微波无线传输干扰原理
;频率越高,电波投射角越大,则漫反射的成分就越强。
5、实际球面地上的绕射传播
由于地面是球形的,有时因天线架设高度不高,或通信距离较远,接收点落入阴影区或半阴影区范围,则电波传播的路径将要受到地球突起高度的阻碍产生较大的绕射损失。为了判定球形地面对电波传播的阻挡作用,我们必须估算地球的凸起高度。
地球表面由于有山岗、丘陵、凹地、建筑物等等,所以地面形状与光滑球面地有很大的区别。即使地球球面凸起高度对电波传播不起阻挡作用,地面上的山地丘陵等还会有一定的影响。因此,还需要引入另外一个物理量――传播余隙。所谓传播余隙,系指收发两天线线的联线与地形障碍物最高点之间的垂直距离。
电波绕过传播道路上障碍物的现象就称为绕射,当电波眼光滑地面从一点传播到另一点时,连线所确定的球冠部分就是这种障碍。显然,路径中点处的地球凸起高度最大。从电磁学的基础知识可知,只有当障碍物大小与波长接近时,绕射线香菜显著。因此,对微波而言,沿光滑球面的绕射是极其微弱的。
由于微波绕射传输损耗是严重的,因而在实际通信线路中应该避免接收点落入阴影区内,这就要求提高天线的架设高度。工作中,只要把其中一个天线升高,就能有效的降低或避免球面绕射损耗。这时菲涅尔椭球区是倾斜的,最近地面出的第一菲涅尔区半径减小,而在该处的地球凸起高度也比路径中点处的小,因此地面不以伸进第一菲涅尔区。当两天线高度相同时,在路径中点处的菲涅尔区半径最大,地球凸起高度也最高,这对避免球面地的绕射损耗是最不利的。
在处理山脊绕射时,一般采用一个半无限大金属导体屏来代替刃形山脊,可以求出确定的函数表示式,以便估算世纪山峰对超短波、微波所引起的绕射传输损耗。综上所述,地形对电波传播的影响主要表现为地面的反射和对障碍物的绕射。其影响的情况可以通过三个参量来表示,即(1)收发之间的直射线与电路最高点之间的余隙值。(2)地面反射系数值。(3)表示障碍物宽度和位置的参数值。
6、散射通信的基本概念及特点
散射通信是利用空间媒质的不均匀性对电波的散(反)射作用,实现超视距传播的一种通信方式。目前有对流层散射、电离层散射、流行余迹散射通信及人造射层通信等方式,其中以对流层散射通信应用的较为普遍。
对流层是大气层中的最底层,通常是指从地面算起到搞达13千米多的区域。被太阳辐射受热的地面通过大气的垂直对流作用,使对流层加热。一般情况下,对流层 的温度、压强、水气压都是随高度的增加而减小,在某些情况下,也可能出现温度随高度增加而增加的现象,形成逆温层,此外,由于上升气流的不均匀性而形成许 多涡旋气团,使温度、湿度不断变化,在涡旋气团内部及其周围的介电系数(或折射指数)由随机的小尺度起伏,形成了所谓的不均匀的介质团。当超短波、微波无 线电波投射其上时,就引起散射现象。
利用对流层对电波的散射作用而进行的通信,称为对流层散射通信。由于散射波相当微弱,即传输损耗很大,(一般超国200分贝),因此,对流层散射通信要采用大功率发射机、高灵敏度接收机和高增益天线,这种通信方式,通信容量较大,可靠性较高,单跳跨距可达300~500千米,一半用于无法建立微波中继站的地区,例如用于海岛之间或跨越湖泊、沙漠、雪山等地区。
7、对流层的电气特性
因为对流层折射指数N使大气的气象参数--大气压强p、温度T、和水汽压强e决定的。在有些气象条件下,在某一高度范围内的大气温度、湿度出现明显的变化,特别是当出现逆温时,随着高度的增加温度上升,使折射指数N急剧下降,形成有明显边界的突变层,由于各种气象原因引起的突变层,有较稳定结构和偶发性两种,前者持续时间长可达几小时,而偶发性的突变层一旦出现后,维持时间不长约为数分钟,但出现次数频繁 ,层的厚度可以从几米到你百米,其水平尺度一般为几千米。
在对流层中除了有规则的空气流动外,还经常存在着湍流运动。一般说来,和液体一样,气体的运动可以是片流,也可以是湍流。片流的特征是有规则性,一层相对于另一层,以一定的速度运动,而湍流是及不规则的,在任何时刻,空间任一点出的气流速度都是以随机方式,在某平均值附近脉动,并且这种脉动速度可以和平均速度向比拟。
对流层中折射指数或介电系数的起伏是一随机过车程,它既是时间的随机函数,又是空间的随机函数。随机过程的研究通常是用相关函数或空间普密度来进行,而衡量大气湍流强弱的一个重要统计量是介电系数的起伏强度。
通常,用来表征对流层湍流特性的参
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