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标题: 微波无线传输干扰原理 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2013-11-7 23:35 标题: 微波无线传输干扰原理

关键字：视频传输电磁干扰监控
随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受。微度数字无线图像传输作为一个特殊使用方式也逐渐被广大用户看好。其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线传输方式，建立被监控点和监控中心之间的连接。微度无线监控技术已经在现代化交通、运输、水利、航运、铁路、治安、消防、边防检查站、森林防火、公园、景区、厂区、小区、等领域得到了广泛的应用，可将监控点的图像、声音、控制、报警、管理等通过无线方式实时传输至几十公里外的地方。
1、地面对微波传播的影响

地面对电波传播的影响，其中包括有两个方面，一是地面的电特性，二是地球表面的物理结构，包括地形起伏、植物和任意尺寸的人造结构等。地面的电特性可以用三个参量――磁导率、介电系数和电导率来表示，他们对地面波的传播特性有很大的影响。但在微波视距传播中，天线都是高架的，可以完全忽略地面波成分，地质情况仅影响地面反射波的复合相位。所以说，相对而言，地面的几何结构的影响则是主要的。

2、什么是电波的视线距离

由于地球是球形，凸起的地表面会挡住视线。视线所能到达的最远距离称为视线距离。视线距离是决定于收发天线的架设高度的。天线架设越高，视线距离越远，因此在实际通信中，应尽量利用地形、地物把天线适当架高。由于地面是球形的，当电波传播的距离不同时，其情况也不相同。我们通常依据接收点离开发散天线的距离分成三个区域，即亮区，阴影区和半阴影区。

3、地面反射的影响

在视距传播方式中，收发两点之间除有直射波外，还经常存在着经由地面反射或散射后而到达接收点的反射波获散射波。

地表面的菲涅尔区：若天线的架设高度比波长大得多，而且地面又可视为无限大的理想导体时，则地面的影响可以用镜像法来进行分析。在镜像天线和接收点之间电波传播的主要空间通道，就是一个以这两点为焦点的椭球体，该椭球体与地面相交处形成一个以椭球为边界的地区。只有这一地区的反射才具有重要意义，而在这一地区范围以外所产生的反射或散射在接收点均不产生显著的影响。这一地区就称为反射地面上的有效反射区。工程上常把第一菲涅尔区视为对传播起主要作用的区域，因此可以得出相应的地面上小反射区的大小。

3.1、光滑地平面上的反射

当电波在传播过程中遇到两种不同媒质的光滑界面，而界面的尺寸又比波长达很多时，就会发生镜面反射。实际天线辐射的是球面波，但当波源与反射区相距很远时，到达反射区的电波可视为平面波，因而可以用平面波的反射定律。

通信距离较近时，可以不考虑球形地面的影响，而把地面看成是平面地。电波在光滑平面地上传播的主要特点是直射波和地面反射波在接收点处形成干涉场。

3.2、光滑球面地上的反射

当通信距离较大时，地面上有效反射区的范围也相应增大，这时就不能再视地面为平面而必须考虑地球的曲率的影响，其一是在利用折射波和反射波干涉的概念计算接收点场强时，不能利用式4-17计算，因为这一公式是根据平面地上的反射情况推导出来的，而在球面地上直射波和反射波的波程差与平面地时不同，其次是电波在球面上反射时有扩散作用，因此必须考虑由此引起的电场强度的变化。

4、粗糙不平地面上的反射

实际地面都是起伏不平的，光滑地面是不存在的，所谓镜面反射只是一种理想情况，但是，从地面的起伏情况对电波传播的影响程度来看，波长与地面起伏高度之比则具有决定性的意义，例如，起伏高度为几百米的丘陵地带，对超长波来说可以认为是十分平坦的地面。但对分米波特别是厘米波来说，即是地面有一位小的起伏，它就能与波长向比拟，而对电波传播产生重大的影响，因此，我们必须首先明确地面尚可视为光滑地面的标准，若地面严重凹凸不平，则粗糙地面对电波的反射不再是几何光学的镜面反射，而是向各个方向漫反射，这种漫反射的反射波能量发散到各个方向，其作用相当于反射系数降低。如果地面非常粗糙，则可忽略反射波，除了很少例外，实际地面对电波的反射均属于半散射情况，既有镜面反射的成份又有漫反射的成分。地面越粗糙，波长越短，则漫反射的成分越突出，镜面反射的成分越弱。在相同的条件下，颠簸的投射角越小，则镜反射成分越强。

实际上，影响反射系数大小的因素是多方面的，不仅地面的起伏高度影响反射稀疏，而且这种起伏分布的疏密程度和地面电参数也影响着反射系数；对于不同的极化波，反射系数也不一样。

只有很平的地面才接近于镜面反射；地面上生长的各种植物，一般使镜面反射系数下降；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。

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