老杨一建通信学堂-微波信号的衰落及克服方法

引言：在大城市和市区，建设数字节点和分配网络时，数字微波常常是可以与光缆相比唯一可供选择的方案。事实上，除了在大城市和小城镇内埋设地下电缆费用非常昂贵外，在市区繁华街道上开挖管道常常是很难得到批准的。

在世界上许多国家中，微波接力链路可能是可以穿越数千里林区、山区、大草原、沙漠、沼泽地和其他困难地域唯一可用的大容量传输媒质。在微波通信的传播路径中，电磁波经常会受到大气中对流、平流、湍流以及雨雾等现象的影响，跟上老杨一起来学习微波信号的衰落种类，如何去克服这些衰落？

知识归纳卡

名   称：微波信号的衰落及克服方法

章   节：lL411032

历年真题次数：1次

重要度：★

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历年真题

【2015真题】4.微波通信中，应通过（）的方法克服电波的雨雾吸收性衰落。

A.分集接收

B.使用无源反射板

C.增加发射功率

D.使用10GHz以上频段

【老杨解析】答案：C。

【19版32页】对雨雾吸收性衰落等只有增加发射功率，缩短站距，适当改变天线设计才能克服。

微波信号的衰落及克服方法

在微波通信的传播路径中，电磁波经常会受到大气中对流、平流、湍流以及雨雾等现象的影响。这些都是由对流层中一些特殊的大气环境造成的，并且是随机产生的。同时，地面反射对电磁波传播的影响，会使得发信端到收信端之间的电磁波被散射、折射、吸收或被地面反射。在同一瞬间，可能只有一种现象发生，也可能几种现象同时发生，其发生次数和影响程度都带有随机性。这些影响就使得收信电平随时间而变化。这种收信电平随时间起伏变化的现象，称为电波传播的衰落现象。1电磁波衰落的分类视距传播衰落的主要原因是由上述大气和地面效应引起的，从衰落发生的物理原因来看，可分为以下几类：

（一）大气吸引衰落
众所周知，任何物质的分子都是由带电的粒子组成，这些粒子都有固有的电磁谐振频率，当通过这些物质的微波频率接近他们的谐振频率时，这些物质对微波就产生共振吸收。大气中的氧分子具有磁偶极子，他们都能从电磁波中吸收能量，使微波信号产生衰落。

(二)雨雾引起的散射衰落由于雨雾中的大小水滴会使电磁波产生散射，从而造成电磁波能量损失，产生散射衰落。衰落程度主要与电磁波的频率和降雨强度有关:频率越高及降雨量越大，衰落就越大。一般来说，频率在10GHz以下，雨雾造成的衰落不太严重，通常50KM站距的衰耗只有几个分贝，10GHz以上频段，中继站之间的距离主要受到降雨衰耗的限制。

(三）闪烁衰落对流层中的大气常常产生体积大小不等、无规则的涡旋运动，称之为大气湍流。大气湍流形成一些不均匀小块或层状物使电解常数与周围不同，并能使电磁波向周围辐射，这就是对流层反射。在接收端天线可收到多径传来的这种散射波，它们之间具有任意振幅和随机相位，可使收信点场强发生衰落，这种衰落属于快衰落。其特点是持续时间短，电平变化小，一般不足以造成通信中断。(四）K型衰落K型衰落又叫多径衰落。这是由于直射波与地面反射波(或在某种情况下的绕射波)到达收信端时，因相位不同发生相互干涉而造成的微波衰落。这种衰落尤其是微波线路经过海面、湖泊或平滑地面时显得特别严重，甚至会造成通信中断。因地面影响产生的反射衰落以及因大气折射产生的绕射衰落，当其衰落深度随时间变化时均属于K型衰落。

(五）波导型衰落
由于种种气象条件的影响，如夜间地面的冷却、早晨地面被太阳晒热以及平静的海面和高气压地区都会形成大气层中不均匀结构，会在某个大气层中出现K<0的情况，当电磁波通过对流层中这些不均匀大气层时将产生超折射现象，这种现象称为大气波导。只要微波射线通过大气波导，而收、发信天线在波导层下面，则接收点的场强除了直射波和地面反射波外，还可能收到波导层边界的反射波，形成严重的干涉型衰落。

     

2电磁波衰落对微波传输的影响电磁波衰落对微波传输的影响主要表现在使得接收端收信电平出现随机性的波动，这种波动有如下两种情况：1.在信号的有用频带内，信号电平各频率分量的衰落深度相同，这种衰落被称为平衰落，发生平衰落时，当收信电平低于收信机门限时，造成电路质量严重恶化甚至中断。2.信号电平各频率分量的衰落深度不同，这种衰落称为频率选择型衰落，产生这种衰落时，接收的信号电平不-定小，但其中一些频率分量幅度过小，使信号波形失真。大容量数字微波对这种衰落反应敏感，由波形失真形成码间串扰，使误码率增加。严重时造成电路中断。

3克服电磁波衰落的方法

1.利用地形地物削弱反射波的影响。我们可以选择适当的地形或其他附加物来阻挡反射波进入接收端，从而减小反射波的影响。

2.将反射点设在反射系数较小的地面。适当地选取天线的高度，常常可以将反射点移动到反射系数较小的区域。例如反射点从水面移至森林或凹凸不平的地面，以减小反射系数，从而减小进入接收端的反射波。

3.利用天线的方向性。有时收发天线均很高，而反射点又处于途径中间的开阔地或水面上，这种情况很难用上面两种方法来减小反射波的影响，可以调整其天线角度，减小反射波进入接收端的成分，用损失部分接收电平的方法来减小衰落及反射的影响。

4.用无源反射板克服绕射衰落。当路由中存在较高障碍物时，为了克服在大气折射时产生绕射衰落，可以改变天线方向。使用无源反射板或背对背天线可使电波绕过障碍物。

5.分集接收。采用不同的接收方法接收同一信号，以便在接收端使衰落影响减小。一般常用的分集接收方法有两种：频率分集和空间分集。目前采用最多的是空间分集。

老杨给予学习建议：

电磁波，是无线通信的最关键部分。我们能够挣脱电话线的束缚，拿着手机到处打电话上网聊天看视频，完全得益于电磁波的贡献。

微波通信需要每隔50km左右建设一个微波中继站，并把上一站传来的信号处理后再发射到下一站去，当我们了解了微波信号衰落的种类和克服方法后，感觉如同在运动会的接力赛跑一样，做为教练选择有默契的队员配合，根据状态、跑速和接棒顺序进行调整，最后一棒交给爆发力的队员进行冲刺，这就是微波接力！

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