《通信原理》第十二讲§3.3随参信道及其传输特性随参信道是指信道传输特性随时间随机快速变化的信道。常见的随参信道有陆地移动信道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超短波及微波对流层散射信道、超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道。一、随参信道举例a)陆地移动信道陆地移动通信工作频段主要在VHF和UHF频段，电波传播特点是以直射波为主。但是，由于城市建筑群和其它地形地物的影响，电波在传播过程中会产生反射波、散射波以及它们的合成波，电波传输环境较为复杂，因此移动信道是典型的随参信道。i.自由空间传播当移动台和基站天线在视距范围之内，这时电波传播的主要方式是直射波。设发射机输入给天线功率为PT(W)，则接收天线上获得的功率为2⎛λ⎞PPGGRTTR=⎜⎟(3.3-1)⎝⎠4πd式中，GT为发射天线增益，GR为接收天线增益，d为接收天线与发射天线之间λ2直线距离，为各向同性天线的有效面积。当发射天线增益和接收天线增益都4π等于1时，式(3.3-1)简化为2⎛λ⎞PPRT=⎜⎟(3.3-2)⎝⎠4πd自由空间传播损耗定义为PTLfs=(3.3-3)PR代入式(3.3-2)可得2⎛⎞4πdLfs=⎜⎟(3.3-4)⎝⎠λ用dB可表示为4πd⎡⎤L=20lg=+32.4420lgd+20lgf(dB)(3.3-5)⎣⎦fsλ式中，d为接收天线与发射天线之间直线距离，单位为km；f为工作频率，单位为MHz。ii.反射波与散射波当电波辐射到地面或建筑物表面时，会发生反射或散射，从而产生多径传播现象，如图3-17所示。图3-17移动信道的传播路径iii.折射波电波在空间传播中，由于大气中介质密度随高度增加而减小，导致电波在空间传播时会产生折射、散射等，如图3-19所示。大气折射对电波传输的影响通常可用地球等效半径来表征。地球的实际半径和地球等效半径之间的关系为rk=e(3.3-10)r0式中，k称为地球等效半径系数，r0=6370km为地球实际半径，re为地球等效半4径。在标准大气折射情况下，地球等效半径系数k=，此时地球等效半径为34r=kr=×6370=8493kme03图3-19电波折射示意图b)短波电离层反射信道短波电离层反射信道是利用地面发射的无线电波在电离层，或电离层与地面之间的一次反射或多次反射所形成的信道。离地面60~600km的大气层成为电离层。电离层是由分子、原子、离子及自由电子组成。当频率范围为3~30MHz的无线电波射入电离层时，由于折射现象会使电波发生反射，返回地面，从而形成短波电离层反射信道。电离层厚度有数百千米，可分为D、E、F1和F2四层，如图3-20所示。由于太阳辐射的变化，电离层的密度和厚度也随时间随机变化，因此短波电离层反射信道也是随参信道。在白天，由于太阳辐射强，所以D、E、F1和F2四层都存在。在夜晚，由于太阳辐射减弱，D层和F1层几乎完全消失，F2层是反射层一次反射的最大距离约为4000km。图3-20电离层结构示意图由于电离层密度和厚度随时间随机变化，因此短波电波满足反射条件的频率范围也随时间变化。通常用最高可用频率给出工作频率上限。最高可用频率是指当电波以ϕ0角入射时，能从电离层反射的最高频率，可表示为ffMUF=0secϕ0(3.3-11)式中，f0为ϕ0=0时能从电离层反射的最高频率(称为临界频率)。在白天，电离层较厚，F2层的电子密度较大，最高可用频率较高。在夜晚，电离层较薄，F2层的电子密度较小，最高可用频率要比白天低。短波电离层反射信道最主要的特征是多径传播，多径传播有以下几种形式(1)电波从电离层的一次反射和多次反射；(2)电离层反射区高度所形成的细多径；(3)地球磁场引起的寻常波和非寻常波；(4)电离层不均匀性引起的漫射现象。以上四种形式如图3-21所示。图3-21多径形式示意图