第2章 微波信号的传播（本）.pptVIP

* * 左图给出了一个微波传播段中有降雨的情况，这时雨滴阻挡了部分费涅尔区并对有用信号产生影响，雨滴对有用信号的影响程度 取决于信号的工作频率及雨滴的大小。当信号的波长比雨滴大时，散射衰减起作用；当信号波长比雨滴小时，吸收衰减起决定作用。 雨滴的形状也会对信号的衰落产生影响，雨滴水平方向比垂直方向大，因此，雨滴对水平极化波的衰减比垂直极化波的衰减大。 在工作频率较高时，f10GHz，垂直极化波比水平极化波的抗衰落性能要好。 * 实际大气的成份、压强、温度和湿度都是随高度而变化的，因而它是不均匀的，它们的变化会引起大气折射率的变化， 致使电波传播方向发生变化，产生折射。由于折射的存在,使得电波传播在传播过程中向下弯曲，导致不在超视距范围内也能接收到电波信号。 等效地球半径系数K，表示电波弯曲程度的一个参数，它与气象特点、季节、昼夜等因素有关，根据 K值不同，将大气折射分为三类： K1时，射线轨迹向上凸起，视线距离增加； K1时，射线向下凹，视线距离缩短； K=1时，无折射； * 引入等效地球概念。 认为波在大气中仍按直线传播，所不同的是不在实际的地球上空，而是在等效地球上空传播的。如图中所示。 为保证两种传播的等效性，必须使等效地面上的直线轨迹上任一点，例如A点到等效地面的距离与真实地面上的弯曲曲线到真实地面的距离相等，从几何可知，若两组曲线的曲率之差相等，则它们之间的距离相等。根据这个原理得出等效地球半球的K表示方式。 * 在标准大气层情况下，大气层的相对介电常数随着高度的增加将逐渐减少，趋近于1，因此大气的折射率n=（εr)-1/2与1相差极小，一般它们之间的差值在10-4-10-6之间。 为方便起见，定义折射指数N=（n-1）×106。 * 地球突起高度的概念 地球上任意两点AB的刨面图上，弧ACB上的某点C与弦AB之间的垂直距离叫做地球突起高度。 由于实际微波接力通信的站距ACB远小于地球周长，故直线CDE近似看成地球直径的2倍。根据三角形CDB与ADE的近似关系CD/BD=AD/DE * 电波在传播的过程中会遇到各种各样的建筑物、树木、植被以及起伏的地形，会引起能量的吸收、穿透以及电波的反射 散射和绕射； 来自许多路径的反射波到达接收端后，由于不同路径，到达时刻不同，信号相位不同，相互叠加，使得信号时强时弱， 形成衰落，称为多径衰落。 * * 对付平衰落，往往靠收信机中频放大器的自动增益控制(AGC)电路和采用波道转换的办法。而对付频率选择性衰落就要用分集技术和自适应技术。 分集技术是利用自然界无线传播环境中独立的多径信号来实现，由于它们同时出现深衰落的可能性很小，故可以在多个信号中选择两个或更多个信号进行合并，这样可以提高接收端的瞬时信噪比和平均信噪比，一般可提高20dB到30dB。 分集有两重含义：一是分散技术，即如何得到多个携带同一信息的、统计独立的衰落信号。分散的方法有空间、极化、角度、频率和时间等。二是合并技术，即如何把多个统计独立的衰落信号进行适当的合并，从而降低衰落的影响，改善接收。 空间分集是用多副接收天线来实现的，在发射端采用一副发射天线，而在接收端采用多副天线接收。接收端天线之间的距离应足够大（ ?/2 的奇数倍），保证各接收天线端输出信号的衰落特性是相互独立的； 极化分集，实际上是空间分集的特殊情况，两个在同一地点极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出互不相关衰落特性。 频率分集，将要传输的信息分别以不同的载频发射出去，只要载频间隔足够大（大于相干带宽），在接收端就可以得到衰落特性的不相关的信号，但是占用了更多的频谱资源。 时间分集，是将要传输的信息分别放在载频的不同的时隙发射出去，只要时隙之间的间隔足够大（大于相干时间），在接收端就可以得到特性不相关的信号。 路径分集，将到达接收端不同路径的信号分离出来，分别进行处理，然后合并，变不利因素为有利因素。RAKE接收 实际的基带传输系统不可能完全满足无码间串扰传输条件，因而码间串扰是不可避免的。当串扰严重时，必须对系统的传输函数 进行校正，使其达到或接近无码间串扰要求的特性。理论和实践表明，在基带系统中插入一种可调（或不可调）滤波器就可以补偿整个系统的幅频和相频特性，从而减小码间串扰的影响。这个对系统校正的过程称为均衡，实现均衡的滤波器称为均衡器。　 均衡分为频域均衡和时域均衡。频域均衡是从频率响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输条件。而时域均衡，则是直接从时间响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。　 频域均衡在信道特性不变，且传输低速率数据时是适用的，而时域均衡可以根据信道特性的变化进行调整，能够有效地减小码间串扰，故在高速数据传输中得以广泛应用。本节仅介绍时域均衡原理。 *