衰落

接收信号电平的随机起伏,即接收信号幅度随时间的不规则变化(见图)。衰落对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的影响,严重的衰落甚至会使传播中断。衰落主要由多径干涉和非正常衰减引起。多径干涉,即多条射线的相互干涉,是最常见的也是最重要的衰落成因。多条射线的产生,可能是由于地面、大气不均匀层或天线附近的地形地物的反射,也可能是由于电离层多次反射、电离层中的寻常波和非常波或天波和地波的同时出现。多径干涉形成的衰落通常称为多径衰落或干涉型衰落。非正常衰减的典型例子有降水衰减和次折射引起的绕射衰减;反者是由于发射点和接收点之间的直射线弯曲而被地面阻挡所形成的。这类衰减发生时,接收信号电平低于正常值,从而形成衰落。这种衰落通常称为衰减型衰落。其中,降水和次折射条件下的绕射所形成的衰落,分别称为降水衰落和绕射衰落。

图

信号幅度随时间、频率和空间而起伏的衰落,分别称为时间选择性衰落、频率选择性衰落和空间选择性衰落。若电波在传播过程中由于极化发生变化而产生衰落,则称为极化衰落。例如,电波在电离层中传播时,由于地磁场的作用分成两个椭圆极化波。当电离层的电子密度变化时,椭圆极化波时刻改变极化椭圆主轴的取向,从而接收信号发生极化衰落。不过,这种衰落的出现机会比多径衰落小得多。

衰落通常分为快衰落和慢衰落两种。前者是指在足够短的时间间隔内(如几秒、几分钟内)接收信号电平的快速变化。多径传输是引起快衰落的主要原因。例如,对流层散射传播中的快衰落就是由收、发天线波束交割的区域内许多不均匀体的散射分量随机干涉形成的,它有很强的频率与空间选择性。慢衰落是短期信号电平中值(如几分钟中值,日、月、年中值等)在较长时间间隔内的变化。引起慢衰落的主要原因,是传输媒质结构发生变化。如对流层散射传播中,慢衰落是由大气折射、大气湍流、大气层结等平均大气条件的变化而引起的,通常与频率的关系不大,而主要与气象条件、电路长度、地形等因素有关。

由于衰落具有随机的特性,须用统计方法如概率密度或分布函数描述??焖ヂ涞姆确植家话惴尤鹄植?。对慢衰落进行较准确的统计分布描述比较困难。对流层散射传播中,慢衰落通常服从对数正态分布。

衰落特性可用衰落深度、衰落率和衰落持续时间等主要参量描述。

(1)衰落深度:信号电平瞬时值与中值(或自由空间电平值)之差;或分布概率分别为50%和10%的电平间分贝数之差,它表征衰落的严重程度。

(2)衰落率:每秒钟瞬时值超过中值的次数除以二;或单位时间内,信号幅度自上而下通过某给定值的次数,它表征衰落的频繁程度。在电离层电波传播中,寻常波与非常波形成的极化衰落的衰落率约在每秒几次以下。在对流层散射传播中,中值电平处的衰落率约每秒百分之几次到几十次,一般它与频率、风速、散射角和天线波束宽度等因素有关。

(3)衰落持续时间:即信号幅度低于其给定值的持续时间。在对流层散射传播中,中值电平处的平均衰落持续时间在超短波频段为几秒至几十秒,在高频段则可达百分之几秒至几秒。电离层传播中的中波波段平均持续时间约几秒至几十秒。

此外,还可用衰落幅度、衰落速度、衰落带宽等参数描述衰落的某些特性。

克服衰落的方法主要根据形成衰落的原因而确定。例如,在对流层视距电波传播中,为克服由于地面反射引起的干涉型衰落,可通过选择粗糙的反射面、用刃型屏蔽体阻挡反射波、加大收发天线的高差等方法,减少或消除由多径产生的衰落。此外,分集接收技术是克服多径衰落的最有效的方法。有时,也用提高发射功率、采用强方向性天线、抗衰落天线、自适应接收技术和留足够衰落余额等方法克服衰落的影响。

参考文章