书籍介绍

无线电波传播——原理与应用简介

第1章　绪论　1
1.1　电磁波的发现　1
1.2　电磁频谱与无线电频谱　2
1.3　无线电波的属性与传播效应　4
1.4　无线电波的应用与无线电通信业务　7
1.5　无线电通信系统的设计与无线电兼容分析　8

第2章　电磁场理论基础　10
2.1　麦克斯韦方程组　10
2.2　电磁场波动方程　11
2.3　波动方程的解　12
2.3.1　平面波、球面波、等相面　12
2.3.2　波速、相对介电常数、波长、周期　13
2.4　自由空间传播　14
2.4.1　自由空间　14
2.4.2　自由空间接收点功率通量密度　15
2.4.3　自由空间接收场强　15
2.4.4　自由空间接收电平　16
2.5　费涅尔区和费涅尔半径　16
2.6　电磁波的极化　18
2.6.1　椭圆极化波　19
2.6.2　圆极化波　19
2.6.3　线极化波　19
参考文献　20

第3章　无线电波传播环境：无线电气象与地面电磁特性　21
3.1　地球大气、地面与无线电波传播　21
3.1.1　对流层　21
3.1.2　同温层(平流层)　22
3.1.3　电离层　22
3.1.4　下贴面　22
3.2　无线电气象研究的一般内容　23
3.3　对流层气象的统计特性　23
3.3.1　温度　23
3.3.2　气压　24
3.3.3　湿度　24
3.4　折射指数与折射率、修正折射指数与修正折射率　25
3.5　折射率沿高度的分布模型　26
3.5.1　国际折射率参考模型　26
3.5.2　中国折射率参考模型　26
3.6　近地面折射率梯度模型　26
3.7　中国大陆地区无线电气候的特征[2、8、10]　27
3.8　降雨特性　28
3.9　云、雾特性[2]　29
3.10　沙暴和沙尘特性[2]　29
3.11　地面一般特性　30
3.11.1　陆地地形分类　30
3.11.2　陆地环境和地貌分类　30
3.11.3　海面分类　31
3.12　地面电气特性　31
参考文献　33

第4章　大气折射　34
4.1　准均匀介质与射线　34
4.2　无线电波在球面分层大气中的折射[1、2、3、4、5]　35
4.2.1　球面分层大气中的斯奈尔定律　35
4.2.2　射线描迹　35
4.2.3　射线弯曲　36
4.2.4　波速、时延、无线电距离　37
4.2.5　多普勒频移误差　37
4.3　大气折射的近似计算　38
4.4　球面分层大气中的射线曲率和曲率半径　39
4.5　等效球面地球及其应用限制[4]　40
4.5.1　球面分层均匀线性大气　40
4.5.2　等效地球半径和等效地球半径因子　40
4.5.3　等效球面地球的应用限制　42
4.6　等效平面地球及其应用限制[4]　42
4.6.1　等效平面地球　42
4.6.2　等效平面地球的射线曲率和曲率半径　43
4.6.3　等效平面地球法的应用限制　44
4.7　不同大气状态下的射线与等效地面　44
4.7.1　真实地球上球面分层线性大气中的射线　44
4.7.2　等效球面地球上均匀大气中的射线　45
4.7.3　等效平面地球上平面分层线性大气中的射线　46
参考文献　47

第5章　地面反射　49
5.1　镜反射和漫反射　49
5.2　地反射的几何参数　51
5.2.1　等效反射平面与等效高度　52
5.2.2　地反射线的掠射角　52
5.2.3　地反射射线的出射角和到达角　53
5.2.4　直接射线的出射角和到达角　53
5.3　反射点的位置和反射面的费涅尔区　53
5.4　费涅尔反射系数　55
5.5　球面反射的扩散系数　57
5.6　等效反射系数、有效反射系数与反射损耗　58
5.6.1　等效反射系数　58
5.6.2　有效反射系数　59
5.6.3　场的叠加、相干和非相干　60
5.6.4　地反射线和直接射线之间的程差与时延　60
5.6.5　地反射损耗　61
参考文献　61

第6章　地面障碍物的绕射[1]　62
6.1　地形、地面覆盖物对无线电波的阻挡　62
6.2　站点的地理位置、地形剖面与地球凸起　63
6.3　传播电路余隙与电路的几何参数　64
6.3.1　电路距离　64
6.3.2　电路的方位角　65
6.3.3　电路余隙　65
6.3.4　相对电路余隙　66
6.4　半无限吸收屏绕射场的波动解　67
6.4.1　半无限吸收屏绕射的波动解[1]　67
6.4.2　必要的电路余隙　69
6.4.3　半无限吸收屏绕射损耗的近似表达式　70
6.4.4　半无限吸收屏绕射损耗的线性表达式　70
6.5　半无限导体屏绕射的谱理论[4、5、1]　71
6.5.1　半无限导体屏绕射的求解　71
6.5.2　半无限导体屏绕射场解的物理意义　73
6.5.3　半无限导体屏绕射场在反射边界和阴影边界的连续性　73
6.5.4　半无限导体屏绕射场的几何光学解　74
6.6　地面电路半无限屏绕射场的几何光学解[1]　75
6.6.1　地面电路半无限屏绕射场的几何光学解　75
6.6.2　几何光学解与波动解的一致性[1]　77
6.6.3　几何光学解与波动解近似公式的一致性[13]　78
6.6.4　几何光学近似条件的定量表达[13]　79
6.7　地面电路多屏绕射场和绕射损耗的几何光学解[13]　80
6.7.1　二屏绕射损耗的几何光学解　80
6.7.2　三屏绕射损耗的几何光学解　81
6.7.3　多屏绕射损耗的几何光学解　82
6.8　地面电路多障碍屏绕射直观处理方法与几何光学解　83
6.9　光滑球面绕射损耗的计算及其他形状的障碍物　85
6.10　绕射损耗的经验预测模型[1、11、12]　86
6.10.1　实用的绕射障碍物分类　86
6.10.2　绕射损耗的实验测试方法　87
6.10.3　损耗-高度曲线与绕射损耗曲线　88
6.10.4　经验的绕射损耗预测模型　89
参考文献　90

第7章　大气气体吸收损耗　92
7.1　大气成分　92
7.2　大气吸收的物理过程　93
7.3　氧气吸收　95
7.4　水汽吸收　97
参考文献　98

第8章　无线电波传播的概率统计理论　99
8.1　随机变量与统计规律　99
8.2　均匀分布　101
8.3　二项式分布　102
8.4　正态分布　103
8.5　瑞利分布　105
8.5.1　场强幅度的分布　105
8.5.2　接收电平的概率分布　107
8.5.3　衰落深度的概率分布　108
8.6　Nakagami-Rice分布(I0分布)　109
8.7　Nakagami分布与伽马分布　111
8.7.1　以分贝表示的接收电平的分布　111
8.7.2　接收点场强的概率分布　112
8.7.3　相对接收功率的概率分布：伽马分布　113
8.7.4　单边高斯分布与麦克斯韦分布　114
8.8　概率统计与直方图　115
参考文献　116

第9章　接收信号的衰落　117
9.1　衰落与通信可靠度　117
9.2　衰落的基本概念　119
9.2.1　衰落的特性参数　119
9.2.2　衰落的机理　123
9.2.3　衰落的统计描述　124
9.3　绕射衰落　124
9.4　地反射衰落及其克服办法　126
9.5　多径衰落　127
9.5.1　固定和移动通信中的多径衰落　127
9.5.2　多径传播时的传输函数与多径时延　128
9.5.3　平衰落储备与净衰落储备　129
9.6　克服衰落影响的措施　129
9.6.1　空间分集　130
9.6.2　频率分集　131
9.6.3　自适应均衡技术　131
参考文献　131

第10章　自由空间与地反射理论传播模型　133
10.1　自由空间传播模型[1]　133
10.2　地面反射理论传播模型[1]　134
10.2.1　反射点离发射站和接收站的水平距离　134
10.2.2　入射线和地反射线的作图　136
10.2.3　地面反射区的第一费涅尔椭圆　136
10.2.4　地面反射系数　137
10.2.5　地反射损耗　138
10.3　平地模型　139
10.3.1　理想平地模型　139
10.3.2　修正平地模型(BULIN-GTON模型)[3]　139
10.4　精确的二射线模型[1]　140
10.5　理想光滑平坦地面的理论传播模型　142
参考文献　143

第11章　绕射损耗预测模型　144
11.1　刃峰绕射模型　144
11.2　球形地面绕射模型　146
11.2.1　球面地球绕射损耗的近似表达式　146
11.2.2　计算距离项　146
11.2.3　天线高度增益项　147
11.3　圆柱形障碍的绕射损耗　148
11.4　双孤立刃型障碍绕射损耗　148
11.4.1　交替法　149
11.4.2　主障碍法　150
11.5　UTD劈形障碍绕射损耗预测模型　150
11.6　经验绕射损耗预测模型[1、8、9、10、11、12]　153
参考文献　154

第12章　大气吸收与散射损耗预测模型　156
12.1　地面电路大气吸收模型　156
12.2　地空电路大气吸收模型　157
12.3　对流层散射损耗预测模型　158
12.3.1　对流层散射基本传输损耗　159
12.3.2　气象参数和大气结构参数　159
12.3.3　散射角(电路角距离)计算　160
12.3.4　与公共散射体积高度相关的损耗　160
12.3.5　时间变换因子　161
12.3.6　天线口径与介质耦合损耗　161
12.3.7　气候区的选择　161
参考文献　163

第13章　降雨与云雾衰减预测模型　164
13.1　地面电路雨衰减　164
13.1.1　地面电路0.01%时间被超过的雨衰减　164
13.1.2　地面电路%时间被超过的雨衰减　165
13.2　地空电路雨衰减　165
13.2.1　地空电路0.01%时间被超过的雨衰减　166
13.2.2　地空电路p%时间被超过的雨衰减　167
13.3　云、雾衰减预测模型[1、5]　168
13.3.1　云、雾物理模型　168
13.3.2　云、雾衰减率　169
13.3.3　云、雾衰减预测模型　170
参考文献　170

第14章　移动通信传播损耗统计预测模型　172
14.1　Okumura-Hata传播模型　172
14.2　ITU传播模型　174
14.3　COST 231模型　176
14.3.1　模型基本参数的定义　176
14.3.2　视距情况的基本传输损耗　177
14.3.3　非视距情况的基本传输损耗　177
14.3.4　本模型的适用条件　178
14.3.5　各项参数的影响　178
14.3.6　试算数据与结果　182
14.4　COST 231-HATA模型[6、9]　183
14.5　Egli模型　184
14.6　ITU-R REC.P.370和ITU-R REC.P.529模型　184
14.7　Lee(李建业)宏蜂窝模型　186
参考文献　187

第15章　移动通信传播损耗本地化统计
模型[1]　188
15.1　决定性模型与统计模型　188
15.2　基本模型的选择　188
15.3　路测实施与测试数据结构　190
15.4　传播模型的本地化　190
15.5　最小二乘法　191
参考文献　192

第16章　微小区与室内传播预测模型　194
16.1　ITU-R微蜂窝传播模型　194
16.1.1　视距传播模型　195
16.1.2　越过屋顶的非视距传播模型　197
16.1.3　拐过街角的非视距传播模型　199
16.1.4　默认值　200
16.2　一个新的微微蜂窝视距传播模型[6]　201
16.2.1　多个传播模型的比较与结论　201
16.2.2　室外视距传播模型的建立　203
16.2.3　新模型与其他模型的比较　204
16.3　Lee微蜂窝传播预测模型　204
16.4　室内传播模型　205
16.4.1　ITU-R室内传播模型　205
16.4.2　Keenan-Motley模型　206
16.5　建筑物与人体的影响　207
16.5.1　建筑物外墙的穿透损耗　207
16.5.2　建筑物内墙的穿透损耗　207
16.5.3　管道衰减[15]　207
16.5.4　街道走向修正　208
16.5.5　人体损耗　209
参考文献　209

第17章　地面固定和移动通信衰落预测模型　211
17.1　地面固定业务多径衰落预测模型　211
17.1.1　反射电路的衰落深度预测[3]　212
17.1.2　无地反射电路的衰落深度预测　214
17.1.3　正常基本传输损耗与正常接收电平　214
17.1.4　衰落储备预测　215
17.2　移动通信衰落预测模型　215
17.3　地空电路上电离层传播引起的衰落　216
17.3.1　电离层传播效应　216
17.3.2　地空电路几何参数　217
17.3.3　电离层闪烁衰落预测模型　218
参考文献　221

第18章　航空移动、海上移动与雷达定位业务传播预测模型　222
18.1　航空移动业务传播预测模型　222
18.1.1　传播模型　222
18.1.2　主要已知参数　222
18.1.3　基本传输损耗数据与曲线　223
18.1.4　基本传输损耗数据表　224
18.1.5　查数据表　225
18.1.6　基本传输损耗内插值　226
18.1.7　场强与基本传输损耗　227
18.1.8　软件逻辑流程框图　227
附：航空移动业务基本传输损耗数据表　228
18.2　海上移动业务传播预测模型　235
18.2.1　传播模型　235
18.2.2　需要输入的参数　235
18.2.3　基本传输损耗数据与曲线　237
18.2.4　数据表　238
18.2.5　电路距离与方位角　239
18.2.6　查表与内插求场强　239
18.2.7　时间内插　240
18.2.8　气候、移动台天线高度和地点百分数等修正项计算　240
附：海上移动业务场强数据表　242
18.3　雷达定位业务自由空间传播模型　250
参考文献　251

第19章　无线广播业务传播预测模型　252
19.1　30～1000MHz广播业务传播模型　252
19.1.1　输入参数　252
19.1.2　做数据表　253
19.1.3　电路距离计算　254
19.1.4　距离与高度内插　254
19.1.5　场强的时间内插　255
19.1.6　各修正项的计算　255
19.1.7　地点百分数修正项　257
19.1.8　计算场强　258
附录19-1：3～1000MHz广播场强数据表　259
19.2　1～3GHz广播业务传播模型[3]　264
19.2.1　输入参数　264
19.2.2　电路距离和方位角计算　266
19.2.3　参考场强查表　266
19.2.4　距离内插与地形余隙角修正　266
19.2.5　T%时间的场强　267
19.2.6　L%地点的场强　268
19.2.7　基本传输损耗　268
19.2.8　真实场强　268
附录19-2：1～3GHz广播业务场强数据表　268
参考文献　274

第20章　卫星通信业务传播预测模型　275
20.1　地空通信中的对流层传播效应模型[1]　275
20.1.1　参数定义　276
20.1.2　地空电路的几何参数：仰角、方位角、电路
距离　276
20.1.3　对流层闪烁衰落　277
20.1.4　波束扩散损耗　278
20.1.5　站址分集改善系数与分集增益　279
20.2　卫星海上移动业务中的海面反射引起的衰落　280
20.3　卫星航空移动业务中地面与水面反射引起的衰落　283
20.4　卫星陆地移动业务中地面树木和建筑物的遮蔽效应　285
20.4.1　路边树遮蔽传播模型　285
20.4.2　路边建筑物遮蔽传播模型　287
20.4.3　手持终端的用户身体阻挡　289
20.4.4　地形引起的多径衰落模型　290
20.4.5　混合传播条件的衰落统计模型　292
20.5　当地局部环境的影响　294
20.5.1　建筑物进入损耗　294
20.5.2　汽车进入损耗　295
参考文献　295

中英文名词对照表　296