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对空无线通信导航信道中的多径衰落研究

作　者: 郭日峰
导　师: 雷振亚；史小鸣
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 多径衰落地球半径因数K 发散因数D 反射系数(R ˉ) 菲涅耳区
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在地空无线战术通信与导航系统的研发和地面台站安装过程中,无线电波空间传播时的多径衰落现象是一个必须认真分析处理的重要环节。因为无线电波的多径传播在远场会造成一系列衰落区,从而影响甚至严重影响系统性能。多径衰落区的形成与分布,与多个因素有关,如地面台海拔高度、天线架设局地相对高度、大气折射率以及天线附近大地电参数等。对这些参数综合计算以估计远场实际场强分布,是一个非常繁琐的过程,涉及诸如地球半径因数K、发散因数D、反射系数、波程差θ、地面增益因数g(θ)等参数的计算和估计。构造一个对影响多径衰落诸因素快速综合评估的计算工具,对于系统研发、实际台址的选择,以及对已建台站无线电信号覆盖特性的诊断,具有重要的指导意义和很强的工程实用性。本论文介绍了无线电波在自由空间传播的基本概念和特性,分析了造成多径衰落的原因；对分析多径衰落所必须了解的因素：地球半径因数K、发散因数D、反射系数、波程差e、地面增益因数g(e)等进行了论述并给出其解析表达式,为后面对多径衰落的分析奠定基础。论文还介绍了天线辐射场与大地相互作用的过程,引出了零区数目nsinΨ、信标距离BD、辐射角x、天线辐射衰落场型图、菲涅耳区、第一菲涅耳区的垂直间隙等概念。介绍了确定衰落区中零区分布和零区深度的解析算法,给出了计算零区分布和深度的步骤。分析了使合成信号衰落的地形特征,比较了若干不同地形对合成信号的影响。对几种能有减弱多径效应的方法也做了介绍。最后着重给出了多径衰落分析器软件的编制思路和软件界面及相应的算法。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-9
第二章无线电波在传播中的衰落  9-29
  2.1 天线在自由空间中的辐射  9-10
  2.2 天线在地面上的辐射  10-22
  2.3 地面天线辐射方向图的衰落特性  22-29
    2.3.1 零区的位置  23
    2.3.2 零区数目  23-24
    2.3.3 辐射角  24-25
    2.3.4 通信导航天线的衰落场型图  25-26
    2.3.5 菲涅耳区  26
    2.3.6 菲涅耳反射区的范围  26-27
    2.3.7 第一菲涅耳区的垂直间隙  27-29
第三章减少多径衰落的方法  29-35
  3.1 防止强烈的镜面反射  29-31
  3.2 防止强烈的侧反射  31-33
  3.3 减少天线对反射区的辐射  33-34
  3.4 小结  34-35
第四章多径衰落分析工具所需考虑的因素  35-43
  4.1 多径衰落分析数据的解析法  35-37
  4.2 数据图表的考虑  37-39
    4.2.1 接收电平数据图表  38
    4.2.2 反射延时数据图表  38
    4.2.3 反射点距离数据图表  38-39
    4.2.4 最大作用距离数据图表  39
    4.2.5 第一菲涅耳区数据图表  39
  4.3 结合实际情况的功能扩展考虑  39-43
    4.3.1 对地面天线与机载天线方向图的考虑  39-40
    4.3.2 对地面天线附近地表特性的考虑  40-41
    4.3.3 对飞机飞行航道的考虑  41-42
    4.3.4 对于信号时域特性的考虑  42-43
第五章多径衰落分析器软件设计  43-65
  5.1 应用程序开发工具介绍  43-45
  5.2 软件界面设计  45-51
    5.2.1 软件的主界面  45
    5.2.2 信息输入与计算界面  45-48
    5.2.3 数据图表选择对话框  48-49
    5.2.4 数据图表窗口  49-51
  5.3 功能计算与数据显示模块设计  51-59
    5.3.1 引言  51
    5.3.2 参数计算总流程设计  51-54
    5.3.3 各参数计算方法与流程  54-57
    5.3.4 数据曲线的求解  57-59
  5.4 成果展示  59-61
  5.5 应用实例  61-65
结束语  65-67
致谢  67-69
参考文献  69-70

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