电子科大 链路传输工程(课件)
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11
2.1 天线 续9
最大天线增益
➢ 对直径为D的圆孔径或反射面天线，其几何表面为 A=πD2/4
➢ 当天线效率为ηa (0.5~0.7)时，有效接收面积为 Aeff=ηaA
➢ 最大天线增益可表示为
Gmax a D / 2 a Df / c2 或
Gmax (dBi)
10 lg a
D
/
天线方向图
(a)极坐标表示；(b)笛卡尔坐标表示
14
2.1 天线 续12
半功率波束宽度（半功率角）
➢ 通常采用半功率波束宽度来表征天线方向图的宽度
➢ 半功率波束宽度定义为天线增益下降到最大值的一半时所 对应的角度大小，通常也称为半功率角
➢ 半功率角θ3dB 的经验计算公式为
3dB
70
D
70
2
10 lg a
Df
/ c
2 12
2.1 天线 续10
天线方向图
➢ 天线方向图描述了天线在不同方向上的增益变化 ➢ 对圆孔径天线和反射面天线，方向图具有对轴线
的旋转对称性(rotational symmetry)，因此可以 用任何包含轴线的切面内的辐射变化来表征
13
2.1 天线 续11
常的设计目标 有3种类型的移动卫星链路
➢ 陆地移动链路 ➢ 航空链路 ➢ 海事链路
46
2.4 移动卫星信道特性 续2
陆地移动链路
➢ 直射视距(LOS) 波到达接收机时没有通过周围环境 的反射
➢ 散射分量包括来自于周围环境的多径反射信号 ➢ 镜面反射波是来自于接收天线附近地面的反射信号 ➢ 当障碍物(如树木或建筑物)阻碍了到卫星的视线时，
第二章 链路传输工程
1
第二章 概要
2.1 天线 2.2 极化 2.3 无线传播特性 2.4 移动卫星信道特性 2.5 系统噪声和干扰 2.6 链路预算
2
2.1 天线
天线类型
➢ 线形天线：单极子和偶极子天线 ➢ 喇叭天线：圆锥形天线和角锥形天线 ➢ 反射面天线 ➢ 阵列天线
3
2.1 天线 续1
➢ 接收功率可表示为 PR = (PTGT)·GR·(λ/(4πd)) 2
29
2.3 无线传播特性 续5
等效全向辐射功率(EIRP)
➢ 将PTGT称为等效全向辐射功率，通常以W为功率单 位 EIRP = PT ·GT (W) EIRP (dBW) = PT (dBW) +GT (dBi)
➢ EIRP描述了天线在轴线方向上的最大辐射功率
上行自由空间传输损 耗 下行频率
下行自由空间传输损 耗
LEO卫星 2763 km 1.6 GHz 165.3 dB
1.5 GHz 164.8 dB
GEO卫星 40000 km
6 GHz 200.05 dB
4 GHz 196.53 dB
34
2.3 无线传播特性 续10
例3.1 某反射面天线的直径为3米，天线效率为 0.55，工作频率为6GHz。计算其天线增益。
幅度成正比关系，因此在讨论中通常仅考虑电场 ➢ 电场矢量末端扫出的轨迹线的方向确定了电磁波
的极化方向
19
2.2 极化 续3
横电磁波的极化方式
➢ 椭圆极化：电场合成矢量末端的轨迹线为椭圆形 ➢ 圆极化： 电场合成矢量末端的轨迹线为圆形 ➢ 线性极化：电场合成矢量末端的轨迹线为直线
20
2.2 极化 续4
30
2.3 无线传播特性 续6
自由空间传输损耗
➢ 接收功率 PR = PT GT GR (λ / (4πd)) 2 = EIRP·GR (λ / (4πd))2
➢ 定义自由空间传输损耗
Lf = (4πd/λ)2 = (4πdf/c)2
➢ 自由空间传输损耗表征了两个全向天线间，发射
功率和接收功率之间的比值，即是天线间的传输
E2
E
G 20lg (dBi)
E02
E0
10
2.1 天线 续8
最大天线增益
➢ 天线增益在天线的电磁轴线(boresight) 上达到最 大，其值为
Gmax
4 2
Aeff
式中，λ=c/f 是电磁波波长， f 是电磁波频率， Aeff 是天线的有效接收面积(effective aperture area)
220
210
200
190
180
170
160
150
L band(1.5GHz)
C band(4GHz)
140
Ku band(12GHz)
Ka band(20GHz)
130
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Link Length (km)
4
x 10
33
2.3 无线传播特性 续9
自由空间传输损耗
链路长度 上行频率
从而导致信号衰落 ➢ 雨衰随着频率的增加而增加 ➢ 研究表明(CCIR Report 338-3, 1978)雨衰对水平极
化的影响远大于对垂直极化的影响
43
2.3 无线传播特性 续19
其它的传输衰减
➢ 冰雹，冰和雪带来很小的衰减，因为它们的含 水量小。
➢ 冰能够导致去极化。 ➢ 云带来的衰减能够采用类似于雨衰计算的方法
进行估计，不过其衰减量小很多。 ➢ 例如，频率为10GHz时，含水量为0.25 g/m3
的云带来的衰减约为0.05dB/km，而含水量为 2.5 g/m3时的衰减约为0.2。
44
2.4 移动卫星信道特性
45
2.4 移动卫星信道特性 续1
收发信机之间的空间定义为传输信道 对移动卫星链路，有效性达到80–99%为通
椭圆极化
21
2.2 极化 续5
椭圆极化
22
2.2 极化 续6
圆极化
➢ (a) 圆极化 ➢ (b) 右旋圆极化 (RHCP)： 按顺时针方向旋转 ➢ (c) 左旋圆极化 (LHCP)： 按逆时针方向旋转 ➢ 右旋和左旋圆极化是正交的圆极化 ➢ IEEE沿传播方向观察，即“后方”， 与光学视角恰好相反
23
2.2 极化 续7
线性极化
➢ 水平极化 (HP) ➢ 垂直极化 (VP) ➢ 水平和垂直极化是正交 的线性极化
Ey(ωt) VP/ HP
HP/VP
Ex(ωt)
24
2.3 无线传播特性
外逸层Exosphere
500 - 64,374 km
热层Thermosphere
80 - 500 km
中间层Mesosphere
➢ 例如，对于直径为3米，工作于6GHz的抛物面反 射天线(λ=5米)，其远场区域大致在距离天线360 米左右
17
2.2 极化 续1
横电磁波的矢量图描述
➢ 磁场 H ➢ 电场 E ➢ 传播矢量 k ➢ E-H-k 构成一个
右手坐标系
18
2.2 极化 续2
横电磁波的特性
➢ 电场和磁场随时间改变 ➢ 磁场与电场是同相变化的，磁场的幅度与电场的
➢ 大气衰减
由多变的天气条件引起的损失
38
2.3 无线传播特性 续14
大气吸收
➢ 大气中水蒸气(H2O)的共振吸收导致 了在22.3GHz处出现第一个吸收衰减 的峰值 ➢ 60GHz处的第二个吸收衰减峰值是 由氧(O2)的共振吸收引起 ➢ 图形描述了垂直 (90º仰角)情况时的 衰减
39
2.3 无线传播特性 续15
损耗
31
2.3 无线传播特性 续7
自由空间传输损耗
➢ 如距离d 的单位为km，频率f 的单位为GHz，则 自由空间传输损耗可表示为：
Lf (dB)= 92.44+20lgd+20lgf ➢ 自由空间传输损耗随着距离的增加，频率的增高
而增大
32
2.3 无线传播特性 续8
自由空间传输损耗
FSTL (dB)
线形天线
➢ 线形天线主要工作在VHF和UHF频段，完 成与TT&C系统的通信
➢ 线形天线提供全向辐射
4
2.1 天线 续2
喇叭天线
➢ 光滑内壁圆锥形天线 ➢ 波纹内壁圆锥形天线 ➢ 角锥形天线
5
2.1 天线 续3
喇叭天线
➢ 圆锥形喇叭天线支持线性极化和圆极化 ➢ 角锥形喇叭天线主要用于线性极化 ➢ 喇叭天线难以获得超过23dB的增益和窄于
大气吸收
➢ 对于10º到90º之间的仰角，可以根据下式估算吸 收衰减的大小(以分贝数进行计算)：
[AA] [AA]90 cosecEl [AA]90 / sin El El表示仰角
40
2.3 无线传播特性 续16
大气闪烁
➢ 是一种衰落现象 ➢ 由大气折射率的变化引起，导致了接收端的多径
衰落 ➢ 在链路预算时，引入一定的衰落余量来抵消大气
27
2.3 无线传播特性 续3
发射和接收功率
GT PT
GR
d
PR
Aeff
➢ 定义Φ = (PT GT )/(4πd2)为功率通量密度(power flux density)
➢ 接收功率 PR = PT GT Aeff /(4πd2) =ΦAeff
28
2.3 无线传播特性 续4
发射和接收功率
➢ 根据天线基础理论，天线的增益和有效面积满足 GR = 4π Aeff /λ2 Aeff =GR /(4π/λ2)
50 - 80 km
平流层Stratosphere
16 - 50 km
对流层Troposphere
7- 16 km
25
2.3 无线传播特性 续1
卫星通信系统关心的传播特性
传播衰减
物理原因
主要影响
衰减和天空噪声的增加 大气气体，云，雨 10 GHz以上频率
信号去极化 折射、大气多径
雨，冰晶 大气气体
36
2.3 无线传播特性 续12
传输衰减
➢ 卫星和地球站之间的传送信号穿越地球的 大气层，包括电离层，因而导致了某些衰 减，包括 ✓ 大气损耗 ✓ 电离层效应 ✓ 雨衰 ✓ 其它传输衰减
37
2.3 无线传播特性 续13
大气损耗
➢ 大气吸收
大气层气体对信号的能量吸收
➢ 大气闪烁
无线电波在大气中的聚焦和散焦导致的衰减
c Df
(degrees)
➢ 可见，半功率角θ3dB 随着天线直径的减小而增大，这意味着 小口径天线将无法实现很窄的辐射波束
15
2.1 天线 续13
指向损失
➢ 在接近轴线方向的角度θ(θ3dB/2)内，天线增益可 以按照下式进行估算
G(
)(dBi)
Gmax
(dBi)
12
3dB
2
大气波导，散射和 目前主要影响C频段。降雨散射2在6 更
衍射
高频段更加显著
2.3 无线传播特性 续2
发射和接收功率
全向天线
GT=1
实际天线
GT
Leabharlann Baidu
PT
PT
单位立体角的辐射功 单位立体角的辐射功率
率为PT/(4π)
为PTGT/(4π)
d
面积 A 立体角 = A/d2
➢ 面积A内接收的信号功率 = (PT /4πd2)·GT ·A
解:
G
4 A 2
a
4 f
C2
2
Aa
4 6109
G
3108 2
2
3 2
2
0.55
G(dBi) 42.9 dBi
35
2.3 无线传播特性 续11
例3.2 卫星和地球站之间的距离为42,000km。计 算工作频率为6GHz时的自由空间传输损耗。
解:
Lf 92.44 20lg d 20lg f (dB) 92.44 20lg(42000) 20lg(6) 200.46 (dB)
产生遮蔽
47
2.4 移动卫星信道特性 续3
陆地移动链路
➢ 有3种典型的传播环境 1) 城市环境，其特点是直射波被完全阻碍 2) 开阔的乡村环境，直射波没有阻碍 3) 郊区和树木遮蔽环境，直射波被间歇性地阻碍
10º的波束宽度
6
2.1 天线 续4
抛物面反射天线
7
2.1 天线 续5
双发射面天线
8
2.1 天线 续6
阵列天线
MBSAT
9
2.1 天线 续7
天线增益
➢ 所有的天线都具有一定的方向性，在某些方向上 辐射的能量会较强一些
➢ 天线增益定义为：在馈源功率相同的情况下，天 线在指定方向上单位立体角发射/接收的功率与全 向(isotropic)天线在单位立体角发射/接收的功率 之比
闪烁带来的衰减
41
2.3 无线传播特性 续17
电离层效应
➢ 电离层位于地球大气的较高区域，是被太阳辐射 电离化了的区域
➢ 电离层中的自由电子是非均匀分布的，不过却形 成层状
➢ 电子云(也称为移动电离层扰动)可能在电离层中 游动并对传输信号产生不规则波动
42
2.3 无线传播特性 续18
雨衰
➢ 雨衰是降雨量的函数 ➢ 降雨使得传输无线电信号发生散射并吸收其能量，
C和Ku波段的双极化系统（依赖于 系统设计）
低仰角的通信和跟踪
信号闪烁 反射多径，阻塞 传播延时，延时抖动
对流层和电离层的 折射率波动
地区表面以及地面 物体
对流层和电离层
对流层影响10 GHz以上频段和低仰 角；电离层影响10 GHz以下频段 移动卫星通信服务
精确定时和定位系统，TDMA系统
系统间干扰
(dBi)
或
G( )= J1( D sin / ) sin
16
2.2 极化
引言
➢ 在发送天线的远场区域(far field zone)，辐射波 呈现横电磁波特性(transverse electromagnetic， TEM)
➢ 远场区域通常指距离天线超过2D2/λ 的区域，其 中D是天线的最大线性尺寸，λ是波长
2.1 天线 续9
最大天线增益
➢ 对直径为D的圆孔径或反射面天线，其几何表面为 A=πD2/4
➢ 当天线效率为ηa (0.5~0.7)时，有效接收面积为 Aeff=ηaA
➢ 最大天线增益可表示为
Gmax a D / 2 a Df / c2 或
Gmax (dBi)
10 lg a
D
/
天线方向图
(a)极坐标表示；(b)笛卡尔坐标表示
14
2.1 天线 续12
半功率波束宽度（半功率角）
➢ 通常采用半功率波束宽度来表征天线方向图的宽度
➢ 半功率波束宽度定义为天线增益下降到最大值的一半时所 对应的角度大小，通常也称为半功率角
➢ 半功率角θ3dB 的经验计算公式为
3dB
70
D
70
2
10 lg a
Df
/ c
2 12
2.1 天线 续10
天线方向图
➢ 天线方向图描述了天线在不同方向上的增益变化 ➢ 对圆孔径天线和反射面天线，方向图具有对轴线
的旋转对称性(rotational symmetry)，因此可以 用任何包含轴线的切面内的辐射变化来表征
13
2.1 天线 续11
常的设计目标 有3种类型的移动卫星链路
➢ 陆地移动链路 ➢ 航空链路 ➢ 海事链路
46
2.4 移动卫星信道特性 续2
陆地移动链路
➢ 直射视距(LOS) 波到达接收机时没有通过周围环境 的反射
➢ 散射分量包括来自于周围环境的多径反射信号 ➢ 镜面反射波是来自于接收天线附近地面的反射信号 ➢ 当障碍物(如树木或建筑物)阻碍了到卫星的视线时，
第二章 链路传输工程
1
第二章 概要
2.1 天线 2.2 极化 2.3 无线传播特性 2.4 移动卫星信道特性 2.5 系统噪声和干扰 2.6 链路预算
2
2.1 天线
天线类型
➢ 线形天线：单极子和偶极子天线 ➢ 喇叭天线：圆锥形天线和角锥形天线 ➢ 反射面天线 ➢ 阵列天线
3
2.1 天线 续1
➢ 接收功率可表示为 PR = (PTGT)·GR·(λ/(4πd)) 2
29
2.3 无线传播特性 续5
等效全向辐射功率(EIRP)
➢ 将PTGT称为等效全向辐射功率，通常以W为功率单 位 EIRP = PT ·GT (W) EIRP (dBW) = PT (dBW) +GT (dBi)
➢ EIRP描述了天线在轴线方向上的最大辐射功率
上行自由空间传输损 耗 下行频率
下行自由空间传输损 耗
LEO卫星 2763 km 1.6 GHz 165.3 dB
1.5 GHz 164.8 dB
GEO卫星 40000 km
6 GHz 200.05 dB
4 GHz 196.53 dB
34
2.3 无线传播特性 续10
例3.1 某反射面天线的直径为3米，天线效率为 0.55，工作频率为6GHz。计算其天线增益。
幅度成正比关系，因此在讨论中通常仅考虑电场 ➢ 电场矢量末端扫出的轨迹线的方向确定了电磁波
的极化方向
19
2.2 极化 续3
横电磁波的极化方式
➢ 椭圆极化：电场合成矢量末端的轨迹线为椭圆形 ➢ 圆极化： 电场合成矢量末端的轨迹线为圆形 ➢ 线性极化：电场合成矢量末端的轨迹线为直线
20
2.2 极化 续4
30
2.3 无线传播特性 续6
自由空间传输损耗
➢ 接收功率 PR = PT GT GR (λ / (4πd)) 2 = EIRP·GR (λ / (4πd))2
➢ 定义自由空间传输损耗
Lf = (4πd/λ)2 = (4πdf/c)2
➢ 自由空间传输损耗表征了两个全向天线间，发射
功率和接收功率之间的比值，即是天线间的传输
E2
E
G 20lg (dBi)
E02
E0
10
2.1 天线 续8
最大天线增益
➢ 天线增益在天线的电磁轴线(boresight) 上达到最 大，其值为
Gmax
4 2
Aeff
式中，λ=c/f 是电磁波波长， f 是电磁波频率， Aeff 是天线的有效接收面积(effective aperture area)
220
210
200
190
180
170
160
150
L band(1.5GHz)
C band(4GHz)
140
Ku band(12GHz)
Ka band(20GHz)
130
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Link Length (km)
4
x 10
33
2.3 无线传播特性 续9
自由空间传输损耗
链路长度 上行频率
从而导致信号衰落 ➢ 雨衰随着频率的增加而增加 ➢ 研究表明(CCIR Report 338-3, 1978)雨衰对水平极
化的影响远大于对垂直极化的影响
43
2.3 无线传播特性 续19
其它的传输衰减
➢ 冰雹，冰和雪带来很小的衰减，因为它们的含 水量小。
➢ 冰能够导致去极化。 ➢ 云带来的衰减能够采用类似于雨衰计算的方法
进行估计，不过其衰减量小很多。 ➢ 例如，频率为10GHz时，含水量为0.25 g/m3
的云带来的衰减约为0.05dB/km，而含水量为 2.5 g/m3时的衰减约为0.2。
44
2.4 移动卫星信道特性
45
2.4 移动卫星信道特性 续1
收发信机之间的空间定义为传输信道 对移动卫星链路，有效性达到80–99%为通
椭圆极化
21
2.2 极化 续5
椭圆极化
22
2.2 极化 续6
圆极化
➢ (a) 圆极化 ➢ (b) 右旋圆极化 (RHCP)： 按顺时针方向旋转 ➢ (c) 左旋圆极化 (LHCP)： 按逆时针方向旋转 ➢ 右旋和左旋圆极化是正交的圆极化 ➢ IEEE沿传播方向观察，即“后方”， 与光学视角恰好相反
23
2.2 极化 续7
线性极化
➢ 水平极化 (HP) ➢ 垂直极化 (VP) ➢ 水平和垂直极化是正交 的线性极化
Ey(ωt) VP/ HP
HP/VP
Ex(ωt)
24
2.3 无线传播特性
外逸层Exosphere
500 - 64,374 km
热层Thermosphere
80 - 500 km
中间层Mesosphere
➢ 例如，对于直径为3米，工作于6GHz的抛物面反 射天线(λ=5米)，其远场区域大致在距离天线360 米左右
17
2.2 极化 续1
横电磁波的矢量图描述
➢ 磁场 H ➢ 电场 E ➢ 传播矢量 k ➢ E-H-k 构成一个
右手坐标系
18
2.2 极化 续2
横电磁波的特性
➢ 电场和磁场随时间改变 ➢ 磁场与电场是同相变化的，磁场的幅度与电场的
➢ 大气衰减
由多变的天气条件引起的损失
38
2.3 无线传播特性 续14
大气吸收
➢ 大气中水蒸气(H2O)的共振吸收导致 了在22.3GHz处出现第一个吸收衰减 的峰值 ➢ 60GHz处的第二个吸收衰减峰值是 由氧(O2)的共振吸收引起 ➢ 图形描述了垂直 (90º仰角)情况时的 衰减
39
2.3 无线传播特性 续15
损耗
31
2.3 无线传播特性 续7
自由空间传输损耗
➢ 如距离d 的单位为km，频率f 的单位为GHz，则 自由空间传输损耗可表示为：
Lf (dB)= 92.44+20lgd+20lgf ➢ 自由空间传输损耗随着距离的增加，频率的增高
而增大
32
2.3 无线传播特性 续8
自由空间传输损耗
FSTL (dB)
线形天线
➢ 线形天线主要工作在VHF和UHF频段，完 成与TT&C系统的通信
➢ 线形天线提供全向辐射
4
2.1 天线 续2
喇叭天线
➢ 光滑内壁圆锥形天线 ➢ 波纹内壁圆锥形天线 ➢ 角锥形天线
5
2.1 天线 续3
喇叭天线
➢ 圆锥形喇叭天线支持线性极化和圆极化 ➢ 角锥形喇叭天线主要用于线性极化 ➢ 喇叭天线难以获得超过23dB的增益和窄于
大气吸收
➢ 对于10º到90º之间的仰角，可以根据下式估算吸 收衰减的大小(以分贝数进行计算)：
[AA] [AA]90 cosecEl [AA]90 / sin El El表示仰角
40
2.3 无线传播特性 续16
大气闪烁
➢ 是一种衰落现象 ➢ 由大气折射率的变化引起，导致了接收端的多径
衰落 ➢ 在链路预算时，引入一定的衰落余量来抵消大气
27
2.3 无线传播特性 续3
发射和接收功率
GT PT
GR
d
PR
Aeff
➢ 定义Φ = (PT GT )/(4πd2)为功率通量密度(power flux density)
➢ 接收功率 PR = PT GT Aeff /(4πd2) =ΦAeff
28
2.3 无线传播特性 续4
发射和接收功率
➢ 根据天线基础理论，天线的增益和有效面积满足 GR = 4π Aeff /λ2 Aeff =GR /(4π/λ2)
50 - 80 km
平流层Stratosphere
16 - 50 km
对流层Troposphere
7- 16 km
25
2.3 无线传播特性 续1
卫星通信系统关心的传播特性
传播衰减
物理原因
主要影响
衰减和天空噪声的增加 大气气体，云，雨 10 GHz以上频率
信号去极化 折射、大气多径
雨，冰晶 大气气体
36
2.3 无线传播特性 续12
传输衰减
➢ 卫星和地球站之间的传送信号穿越地球的 大气层，包括电离层，因而导致了某些衰 减，包括 ✓ 大气损耗 ✓ 电离层效应 ✓ 雨衰 ✓ 其它传输衰减
37
2.3 无线传播特性 续13
大气损耗
➢ 大气吸收
大气层气体对信号的能量吸收
➢ 大气闪烁
无线电波在大气中的聚焦和散焦导致的衰减
c Df
(degrees)
➢ 可见，半功率角θ3dB 随着天线直径的减小而增大，这意味着 小口径天线将无法实现很窄的辐射波束
15
2.1 天线 续13
指向损失
➢ 在接近轴线方向的角度θ(θ3dB/2)内，天线增益可 以按照下式进行估算
G(
)(dBi)
Gmax
(dBi)
12
3dB
2
大气波导，散射和 目前主要影响C频段。降雨散射2在6 更
衍射
高频段更加显著
2.3 无线传播特性 续2
发射和接收功率
全向天线
GT=1
实际天线
GT
Leabharlann Baidu
PT
PT
单位立体角的辐射功 单位立体角的辐射功率
率为PT/(4π)
为PTGT/(4π)
d
面积 A 立体角 = A/d2
➢ 面积A内接收的信号功率 = (PT /4πd2)·GT ·A
解:
G
4 A 2
a
4 f
C2
2
Aa
4 6109
G
3108 2
2
3 2
2
0.55
G(dBi) 42.9 dBi
35
2.3 无线传播特性 续11
例3.2 卫星和地球站之间的距离为42,000km。计 算工作频率为6GHz时的自由空间传输损耗。
解:
Lf 92.44 20lg d 20lg f (dB) 92.44 20lg(42000) 20lg(6) 200.46 (dB)
产生遮蔽
47
2.4 移动卫星信道特性 续3
陆地移动链路
➢ 有3种典型的传播环境 1) 城市环境，其特点是直射波被完全阻碍 2) 开阔的乡村环境，直射波没有阻碍 3) 郊区和树木遮蔽环境，直射波被间歇性地阻碍
10º的波束宽度
6
2.1 天线 续4
抛物面反射天线
7
2.1 天线 续5
双发射面天线
8
2.1 天线 续6
阵列天线
MBSAT
9
2.1 天线 续7
天线增益
➢ 所有的天线都具有一定的方向性，在某些方向上 辐射的能量会较强一些
➢ 天线增益定义为：在馈源功率相同的情况下，天 线在指定方向上单位立体角发射/接收的功率与全 向(isotropic)天线在单位立体角发射/接收的功率 之比
闪烁带来的衰减
41
2.3 无线传播特性 续17
电离层效应
➢ 电离层位于地球大气的较高区域，是被太阳辐射 电离化了的区域
➢ 电离层中的自由电子是非均匀分布的，不过却形 成层状
➢ 电子云(也称为移动电离层扰动)可能在电离层中 游动并对传输信号产生不规则波动
42
2.3 无线传播特性 续18
雨衰
➢ 雨衰是降雨量的函数 ➢ 降雨使得传输无线电信号发生散射并吸收其能量，
C和Ku波段的双极化系统（依赖于 系统设计）
低仰角的通信和跟踪
信号闪烁 反射多径，阻塞 传播延时，延时抖动
对流层和电离层的 折射率波动
地区表面以及地面 物体
对流层和电离层
对流层影响10 GHz以上频段和低仰 角；电离层影响10 GHz以下频段 移动卫星通信服务
精确定时和定位系统，TDMA系统
系统间干扰
(dBi)
或
G( )= J1( D sin / ) sin
16
2.2 极化
引言
➢ 在发送天线的远场区域(far field zone)，辐射波 呈现横电磁波特性(transverse electromagnetic， TEM)
➢ 远场区域通常指距离天线超过2D2/λ 的区域，其 中D是天线的最大线性尺寸，λ是波长