李家興 曾琪思 張興銳

摘 要： 本文主要研究了3MHZ-30MHZ頻段內的100W高頻信號經過電離層反射到平靜海面、動態(tài)海面、崎嶇山區(qū)等不同介質平面上電波傳播特性，計算出了電波在不同介質平面下所能進行的最大跳數(shù)，然后對不同介質平面下電波傳播特性進行了比較。最后通過動蕩補償模型消除了航船動蕩對航船天線所產生的影響，提高了航船接收通信的可靠性，確定出了航船能夠進行有效通信的時間。

關鍵詞： 高頻電波；多跳；動蕩補償；不同介質平面；有效通信

1.引言

短波在不同地形上的傳播是非常復雜的，信號通過電離層又反射到不同的介質平面，然后又通過介質平面反射到電離層，在不斷的反射過程當中信號會相應的衰減，信號在不斷的跳躍過程當中進行傳播從而實現(xiàn)信號的覆蓋。

多跳信號在不斷的傳播過程會有很大的損失，有效計算信號所能夠覆蓋的范圍是非常重要的，這是因為在信號覆蓋的范圍內能夠給目標實現(xiàn)定位。比如在海上航向的航船就需要進行準確的定位，否則一點發(fā)生失聯(lián)可能會造成意想不到的后果。

海上航行的艦船在海面上不斷動蕩，對信號的接收質量有一定的影響，為了能夠持續(xù)平穩(wěn)的接收信號需要在船體的信號接收太上設計信號補償設備。

2.不同介質平面的傳播模型

2.1 平靜海面

這種損耗是在多跳傳輸時海面反射產生的，由于電波經電離層反射后極化面旋轉且隨機變化，入射海面時的電波是雜亂極化的，因此，嚴格計算Lg值是有困難的，本文的處理辦法是對圓極化波進行計算。假設入射電波是圓極化波，即水平極化分量和垂直極化分量相等，則平靜海面反射損耗為：

2.2 粗糙海面

對于粗糙海面的反射問題，考慮在光滑海平面的基礎上進行修正，根據(jù)國際無線電顧問委員會[2]得到具體的修正因子ρ計算公式如下：

2.3 山區(qū)

本文將山的左斜面進行角度糾正后可視為平地反射損耗，即當電波射入山地某一點時，發(fā)生的損耗Lmou與光滑地面發(fā)生的損耗一致，為了使損耗值更加精確，我們引入有效系數(shù)：

3.船體晃動補償角

本文考慮船載天線平臺沒有工作的情況，船體擾動角速度為wd，船體擾動耦合到穩(wěn)定平臺方位框架坐標系OXaYaZa上的角速度分別為wxd，wyd，wzd，此時船體坐標系OXdYdZd和穩(wěn)定平臺方位框架系統(tǒng)OXaYaZa的關系如圖1所示。

4.結論

天線信號經過不同的反射介質都會發(fā)生衰減，并且衰減的強度與反射面的粗糙程度以及坡度有很大的關系。反射面介質越粗糙，信號就越容易發(fā)生漫反射現(xiàn)象，這個過程當中就將損失相當多的一部分能量。通過對比，發(fā)現(xiàn)在海面上的信號衰減小于山區(qū)所產生的衰減。除此之外，在傳播過程當中經歷越多的障礙物信號就會發(fā)生很嚴重的衰減，比如在崎嶇山區(qū)就將導致比較大的信號衰減，為了使信號的覆蓋相對較大，山區(qū)部分可以采用繞射方式進行信號傳播。船體的平動和搖擺對船載天線平臺的影響，可由天線穩(wěn)定平臺的俯仰和方位的角速度補償量和來補償，進而提高航船接收通信的可靠性。

參考文獻

[1]宋錚，張建華.天線與電波傳播.西安電子科技大學出版社，2016：243-261.

[2]Ying Wang， Jian Gu. Research and Simulation Analysis on Sea Surface Wave Reflectance. Electronic Design Engineering， 2016（3）.

[3]Qing Hu， Hong Tang， Yukun Yao， Zengshan Tian. Theory of Telecommunication Transmission. Publishing House of Electronics Industry， 2013：169-171.

[4]Jian Luo. Research on Stablization and Tracking Tecnologies for Antenna Platform Mounted on Ship.2015（6）.

[5] Xiaoping Tian， Jihua Lu. Shortwave propagation over oceans and HF propagation Prediction model. Beijing Institute of Techology.