傳播歸納為兩種類(lèi)型： ?一種是直射波與反射波形成的多徑（對(duì)一個(gè)中繼段而言，收信點(diǎn)除可以收到直射波外，還會(huì)收到來(lái)自路徑某點(diǎn)的反射波。）； 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 160 ?一種是低空大氣層大氣效應(yīng)造成的幾種途徑并存的多徑。 由于多徑傳輸使直射波與地面反射波（或在某種情況下的繞射波）到達(dá)接收端因相位不同互相干涉造成的電波衰落。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 161 目前在微波通信和衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，抗多徑衰落的主要手段是采用分集技術(shù)。分集 就是指通過(guò)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。 分集接收 —— 設(shè)法取得衰落信道傳輸中兩個(gè)或兩個(gè)以上彼此衰落概率不同的信號(hào)，在接收端以一定方式將其合并。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 162 常用的 分集接收技術(shù)有： ? 頻率分集 ? 空間分集 ? 混合分集 這 3種技術(shù)都假設(shè)多個(gè)射頻信號(hào)在傳播過(guò)程不可能同時(shí)發(fā)生衰落。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 163 ? 頻率分集 是在發(fā)信端將一個(gè)信號(hào)利用兩個(gè) 間隔較大 的發(fā)信頻率同時(shí)發(fā)射，在收信端同時(shí)接收這兩個(gè)射頻信號(hào)后合成。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 164 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 165 ? 空間分集 分為 空間分集發(fā)送 和 空間分集接收 兩個(gè)系統(tǒng)。 空間分集接收 是指在空間不同的垂直高度上設(shè)置幾副天線，同時(shí)接收一個(gè)發(fā)射天線的微波信號(hào)，然后合成或選擇其中一個(gè)強(qiáng)信號(hào)，這種方式稱(chēng)為空間分集接收。 ? 混合分集 是將 頻率分集與空間分集結(jié)合。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 166 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 167 信號(hào)合成方法 ?優(yōu)選開(kāi)關(guān)法 ?線性合成法 ?非線性合成法 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第 2章 微波中繼通信系統(tǒng) 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. 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