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    May 30

    30Mhz电波传播

    30MHz电磁波具有复杂的传播特性:

     

    30MHz电磁波是短波和超短波的分界,可以通过地波传播和天波传播。

    地波传播时,30MHz电磁波表现出复杂的反射和绕射现象。

    有很多设备,如对讲机,利用其绕射进行近距离通信。

     

    天波传播时,30MHz电磁波处于电离层反射频率的边缘。

    白天电离层密度较大,通过电离层反射,可以达到很好的通信质量。

    电离层密度较小时不能对其形成反射。

    但可以通过电离层散射传播。

    也可以透过电离层使用卫星通信。

     

    信道色散:

     

    信道中主要有两类衰落:大尺度衰落和小尺度衰落。

     

    大尺度衰落是由于在大范围内移动而引起的平均信号能量的减少或路径损耗,这种现象产生的原因是收、发端之间地表轮廓的影响,通常称接收机被这些突出物“遮挡”了。

    小尺度衰落是指信号的幅值、相位的动态变化,这种变化是由于收、发端之间空间位置的微小变化(小至半个波长)引起的。

    小尺度衰落表现为两种机制:信号的时延扩展和信道的时变特性。

     

    直射波损耗:

    直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗:

     

    绕射波损耗:

    各种障碍物对电波传输所引起的损耗。

     

    菲涅尔余隙:

    图中x表示障碍物顶点P至直线TR之间的垂直距离,在传播理论中x称为菲涅尔余隙。

    (a)     负余隙

    (b)    正余隙

     

    障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系:

    当横坐标x/x1>0.5时,则障碍物对直射波的传播基本上没有影响。当x=0时,TR直射线从障碍物顶点擦过时,绕射损耗约6dB;当x<0时,TR直射线低于障碍物顶点,损耗急剧增加。其中x1称菲涅尔半径(第一菲涅尔半径)

     

    反射波相位损耗:

          

           反射波与直射波的行距差为:

                 

                 

           两路信号到达接收天线的时间差换算成相位差为:

    散射波损耗:

     

           散射波产生于粗糙表面,小物体或其他不规则物体。实际的通信系统中,树叶、街道标志和灯柱等会引发散射。

     

    多径效应:

           设发射机发出的信号为:

           则接收机接收端收到的合成信号为:

     

     

     

    式中      为第i条路径的接收信号;     为第i条路径的传输时间;     为第i条路径的相位滞后.

                随时间的变化与发射信号的载频周期相比,通常要缓慢得多,所以,可以认为是缓慢变化的随机过程。

    所以      可写成:

     

     

     

     

    市区传播衰耗:

     

    在城市街道地区,电波传播衰耗取决于传播距离、工作频率、基地站天线有效高度、移动台天线高度以及街道的走向和宽度等。

    OM模型中,给出了准平滑地形,市区传播衰耗中值的预测曲线族。但OM模型适用的范围:频率150MHZ ~1500MHZ(可扩展到3000MHz),基地站天线高度为30~200,移动台天线高度为1~10,传播距离为1~20千米的场强预测。 

    综上:

    30MHz电磁波信道的复杂性和多变性,很难用一准确的模型来描述它。可以采用统计的方法对信道进行描述,并建立信道的统计模型。

     

    Longley-Rice模型:

           Longley-Rice模型的计算基于计算机的统计模型,可以用来仿真计算30MHz信号的模拟预测。

    Longley-Rice模型以传播理论为依据,同时结合了数千组实测数据,因此称其为半经验预测模型Longley-Rice模型预测损耗值的计算基于不同传播范围:①在视距内,以反射传播机制为主,用双线模型计算;②在超视距,以衍射传播机制为主,但对于不规则地形 ,有两种理论用于计算衍射损耗,它们分别适用于非球形但光滑的地面和非常不规则的地面,用刀口模型计算,超视距衍射损耗计算结果是以上两种理论计算结果的加权 ;③对于更远距离(大大超出地平线),以前向散射传播机制为主。

    Longley-Rice模型中的实测数据大多数取自101000 MHz的频率范围,其中20100 MHz的数据涉及 5--50 km的距离和 19m的收、发信天线高度 ;较高频段的数据涉及 51 000 km的距离,101500m的发射天线高度和 39 m的接收天线高度.数据来源于世界各地,但主要是美国,多数为移动记录结果.Longley-Rice模型给出了参考衰减值的计算公式及不同环境下相关修正因子的详细说明,公式中所使用的参数包括:不规则地形参数、频率、收发信机天线高度和表面折射率等.同时还引入了反映介质特性的两个参数:介电常数和导电率.

    以传播理论为依据,加上极其丰富的实测数据,使得 Longley-Rice模型使用范围得到了拓展,其适用范围如下:频率范围为 2040000 MHz,收发信机天线高度为0.53 000 m,覆盖半径为 12 000 km,表面折射率为 250400 Ns

    有一个估算公式,没找到)。

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    Aug. 31

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