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地球曲率对无线设备视距传输的影响

点击次数:1046 发布时间:2016-12-26

视距传播:收、发天线离地面的高度远大于波长,电波直接从发信天线传到收信地点(有时有地面反射波)。这种传播方式于视线距离以内。主要针对短波短波以上的射频频率的通信电波传播适用。   

短波以上微波的地表面波衰减很快,因此不能依靠地表面波作较远距离的传播。超短波特别是微波,主要是由空间波来传播的。简单地说,空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波。显然,由于地球的曲率使空间波传播存在一个 极限直视距离 R max 。在zui远直视距离之内的区域,习惯上称为 照明区 ;极限直视距离 R max 以外的区域,则称为 阴影区。 不言而语,利用超短波、微波进行通信时,接收点应落在发射天线极限直视距离 R max 内。 受地球曲率半径的影响,极限直视距离 R max 和发射天线与接收天线的高度 H T  H R 间的关系   R max  3.57{ H T (m) +H R (m) } (km)  

考虑到大气层对电波的折射作用,极限直视距离应修正为R max  4.12 { H T (m) +H R (m) } (km)  

电波传播的有效直视距离 Re 约为 极限直视距离Rmax  70% ,即 Re = 0.7 Rmax .  

HT  HR 分别为 49 m  1.7 m,则有效直视距离为 Re = 24 km 地球平均曲率半径6371公里。 

25公里弧长处切线会高出弧线1.242米。 0公里处则会高出199毫米。 

弧长(公里)对应的圆心角公式A=L÷(2π×6371)。 

自由空间通信距离方程 

设发射功率为PT,发射天线增益为GT,工作频率为f . 接收功率为PR,接收天线增益为GR,收、发天线间距离为R,那么电波在无环境干扰时,传播途中的电波损耗 L0 有以下表达式:  

  L0 (dB) = 10 Lg PT / PR   

  = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)    [ 举例设:PT = 10 W = 40dBmw GR = GT = 7 (dBi)  f = 1910MHz    问:R = 500 m 时, PR =     解答: (1) L0 (dB) 的计算  

L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)  

  = 32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB)  1.9GHz电波在穿透一层砖墙时,大约损失 (10~15) dB  

 

障碍可能会挡住可视链路:

 地形特征,例如山脉等 

 地球曲率 

 建筑及其他人工地物

 树木 

有几种选择可建立或改进无线电波的可视传输通道

 在现有结构上升高天线的安装点 

 建造一个新结构,即无线电天线塔,塔高足以安装天线

 增加现有塔的高度 

 为天线另寻安装点,例如建筑物或塔 

 砍伐引起电波传播问题的树木  

能够影响可见视线之障碍,同样可以影响无线电波的可视传输通道。但我们也必须考虑电波传播的菲涅耳效应。如果山脊或建筑等类似坚硬物体距离信号通道太近,就会损坏无线电波电信号或降低其强度。即使障碍物没有遮掩住直接、可见的视线,损坏无线电波电信号或降低其强度这种情况也会发生。 

无线电波波束的菲涅耳区是一个直接环绕在可见视线通路周围的椭球区域。其厚度会因信号通路长度和信号频率的不同而有变化。 

当坚硬物体突入菲涅耳区内的信号通道时,锐边衍射就会使部分信号偏转,致使其到达接收天线的时间略微晚于直接信号。由于这些偏转的信号与直接信号有相位差,所以它们会降低其功率或者将其完全抵消。如果树木或其他“软”物体突入菲涅耳区,它们就会削弱通过的信号(降低其强度)。简而言之,尽管事实上你能够看到一个位置,但这并不意味着你就能够建立到该位置的无线微波电链路。 

在传播途径中遇到大障碍物时,电波会绕过障碍物向前传播,这种现象叫做电波的绕射。超短波、微波的频率较高,波长短,绕射能力弱,在高大建筑物后面信号强度小,形成所谓的“阴影区”。信号质量受到影响的程度,不仅和建筑物的高度有关,和接收天线与建筑物之间的距离有关,还和频率有关。例如有一个建筑物,其高度为 10 米,在建筑物后面距离200 米处,接收的信号质量几乎不受影响,但在 100 米处,接收信号场强比无建筑物时明显减弱。注意,诚如上面所说过的那样,减弱程度还与信号频率有关,对于 216  223 兆赫的射频信号,接收信号场强比无建筑物时低16 dB,对于 670 兆赫的射频信号,接收信号场强比无建筑物时低20dB .如果建筑物高度增加到50 米时,则在距建筑物 1000 米以内,接收信号的场强都将受到影响而减弱。也就是说,频率越高、建筑物越高、接收天线与建筑物越近,信号强度与通信质量受影响程度越大;相反,频率越低,建筑物越矮、接收天线与建筑物越远,影响越小。

深方科技专注于无线传输产品的研发、生产和销售,在给客户配置无线方案的过程中,所有的这些影响都是要考虑在内的,通过专业的计算工式,为客户提供专业的无线传输方案。

 

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