无线通信传播工程

目 录

第 1章 无线电波简介 001
1．1 引言 001
1．2 无线电服务 002
1．3 国际通行编码和标准 003
1．3．1 目标 003
1．3．2 编码和标准类型 004
1．3．3 无线电规则 004
1．3．4 ITU-R推荐规范 005
1．4 基本术语和定义 006
1．5 无线电系统分类 006
1．5．1 基于频带的分类 006
1．5．2 基于服务类型的分类 006
1．6 无线电频带 007
1．6．1 频率在无线通信中的地位 007
1．6．2 频带的分类 008
1．7 频带的应用 010
1．7．1 ELF、ULF和VLF频带 010
1．7．2 LF频带（30～300 kHz） 010
1．7．3 MF频带（300～3 000 kHz） 010
1．7．4 HF频带（3～30 MHz） 011
1．7．5 VHF频带（30～300 MHz） 011
1．7．6 UHF频带（300～3 000 MHz） 011
1．7．7 SHF频带（3～30 GHz） 012
1．7．8 EHF频带（30～300 GHz） 012
1．7．9 微米和纳米带 012
1．8 频率分配 013
1．8．1 概述 013
1．8．2 频率登记 013
1．8．3 ITU频率分配区域 013
1．8．4 频率分配 014
1．9 大气层 016
1．9．1 对流层 016
1．9．2 平流层 017
1．9．3 电离层 017
1．9．4 磁层 018
1．10 发射标识 018
1．11 总结 019
1．12 思考题 020
第 2章 无线电波传播的基本原理 024
2．1 引言 024
2．2 传输媒介 025
2．2．1 媒介特性 025
2．2．2 无线电波的速度 026
2．2．3 无线电波的穿透深度 027
2．3 电磁波 028
2．3．1 麦克斯韦方程 028
2．3．2 电磁波谱 029
2．4 波动方程和频谱 030
2．4．1 平面波 030
2．4．2 无线电频谱 031
2．5 媒介对无线电波的影响 031
2．6 传播参数 032
2．7 无线电波极化 032
2．8 无线电波极化的主要类型 033
2．9 无线电链路 036
2．10 自由空间损耗 037
2．10．1 功率通量密度 037
2．10．2 自由空间损耗 038
2．10．3 ITU-R公式 040
2．11 有效辐射功率 042
2．11．1 天线增益 042
2．11．2 ERP和EIRP 043
2．11．3 电场强度 044
2．12 传输损耗 045
2．12．1 无线电链路损耗术语 045
2．12．2 基本传输损耗 046
2．12．3 系统损耗和总损耗 047
2．13 无线电射线路径和K因子 047
2．13．1 射线路径曲率 047
2．13．2 K因子 050
2．14 总结 051
2．15 思考题 051
第3章 无线电波在对流层中的传播 055
3．1 引言 055
3．2 地球大气 056
3．2．1 主要参数 056
3．2．2 下部对流层 056
3．2．3 标准地球大气 057
3．2．4 非标准大气参数 059
3．3 无线电波折射 060
3．3．1 空气折射率 060
3．3．2 电波路径和有效地球半径 061
3．4 K因子 061
3．4．1 定义 061
3．4．2 K因子的变化范围 062
3．4．3 地球凸起 064
3．4．4 无线电地平线 065
3．4．5 大气波导 066
3．5 对流层无线电波衰减 074
3．5．1 引言 074
3．5．2 降雨衰减 075
3．5．3 云雾衰减 077
3．5．4 冰雹和降雪衰减 079
3．5．5 气悬浮颗粒 080
3．6 无线电波反射 081
3．6．1 反射方程 081
3．6．2 多径接收 084
3．6．3 覆盖图和高度增益曲线 086
3．6．4 菲涅耳区 089
3．6．5 菲涅耳区半径计算 090
3．7 无线电波衍射 093
3．7．1 引言 093
3．7．2 衍射参数 094
3．7．3 衍射区域的场 095
3．7．4 干扰区域的场 096
3．7．5 中路区域的场 098
3．8 障碍物的衰减 100
3．8．1 衍射条件下的障碍物损耗 101
3．8．2 阻塞的无线电路径 103
3．9 森林和植被区 105
3．9．1 综述 105
3．9．2 VHF/UHF频带 106
3．9．3 SHF/EHF频带 108
3．10 总结 112
3．11 思考题 113
第4章 无线电波在电离层中的传播 119
4．1 引言 119
4．2 电离层中的电离 120
4．2．1 电离和等离子态 120
4．2．2 电离层分类 121
4．2．3 电离现象 121
4．3 在中频/高频频带的电离层通信 122
4．3．1 无线电波在电离层的传播 122
4．3．2 应用 123
4．3．3 电离层中的垂直传播 124
4．3．4 电离层波的倾斜传播 126
4．3．5 *佳使用频率 127
4．3．6 长距离通信 128
4．3．7 D子层和日/夜频率的影响 130
4．3．8 不同传输模式的时延 130
4．3．9 太阳效应 133
4．3．10 地磁场效应 134
4．4 电离层对卫星通信的影响 135
4．4．1 主要影响 135
4．4．2 电离层电离 135
4．4．3 法拉第旋转 136
4．4．4 群时延 137
4．4．5 色散 138
4．4．6 闪烁 139
4．4．7 电离层效应的频率依赖性 141
4．5 电离层参考特征 142
4．5．1 引言 142
4．5．2 映射函数 143
4．5．3 f0F2和M（3 000）F2的预测 145
4．5．4 f0E的预测 146
4．5．5 f0F1的预测 148
4．5．6 软件项目 149
4．6 电离层主要参数 150
4．6．1 主要指标 150
4．6．2 太阳黑子数目 150
4．6．3 Φ指数 151
4．7 总结 152
4．8 思考题 153
第5章 无线电波在3 kHz～30 MHz频带中的传播 157
5．1 引言 157
5．1．1 应用 157
5．1．2 发展趋势 158
5．1．3 主要考虑因素 158
5．2 在VLF/LF频带的传播 158
5．2．1 引言 158
5．2．2 无线电波在海水中传播 159
5．2．3 设计注意事项 160
5．2．4 潜艇无线电通信 161
5．2．5 地球大气层中的传播 166
5．3 表面波传播 166
5．3．1 引言 166
5．3．2 电气特性 167
5．3．3 电气特性变化 167
5．3．4 波渗透 168
5．3．5 电气特性的有效因素 169
5．3．6 接收功率 170
5．3．7 垂直极化波 170
5．3．8 水平极化波 172
5．3．9 ITU-R图表 173
5．3．10 混合路径 178
5．4 MF/HF频段的波传播 180
5．4．1 控制点的位置 181
5．4．2 E层和F2层的筛选频率 182
5．4．3 传播模式 183
5．4．4 波仰角 183
5．4．5 波场强度 184
5．4．6 接收功率 188
5．4．7 信噪比 188
5．4．8 *低可用频率 189
5．4．9 设计注意事项 189
5．4．10 MF频段中的波传播 192
5．5 总结 194
5．6 思考题 195
第6章 地面移动无线电传播 200
6．1 引言 200
6．2 衍射损耗 201
6．2．1 菲涅耳区 201
6．2．2 基本概念 203
6．2．3 球形地球的衍射 204
6．2．4 障碍衍射 207
6．2．5 单刃障碍 208
6．2．6 单圆障碍 209
6．2．7 双重隔离障碍 212
6．2．8 多重隔离障碍 214
6．3 移动无线电通信的传播环境 216
6．4 信号电平变化 217
6．4．1 引言 217
6．4．2 阴影 217
6．4．3 位置变化 218
6．4．4 时间变化 221
6．4．5 位置和时间变化 222
6．4．6 衰落余量 222
6．5 极化 224
6．5．1 去极化效应 224
6．5．2 极化分集 224
6．6 天线高度 225
6．6．1 概要 225
6．6．2 天线高度增益 225
6．6．3 固定天线高度增益 227
6．6．4 移动天线增益 229
6．7 反射和多径 229
6．7．1 局部反射 229
6．7．2 主要和不需要信号之间的相关性 230
6．7．3 多径衰落 230
6．8 时延扩展 232
6．8．1 接收信号时延 232
6．8．2 系统性能 233
6．9 气候影响 233
6．9．1 折射率 234
6．9．2 气候因素 234
6．10 地球影响 235
6．10．1 海水 235
6．10．2 田野和丘陵 236
6．11 导向无线电波传播 237
6．11．1 隧道中的无线电波传播 238
6．11．2 漏电馈线 238
6．11．3 风道 239
6．12 移动效应 239
6．12．1 周边地区 239
6．12．2 身体损耗 239
6．13 媒体条件 240
6．13．1 引言 240
6．13．2 主要因素 241
6．13．3 接收功率方程 241
6．14 接收信号电平 244
6．14．1 引言 244
6．14．2 链路功率预算方程 244
6．15 区域覆盖预测模型 247
6．15．1 引言 247
6．15．2 模型分类 247
6．15．3 模型局限性 248
6．16 基本模型 248
6．16．1 理论模型 248
6．16．2 简单的经验模型 249
6．17 应用模型 250
6．17．1 Bullington模型 251
6．17．2 Hata模型 252
6．17．3 COST 231-Hata模型 255
6．17．4 Lee模型 256
6．18 总结 258
6．19 思考题 259
第7章 视距传播 268
7．1 引言 268
7．1．1 传播环境 268
7．1．2 主要因素 269
7．1．3 频带 269
7．2 射线轨迹 270
7．2．1 无线电路径曲率半径 270
7．2．2 K因子 272
7．2．3 地球大气层 273
7．2．4 K因子的典型值 274
7．2．5 无线电波路径剖面 275
7．3 地面障碍物 278
7．3．1 障碍物类型 278
7．3．2 菲涅耳区半径 279
7．3．3 衍射损耗 279
7．4 无线电路径间隙 281
7．4．1 单天线标准 281
7．4．2 双天线空间分集标准 281
7．4．3 三天线空间分集配置 282
7．4．4 *低天线高度 282
7．4．5 单天线高度 283
7．4．6 天线空间分集 283
7．4．7 *佳天线高度 284
7．4．8 天线周围间隙 285
7．5 视距无线链路中的传播损耗 286
7．5．1 通信方程 286
7．5．2 传播损耗 288
7．5．3 降水损耗 289
7．5．4 交叉极化鉴别 293
7．5．5 天线耦合损耗 295
7．6 设计标准 296
7．6．1 假设参考电路 296
7．6．2 系统等级 297
7．6．3 可用性和不可用性标准 297
7．6．4 质量标准 299
7．6．5 性能标准 299
7．7 接收信号的衰减 300
7．7．1 永久性衰减 300
7．7．2 偶尔衰减 301
7．7．3 衰落 301
7．7．4 多径 301
7．7．5 过度接收 304
7．7．6 衰落发生概率 306
7．7．7 ITU-R新方法 309
7．8 中断时间 314
7．8．1 引言 314
7．8．2 衰落余量 314
7．8．3 连接中断时间 315
7．8．4 计算衰落余量 316
7．9 设计注意事项 317
7．9．1 设计标准 317
7．9．2 无线电站点选择 318
7．9．3 基础和地球网络 318
7．9．4 气候 319
7．9．5 无线电路径倾斜 319
7．9．6 Z字形路径 319
7．9．7 路径长度 320
7．9．8 天线周围间隙 320
7．9．9 无线电源 320
7．9．10 降水 320
7．9．11 改进技术 321
7．9．12 技术计算 321
7．10 总结 321
7．11 思考题 323
第8章 导向介质中的传播 329
8．1 引言 329
8．2 RF漏电电缆 329
8．3 波导 331
8．3．1 TE模式 332
8．3．2 TM模式 334
8．4 光纤电缆 336
8．4．1 引言 336
8．4．2 FOC频带和窗口 338
8．4．3 在电信中的应用 340
8．4．4 FOC传播准则 343
8．4．5 主要参数 347
8．4．6 FOC网络中的限制因素 349
8．4．7 FOC标准 352
8．4．8 FOC电信网络 352
8．4．9 FOC链路计算 355
8．4．10 机械和民事方面的考虑 362
8．5 总结 363
8．6 思考题 363
第9章 无线电波传播专题 368
9．1 范围 368
9．2 光学无线电链路 369
9．2．1 引言 369
9．2．2 主要的大气影响 369
9．2．3 大气吸收 370
9．2．4 大气散射 371
9．2．5 闪烁 372
9．2．6 大气降水 373
9．2．7 气溶胶吸收 376
9．2．8 环境日光效应 376
9．2．9 能见度 377
9．3 光无线电链路设计 378
9．3．1 设计计算 379
9．3．2 FSO链路设计 383
9．4 在20～375 THz频带中的无线电波传播 386
9．4．1 大气的主要影响 387
9．4．2 吸收 387
9．4．3 散射 388
9．4．4 湍流 389
附录A 对数单位制 391
A．1 引言 391
A．2 定义 391
A．3 基本公式 392
A．4 常用的对数量 392
A．5 对数单位制准则 393
A．6 对数单位制的优点 394
附录B ITU-R推荐规范P系列 396
附录C 基于ITU-R的非电离媒质传播术语和定义 400
参考文献 404
名词索引 407