毕业论文

打赏
当前位置: 毕业论文 > 电子通信 >

5mm波段大气传播特性的研究+文献综述(5)

时间:2017-05-12 17:21来源:毕业论文
2 晴空大气衰减特性研究 5mm波段电波穿过大气时,大气中水汽和氧气分子会吸收电波能量而产生能级跃迁,从而引起电波衰减。水汽分子具有固定的点偶极


2 晴空大气衰减特性研究
    5mm波段电波穿过大气时,大气中水汽和氧气分子会吸收电波能量而产生能级跃迁,从而引起电波衰减。水汽分子具有固定的点偶极子,氧气分子具有固定的磁偶极子,它们都具有固定的频率,当电波频率与其固有的谐振频率相同时,就会产生强烈的吸收,从而使得毫米波电波产生衰减。对于5mm波段,氧分子吸收峰为60GHz,水汽分子的吸收峰为22GHz和183GHz,在5mm波段水汽吸收没有峰值。气体衰减主要受到频率,水蒸气浓度和天线仰角的影响。在无线电传播中,气体吸收可以看作为一个常量,和降雨等引起的衰减相比,大气吸收衰减是一个缓慢的过程。
    大气吸收是电波传播时连续发生的,所以首先应确定衰减率,然后再按衰减率的积分确定整个传播路径上的衰减。
2.1 接地面水平路径上的衰减
    近地面水平路径上的衰减是由于氧气吸收和水汽吸收产生的,记氧气的衰减系数为 ,水汽的衰减系数为 。由于氧气衰减率和水汽衰减率在整个积分路径上为常数。所以求衰减率的积分,总路径上的衰减为:  (2.1.1)
式中,d为卫星系统到地面的距离(km)。
    我们要计算大气衰减,就得利用合适的模型,分别得出水汽吸收衰减系数和氧气吸收系数。大气衰减就是由氧气吸收衰减和水汽吸收衰减组成的。
2.1.1 水汽的吸收
1. MPM模型(毫米波传播模型)[1]
    这种模型可适用于高至1000GHz的频率,所以在5mm波段(50GHz~70GHz)是完全适用的。对于这种模型,水汽的吸收系数为 为:
                 ,           (2.1.2)
其中 是水汽的折射率的虚部,可分解为:
                            (2.1.3)
上式右边的求和是对表2.1.1的水汽谱线进行的, 是经验修正项,它表述了频谱的连续部分且部分的考虑了来自1到30GHz间非常强的谱线的贡献。F是VanVleck-Weisskopf函数[6]
                               (2.1.4)
强度S和半宽度γ由下面式子给出
式中p是干燥空气的压强(p=1013hPa=1.013*10E5),e是水汽压强,0摄氏度情况下的水汽压强为0.6082KPa(=608.2Pa)。大气总的压强为P=p+e 。压强以帕表示,频率单位为赫。表2.1.1给出了各种频率下谱线的系数 , , 的值。 项由下式给出
                表2.1.1  300GHz以下空气中水汽谱线参数[3]
 (GHz)     (Hz/Pa)          (Hz/Pa)
22.23508    0.1090    2.143    27.84 E3
67.813960    0.0011    8.730    27.60 E3
119.995940    0.0007    8.347    27.00 E3
183.310117    2.3000    0.653    28.35 E3
321.225644    0.0464    6.156    21.40 E3

2 .CCIR和Gibbins模型[4]
这些模型主要用于接近海平面的地面传播,没有给出吸收系数随温度和压强而变化的情况,所以在实用中受到一些限制。
CCIR模型[5]:对于总压强为1013毫巴,温度为15摄氏度
 ,                                        (2.1.8) 5mm波段大气传播特性的研究+文献综述(5):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_6861.html
------分隔线----------------------------
推荐内容