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        HF天線信號傳播與損耗分析

        2018-06-13 09:56:14李家興曾琪思張興銳
        科學與財富 2018年13期
        關鍵詞:高頻電波

        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.

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