數(shù)據(jù)傳輸信道講解課件

1、1數(shù)據(jù)通信與計算機網絡（第 3 版）課 件楊心強 陳國友編著電子工業(yè)出版社 2007 年 6 月2數(shù)據(jù)通信與計算機網絡第 3 章數(shù)據(jù)傳輸信道3第3章：內容提綱3.1 信道概述3.2 信道容量3.3 導向傳輸媒體3.4 無線傳輸4 回顧：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成 終端設備子系統(tǒng) 由數(shù)據(jù)終端設備及有關的傳輸控制設備組成。數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng) 由傳輸信道和兩端的數(shù)據(jù)電路終接設備組成。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng) 指包括通信控制器在內的電子計算機。51.1 通信系統(tǒng)模型調制解調器PC 機公用電話網調制解調器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號 正文正文源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)PC 機通信系統(tǒng)模型輸出信息m傳輸系統(tǒng)輸入信息m發(fā)送的

2、信號S(t)源點發(fā)送器接收器噪聲輸入數(shù)據(jù)d(t)接收的信號r(t)輸出數(shù)據(jù)d(t)終點通信系統(tǒng)63.1 信道概述廣義信道 將傳輸媒體和完成各種形式的變換功能的設備都包含在內的信道。根據(jù)具體的研究對象和關心的問題，可定義不同類型的廣義信道。如調制信道、編碼信道等。狹義信道 僅指傳輸媒體的信道。廣義信道（編碼信道）傳輸系統(tǒng)源點編碼器調制器載波機載波機解碼器解調器終點狹義信道廣義信道（調制信道）73.1.1 傳輸信道(續(xù)1)信道的功能具有兩面性：它既為信號提供傳輸通路，又對信號造成損害(如衰減和畸變)。83.1.2 信道分類1、模擬信道和數(shù)字信道模擬信道 允許傳輸波形連續(xù)變化的模擬信號的信道。其質量

3、可用失真和輸出信噪比來衡量。數(shù)字信道 只允許傳輸離散取值的數(shù)字信號的信道。其質量可用差錯率和差錯序列的統(tǒng)計特性來衡量。93.1.2 信道分類(續(xù)1)2、單工、半雙工和全雙工信道按照信道上信號傳送方向與時間的關系分為：單工信道半雙工信道全雙工信道3、專(租)用信道和公用信道按照使用信道的方法分為：專用信道公用信道103.1.2 信道分類(續(xù)2)4、有線信道和無線信道按照信道采用傳輸媒體的不同分為有線信道 以有形的導向傳輸媒體(如雙絞線、同軸電纜、光纜)為傳輸媒體的信道。無線信道 以非導向傳輸媒體(如宇宙空間)為傳輸媒體的信道。利用現(xiàn)有信道來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸是一種既經濟又可行的方案，但必須了解現(xiàn)有信道

4、的特點，以及它對傳輸數(shù)據(jù)信號的影響和限制。11第3章：內容提綱3.1 信道概述3.2 信道容量3.3 導向傳輸媒體3.4 無線傳輸123.2 信道容量對于給定的信道環(huán)境，傳輸速率與誤碼率有何關系？或者說，在一定的誤碼率條件下，傳輸速率是否存在一個極限值？信息論證明了這個極限值的存在，并稱其為信道容量。信道容量:信道單位時間內所能傳輸信息的最大速率（b/s）133.2.1 模擬（連續(xù)）信道的信道容量香農定律指出：在信號平均功率受限的高斯白噪聲信道中，計算信道容量的理論公式為(3-1)(b/s)上式中， 是信道帶寬，以Hz為單位； 是平均信號噪聲功率比, 為信號功率， 為噪聲功率。這里的噪聲為正態(tài)

5、分布的加性高斯白噪聲。高斯白噪聲：如果一個噪聲，它的幅度分布服從高斯分布，而它的功率譜密度又是均勻分布的，則稱它為高斯白噪聲。白噪聲：指功率譜密度在整個頻域內均勻分布的噪聲。高斯噪聲：幅度分布服從高斯分布的噪聲。14功率譜密度1617183.2.1 模擬信道的信道容量(續(xù)1)香農公式的重要結論：(1)任何一條信道都有其信道容量。該公式表明了信道在B,S,N條件下的最大傳信率。若信源的傳輸速率小于信道容量，可以通過適當編碼，使得差錯率任意小，否則，無差錯傳輸是不可能的(2)信道容量與帶寬和信噪比有關。這意味著增加帶寬可以提高信道容量，從而改善通信質量。這就是常用的帶寬互換功率的方法。編碼和調制是

6、實現(xiàn)帶寬與信噪比互換的手段。(3)如果B，則信道容量 并不會趨向于無限大，而是趨于常數(shù) 。這里 為單位頻帶內的噪聲功率。(4)如考慮到信道容量是傳輸?shù)男畔⒘颗c傳輸時間之比，則香農公式可改寫為 。說明B和T之間也存在某種互換關系。 19信道容量 對于給定的信道環(huán)境，在傳輸差錯率(即誤碼率)趨向零的情況下，單位時間內可以傳輸?shù)男畔⒘??；蛘咝诺廊萘渴切诺涝趩挝粫r間里所能傳輸信息的最大速率。 CI/T 其單位是比特/秒(bit/s).20信息量與信道容量 213.2.2 數(shù)字信道的信道容量奈奎斯特認為，即使是理想信道（無噪聲、無碼間干擾），它的傳輸能力也是有限的。對于一條有限帶寬、無噪聲的理想信道信道

7、容量的計算公式(3-5)上式表明，對于給定的帶寬可以通過增加信號取值的狀態(tài)數(shù)來提高信道容量。但這將會加重接收器的負擔。也即在每個信號碼元時間內，必須從M個可能的狀態(tài)中區(qū)分出一個狀態(tài)來。同時，傳輸線上的噪聲和其他損傷也將會限制M的實際取值。22練習設一圖片約含 個像素，每個象素需16個亮度電平，并且這些亮度電平為等概率出現(xiàn)，信噪比為30dB，試計算3分鐘傳送這張圖片所需的信道帶寬。233.3 導向傳輸媒體傳輸媒體分兩大類：導向傳輸媒體和非導向傳輸媒體導向傳輸媒體 指有線媒體，電磁波被導向沿著固體媒體傳播，包括雙絞線、同軸電纜、光纜。非導向傳輸媒體 指無線媒體，電磁波在自由空間中傳播，包括短波、微

8、波、衛(wèi)星通信、紅外通信等。243.3 導向傳輸媒體(續(xù)1)無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波 調幅無線電 調頻無線電 海事無線電光纖電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動無線電 電信領域使用的電磁波的頻譜253.3.1 雙絞線把兩根互相絕緣的銅導線并排在一起，然后用規(guī)則的方法絞合(twist)起

9、來構成。絞合可減少對相鄰導線的電磁干擾。多根雙絞線再絞合成電纜狀。雙絞線既可用于模擬傳輸，也可用于數(shù)據(jù)傳輸。其通信距離一般為幾到十幾公里。帶寬依賴于線的粗細和傳輸距離。商用建筑物電信布線標準EIA/TIA-568-A規(guī)定了用于室內傳送數(shù)據(jù)的無屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線的標準。常用3類線和5類線。其主要區(qū)別在于單位長度的絞合次數(shù)不同。263.3.1 雙絞線(續(xù)1)雙絞電纜的種類UTP 無屏蔽雙絞纜FTP 屏蔽雙絞纜SFTP 屏蔽金屬箔雙絞電纜STP 屏蔽雙絞電纜273.3.1 雙絞線(續(xù)2)近端串擾(指線對間的耦合干擾)：一對導體上的信號對另一對導體上的近端產生的耦合現(xiàn)象。是衡量雙絞線性能的重要指標

10、。無論是哪種類別的線，衰減都隨頻率的升高而增大。使用更粗的導線可以降低衰減，但卻增加了導線的價格和重量。使用更大的和更精確的絞合度，就可以獲得更高的帶寬。283.3.2 同軸電纜同軸電纜是一種對地不對稱的同軸管，由一個金屬園管(外導體)和一根位于園管中心的導線(內導體)所構成。內導體采用半硬銅線，外導體采用軟銅帶或鋁帶縱包而成。內外導體間用介質填充，介質可以是空氣或聚乙烯等塑料制成的絕緣材料。 同軸電纜具有壽命長、容量大、傳輸穩(wěn)定、外界干擾小、維護方便等優(yōu)點。 293.3.2 同軸電纜(續(xù)1)同軸電纜的結構30313.3.2 同軸電纜(續(xù)2)同軸電纜的特性同軸電纜應用于較高頻率范圍時，它的一次

11、參數(shù)和二次參數(shù)可近似計算。特性阻抗 衰減常數(shù) 傳輸速度 為內導體半徑， 為外導體半徑， 是介質的相對介電常數(shù) 323.3.2 同軸電纜(續(xù)3)同軸電纜按其特性阻抗的不同，主要分為兩類：一類是基帶同軸電纜(50)。這種同軸電纜用來傳送基帶信號，其距離可達1km，傳輸速率為10Mb/s。另一類是寬帶同軸電纜(75)。這種同軸電纜可作為有線電視的標準傳輸電纜，傳送頻分復用的寬帶信號。寬帶同軸電纜用于傳送模擬信號時，其信號頻率可高達300-400MHz，而距離可達100km。 在局域網發(fā)展的初期曾廣泛地使用同軸電纜作為傳輸媒體。但隨著技術的進步，在局域網領域基本上都是采用雙絞線作為傳輸媒體。目前同軸電

12、纜主要用在有線電視網的居民小區(qū)中。同軸電纜的帶寬取決于電纜的質量。目前高質量的同軸電纜的帶寬已接近1GHz。333.3.3 光纜在通信領域，信息的傳輸速率相當于每10年提高100倍。光纖通信已成為現(xiàn)代通信技術中的一個十分重要的領域。光纖是一種新型的光波導。其結構一般是雙層或多層的同心園柱體，由纖芯、包層和護套組成。 護套包層(d125m) 纖芯(d=2-120m) 34353.3.3 光纜(續(xù)1)光纖通信的優(yōu)點：頻帶寬，容量大。 傳輸衰耗很小。在很寬的運用頻帶范圍內，因衰減與頻率無關，接收端無需采取均衡措施。抗干擾能力強，保密性好。制造原料豐富，且用料極省。體積小，重量輕，便于施工、擴容。光纖

13、通信的缺點：連接需用專用設備。目前光電接口較貴，但價格在逐年下降。363.3.3 光纜(續(xù)2)光線在光纖中的折射 纖芯（直徑只有2至120m（1 m = 106m ）高折射率的媒體） 折射角入射角 包層（低折射率的媒體）包層纖芯由于纖芯折射率大于包層的折射率，使得折射角大于入射角。當入射角足夠大時，就會引起全反射，光線重新折回纖芯，從而不斷向前傳播。373.3.3 光纜(續(xù)3)三種實用光纖多模突變光纖(又稱階躍光纖) 指光纖的纖芯和包層的折射率沿光纖的徑向分布是均勻的，而在兩者的交界面上發(fā)生突變。此類光纖的帶寬較窄，適用于小容量短距離通信。多模漸變光纖 指纖芯的折射率是其半徑r的函數(shù)n(r)，

14、沿著徑向隨r的增加而逐漸減小，直到達到包層的折射率值為止，而包層內的折射率又是均勻的。此類光纖帶寬較寬，適用于中容量中距離通信。單模光纖 指纖芯中僅傳輸一種最低模式的光波，由于纖芯直徑很小(通常為110m)，制作工藝難度大。其折射率分布屬于突變型。單模光纖的帶寬極寬，適用于大容量遠距離通信。 383.3.3 光纜(續(xù)4)實用光纖的傳輸模式393.3.3 光纜(續(xù)5)光纖通信系統(tǒng)的光源發(fā)光二極管LED 價格較低，工作溫度也較寬，使用壽命長。注入激光二極管 發(fā)光效率高，可支持較高的傳輸速率。光纖的接收端采用光敏二極管。當遇到光照射時，它會產生一個電脈沖。由于光敏二極管的典型響應時間為1ns，因而限

15、制傳輸速率在1Gb/s左右。403.3.3 光纜(續(xù)6)影響光纖傳輸質量的因素損耗特性表示光能在光纖中傳輸所受到衰減程度。(dB/km) (3-12)光纖損耗分為固有損耗和非固有損耗。固有損耗指光纖材料的性質和微觀結構引起的吸收損耗和瑞利散射損耗。非固有損耗指雜質吸收、結構不規(guī)則引起的散射和彎曲幅射損耗等。41光纖損耗與波長的關系3.3.3 光纜(續(xù)7)在光纖通信中常用的三個波段的中心分別位于0.85，1.30和1.55 m，這三個波段具有25000-30000GHz的帶寬。423.3.3 光纜(續(xù)8)頻帶特性直接影響傳輸波形的失真情況和傳輸容量。通常以兆赫千米(MHzkm)來表示。 頻帶特性

16、與光纖傳光時的色散性能有關。光纖傳輸?shù)哪Ｊ嚼碚撝赋觯汗饽苁怯扇舾赡Ｊ降碾姶挪▊魉偷模煌Ｊ降碾姶挪ㄔ诠饫w中的傳送速度是不同的。這種傳送速度隨模式、波長或材料變化的性質稱為光纖的色散特性。色散有兩種：模間色散和模內色散。多模光纖中兩種色散都有，但以模間色散為主。單模光纖只存在模內色散。色散對傳輸質量的影響體現(xiàn)在傳輸波形的畸變(時延差和脈沖展寬) 。433.3.3 光纜(續(xù)9)除上述三種導向傳輸媒體外，20世紀初曾采用架空明線(銅線和鋁線)。其優(yōu)點是線路損耗低，架設簡單。缺點是對外界噪聲和干擾較敏感，易受自然條件影響和人為破壞。目前，許多國家都已停止使用，我國也只在農村或邊遠地區(qū)采用，市內明線已

17、被雙絞電纜所取代，長途線路則讓位于同軸電纜或光纜。44第3.4節(jié)：無線傳輸無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波 調幅無線電 調頻無線電 海事無線電光纖電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動無線電 電信領域使用的電磁波的頻譜45預備知識(一)長波(包括超長波)是指頻率為300kHz以下的無線電波。

18、中波是指頻率為300kHz3MHz的無線電波。 短波是指頻率為330MHz的無線電波。 超短波是指波長為110m(頻率為30300MHz)的無線電波。微波：波長為1mm1m，（300MHz300GHZ）46一個有用的公式 波長波速 / 頻率Or47預備知識（二）大氣層 根據(jù)各層大氣的不同特點（如溫度、成分及電離程度等），從地面開始依次分為對流層：其厚度在地球兩極上空為8公里，在赤道上空為17公里，是大氣中最稠密的一層。 平流層：對流層上面，直到高于海平面50公里這一層 中間層：平流層以上，到離地球表面85公里 熱層（電離層）：中間層以上，到離地球表面500公里， 外大氣層：熱層頂以上是外大氣層

19、，延伸至距地球表面1000公里處。 。 48經過空中電離層的反射或折射后返回地面的無線電波叫天波。沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波叫地波，又叫表面波。 49導向傳輸媒體的不足：施工困難、路遠代價大，無動中通。利用自由空間的非導向傳輸媒體，是以自由空間為傳輸電磁波的手段，通常稱為“無線傳輸”。特別是移動通信方式適用于信息時代的通信需要。無線傳輸使用的工作頻段很廣，目前所用的有無線電、微波、紅外線以及可見光幾個頻段(見圖3-2)。503.4.1 短波傳輸短波是指以波長為100m10m(或頻率為330MHz)的電磁波。實用短波是1.530MHz。短波既可沿地球表面以地波形式傳播，也能以天波的形式靠大氣層中的電離

20、層反射傳播。 電離層是離地面高度60450km，受太陽紫外線和X射線作用而存在的由離子、自由電子和中性分子、原子組成的一個區(qū)域。據(jù)實測，電離層由環(huán)繞地球處于不同高度的四個導電層組成：D、E、F1和F2。對短波傳輸起主要作用的是F層，且選用夜間工作頻率低于白天的工作頻率。513.4.1 短波傳輸(續(xù)1)電離層的構成52關鍵因素： 電子密度Ne，電波頻率f幾個概念： 相對介電常數(shù) 折射率 53電離層對無線電波有吸收作用，當電波進入電離層后，電離層內的自由電子受到電波的作用產生運動，與氣體分子發(fā)生碰撞并消耗能量。這個能量是電波供給的，也即電波通過電離層時要消耗能量，這種現(xiàn)象稱為電離層對電波的吸收。電

21、離層對電波吸收作用的大小上要決定于電子密度和無線電波的頻率，工作頻率越低、電離層密度越大，吸收作用也就越大。所以從晝夜來說白天比夜問吸收大；從季節(jié)來說夏季比冬季吸收大。 54 擾亂 X射線：突發(fā)電離層騷擾太陽活躍時期強烈的耀斑發(fā)生時硬X射線會射擊到地球。這些射線可以一直穿透到D層，在這里迅速導致大量自由電子，這些電子吸收高頻（3-30MHz）電波，導致無線電中斷。與此同時及低頻（3-30kHz）會被D層（而不是被E層）反射（一般D層吸收這些信號）。X射線結束后D層電子迅速被捕獲，無線電中斷很快就會結束，信號恢復。 質子：極冠吸收耀斑同時也釋放高能質子。這些質子在耀斑爆發(fā)后15分鐘至2小時內到達

22、地球。這些質子沿地球磁場線螺旋在磁極附近撞擊地球大氣層，提高D層和E層的電離。極冠吸收可以持續(xù)一小時至數(shù)日，平均持續(xù)24至36小時。 地磁風暴地磁風暴是地球磁場暫時的、劇烈的騷擾。地磁風暴時F2層非常不穩(wěn)定，會分裂甚至完全消失。 在極地附近會有極光產生。 553.4.1 短波傳輸(續(xù)2)衡量短波通信的指標是通信質量和可通率。通信質量對不同的傳輸對象不同，如模擬通信用輸出信噪比，而數(shù)字通信則用差錯率。可通率(又稱線路利用率)指通信線路接收端的信噪比高于可接受的最低信噪比的時間百分比。如何正確選擇短波通信頻率？在一定的電離層條件下，存在一個最高可用頻率MUF(指實際通信中能被電離層反射回地面的電波

23、最高頻率)。(3-15)( 0)( 0)入射角臨界頻率563.4.1 短波傳輸(續(xù)3)MUF是電波返回地面或剛穿出電離層的臨界值?？紤]電離層結構的變化和保證長期穩(wěn)定接收，實際選用的短波工作頻率是FOT=(85%)MUF。此時可通率達90%。57多徑傳播 短波電波通過若干條路徑或者不同的傳播模式由發(fā)信點到達收信點的長度不同，而引起由發(fā)信點到達收信點的時間不同的現(xiàn)象。多徑時散 指不同路徑的時延差。它與路徑長度、工作頻率、晝夜、季節(jié)等因素有關。583.4.1 短波傳輸(續(xù)4)引起多徑時散的幾種主要因素 593.4.1 短波傳輸(續(xù)5)衰落 指在短波傳輸過程中，收信電平出現(xiàn)忽高忽低隨機變化的現(xiàn)象。衰落

24、按其持續(xù)時間的長短分為快衰落(信號起伏持續(xù)時間僅幾分之一秒)與慢衰落(持續(xù)時間可達一小時或更長 )。短波通信的主要缺點：是可靠性低、通信質量差。優(yōu)點：但值得注意的是進行遠距離通信僅需要不大的發(fā)射功率和適中的設備費用，且具有抗毀性強的中繼系統(tǒng)(指電離層)，因而它在軍事通信和移動通信中有著重要的實用價值。 603.4.2 地面微波微波 指在對流層的視距范圍內，以波長為1m1mm(或頻率為300MHz300GHz)的電磁波進行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。61對流層：位于大氣的最低層，集中了約75的大氣質量和90以上的水汽質量。其下界與地面相接，上界高度隨地理緯度和季節(jié)而變化。在低緯度地區(qū)平均高度為171

25、8公里，在中緯度地區(qū)平均為1012公里，極地平均為89公里，并且夏季高于冬季。射頻：在電磁波頻率低于100khz時，電磁波會被地表吸收，不能形成有效的傳輸，但電磁波頻率高于100khz時，電磁波可以在空氣中傳播，并經大氣層外緣的電離層反射，形成遠距離傳輸能力，我們把具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻，英文縮寫：RF 62視距傳播 電波沿直線傳播的方式稱為視距傳播。 注：微波只能進行視距傳播,因為微波信號沒有繞射功能,所以兩個微波天線只能在可視,即中間無物體遮擋的情況下才能正常接收。 非視距傳播 當移動臺（MS）與基站（BS）之間的直射路徑被障礙物擋住后，無線電波只能在經過反射和衍射后到達接

26、收端，此時測量到的數(shù)據(jù)，如到達時間、時間差、入射角度等，將不能正確反映發(fā)送端與接受端的真實距離，這種現(xiàn)象被稱為非視距傳播（NLOS）。 633.4.2 地面微波(續(xù)1)微波通信的優(yōu)缺點優(yōu)點：頻帶寬、容量大。受外界干擾小，可靠性和穩(wěn)定性好。通信效果較好。具有較大的靈活性。投資省、見效快。 缺點：中繼站選點較復雜，對施工、維護帶來不便。易受自然環(huán)境的影響。屬于暴露式通信，易被截獲竊聽，通信保密性差。643.4.2 地面微波(續(xù)2)地面微波傳輸采用多路復用的工作方式，且工作于射頻的微波頻段(常用140GHz)。因受地形和天線高度的限制，兩通信站之間的距離一般在4060km。遠距離通信則采用中繼方式。

27、因此，多路復用、射頻工作和中繼接力是地面微波傳輸?shù)娜齻€最基本的工作特點。視距傳播的兩個中繼站天線之間的最大距離d(km) (3-16)調整系數(shù)，經驗值為4/365例1：若某電視臺需要向90Km遠的電視觀眾發(fā)送電視信號，試問電視臺的天線應設多高？66例2：如果發(fā)射端的發(fā)送天線是100m，接收端暫時沒有豎立天線，試問兩各天線間的最大視距傳輸距離是多大？若接收端天線10m，傳播距離保持不變，發(fā)射天線高度應為多少？673.4.2 地面微波(續(xù)3) 電波在自由空間中的傳播自由空間是指具有理想均勻介質的空間，其相對介電常數(shù) 。電波在這種空間中傳播，不會產生阻擋、反射、折射、吸收及散射等現(xiàn)象。電波在自由空間

28、的傳播損耗為(3-20)683.4.2 地面微波(續(xù)4) 地形對電波傳播的影響地形對微波傳播帶來的影響主要表現(xiàn)在電波的反射、繞射和地面散射等方面。 障礙物對電波傳播的影響 根據(jù)電磁波波動性理論的惠更斯原理，利用菲涅爾區(qū)的概念可以解釋電波的反射、繞射等現(xiàn)象。在自由空間里，收信點接收的能量是各菲涅爾區(qū)能量相互干涉的結果。在實際的微波線路中，存在障礙物阻擋電波傳播，而造成阻擋損耗V(dB)。此時，實際的接收電平應是自由空間條件下的接收電平減去阻擋損耗。 69菲涅爾區(qū)：從發(fā)射機到接收機傳播路徑上，有直射波和反射波，在直射波下面的橢圓形區(qū)叫做菲涅爾區(qū)。703.4.2 地面微波(續(xù)5) 平坦地形對電波的反

29、射 處于平坦地形的兩通信點，此時收信點收到的是直射波和滿足反射條件的地面反射波。用幾何方法可求得此合成場強的有效值為 (3-26) 當考慮平坦地形對電波的反射影響時，實際接收電平應是自由空間條件下求得的接收電平減去反射損耗V(dB)。 713.4.2 地面微波(續(xù)6) 對流層大氣折射對電波傳播的影響對流層是指地面以上大約10km范圍內的低空大氣層。對流層對電波傳播的影響，主要表現(xiàn)在氣體分子對電波的共振吸收、雨霧中水滴對電波的散射損耗，以及對流層結構的不均勻性使電波產生折射、反射、散射等現(xiàn)象，其中尤以大氣折射的影響最為顯著?？紤]到大氣折射使電波傳播軌跡產生彎曲，其結果造成折射衰減V(dB)。因此

30、，實際接收電平應是自由空間條件下求得的接收電平減去折射損耗V(dB) 。723.4.2 地面微波(續(xù)7)不同大氣折射的電波傳播軌跡 等效地球半徑：在傳播的計算中，為了能用直線來代替由于對流層折射而導致彎曲的無線電射線，當假定大氣折射率的垂直梯度是一個常數(shù)時所定義的地球半徑。 733.4.2 地面微波(續(xù)8) 地面微波在對流層傳播中的衰落 地面微波在對流層傳播，因受到對流、平流、湍流及雨、霧、雪等因素的影響，再加上少量的地面反射波，會使收信點的場強產生隨機性的起伏變化(衰落)。引起衰落的原因是多方面的，但其主要原因還在于氣象條件的變化和地面效應的影響。地面微波在對流層中的衰耗包括： 吸收衰耗?；?/p>

31、于任何物質的分子都是由具有固有諧振頻率的帶電粒子所組成(圖3-18)。 743.4.2 地面微波(續(xù)9) 雨霧引起的散射衰耗。雨霧中的水滴表面對電波的散射會引起散射衰耗。這種衰耗隨波長的縮短，雨霧量的增大而增加(圖3-19) K型衰落。這是一種多徑傳播引起的干涉型衰落。其衰落深度隨時間而變化。K型衰落除地面效應外，大氣中有時會出現(xiàn)大氣折射率的突變層，從而使電波產生反射或散射，造成電波的多徑傳播。還有地面上空的溫度受晝夜、季節(jié)等影響也會周期性地構成大氣逆變層，出現(xiàn)超折射現(xiàn)象，此時也極易發(fā)生電波的多徑傳播。 753.4.2 地面微波(續(xù)10) 湍流引起的散射衰落。對流層中往往有一些具有不同溫度、濕度和壓強的空氣團(低空氣團的大小一般在60m以下)作無規(guī)則地漩渦運動，這就是大氣湍流。當電波穿過這些氣團時，因使其中的水分子受到激勵引起電波向四周散射，形成了散射衰落。這種衰落持續(xù)時間較短，一般不會中斷通信。為了對付上述衰落現(xiàn)象對微波通信帶來的影響，除了提高發(fā)射功率