对流层散射通信及在人防中的应用
军用对流层散射通信的现状与发展趋势
军用对流层散射通信的现状与发展趋势
军用对流层散射通信的现状与发展趋势肖重庆f机械电子工业帮百掌庄第五十四研究所)CURRENTSTATUSANDTRENDS0FMILrrARYTRoP0C0MMUNICAT10NXiaoChongqing【提要l文奉舟绍对瘴层教射通信在军用通信中的作用与地位.它的简单发展历程.各门主要的徽射机.以及散射通信夸后的技术发展趋势.对流层散射通信由于单跳距离远,通信容量大,天线的锐方向性不易被截收和干扰,以及传播不受援爆炸影响等优点.加上近十年来各种高性能的数字散射机特别是高性能高机动性数字散射机的问世与应用,一直受到军方的高度重视.成为战略与战术通信网中不可缺少的一种通信手段.在现有的160多个教射通信系统中,军用的占了{00来个就充分说明了这一点.国外有人断言,在核战情况下.散射通信很可能成为为数不多的通信方式之一.比如美国战略通信网中就采用了不少散射电路.它们或与微波接力,电缆.短波等构成长链路.或作为其它通信线路的复线.或用于跨越极区,海峡,湖泊,高山和沙漠等特殊地形.在战术通信网中,它是三军联台战术网的组成部分.配备于集团军,旅级指挥机关.北约的战略通信网——综合通信系统(NICS)采用了庞大的散射通信系统----ACEHIGH.它由49条对流层散射线路和整不多数量的微波接力线路组成,成为该系统的地面主干线路,并正在逐步数字化.英国的对流层散射是’橙鸡’战术通信网的组成部分.法国的散射机(如FH940,FH950等测广泛用于里达’战术网.可见,散射通信在通信发达的今天,绝不是其它通信手段所能替代的,它有着广霞的发展前景和重要作用.本文介绍军用对流层散射通信在现代军用通信中的地位与作用.简单的发展演变过程.当前外
对流层散射通信
利用大气层中传播媒介的不均匀性对无线电波的散射作用进行的超短波、 微波超视距通信
01 结构物理特性
目录
02 主要特征
03 传播机制
04 特性
05 发展
散射通信是指利用大气层中传播媒介的不均匀性对无线电波的散射作用进行的超短波、微波超视距通信。根 据散射媒质的不同，散射通信一般分为对流层散射通信和电离层散射通信。散射通信中应用最多是对流层散射通 信。
传播机制
对流层散射现象的发现源于20世纪30年代，在实践中观察到了传播距离达到800-1000km，远远超出视距的超 短波、微波信号。由于频率太高，射向地面的超短波、微波频段的电波几乎无法在地表激起表面电流，这时地表 对于这个频段的电磁波而言相当于良导电体，电磁波在地表几乎全部反射而没有入射；另一方面，大气层中的电 离层处于等离子体状态，电离层由于拥有自由电荷且自由电荷随着空间高度的变化而不均匀，可以使射向天空的 频率较低的电磁波经过多次折射而返回地面，但是这个频率最高大概能达到50MHz，再高频率的电磁波将穿过电 离层进入宇宙空间。这意味着超短波及以上频率的电磁波既无法以地波的形式沿着圆形地球表面传播，也无法以 天波传播的方式经电离层折射返回地面，其传播方式为空间波传播，又称视距传播，传播路径类似于光路径，是 一条射线，不会发生弯折而发生超视距传播。即使考虑到大气折射效应导致的实际电波传播路径弯折，超短波和 微波的超视距效应也是非常微弱的，不可能显著超出视距传播到上千公里之外的地方。后来，有人用大气波导之 类的偶然因素来解释这种超短波、微波超视距传播，但随后的研究否定了这种理论。于是，人们提出了新的传播 机制来解释这种现象，即对流层散射传播机制。
但是，对流层散射传播机制具体是什么并没有一个定论，人们通过构造各种理论模型来解释这种传播，使理 论模型得出的数据尽可能地与实测数据相符。已经提出的机理主要有湍流非相干散射（散射理论）、不规则层非 相干反射（多模理论）和稳定层相干反射（反射理论）三种。这里首先了解大气物理中的一些相关概念，再引出 对流层散射传播的这三种机制。
数字对流层散射通信在民用的应用
数字对流层散射通信在民用通信的应用第一部分综述散射是一种自然现象。
我们知道，在地球的外围是厚厚的大气层，大气层分布着大量随机运动的不均匀介质，它们是大小不同和形态各异的空气漩涡、云团和片流层等。
由于这些不均匀物质的温度、湿度和压强与周围空气的不同，因而对电磁波的折射率也不同。
当发射天线辐射的电磁波通过这些随机不均匀介质时，其传输方向不再与以前一致，而是向四面八方发散，我们把电磁波经过大气中的不均匀物质后传输方向发生改变的现象称为散射，把这些不均匀物质称为散射体。
利用大气层中散射体对电磁波的散射和反射作用而进行的超视距无线电通信叫散射通信。
根据散射体在大气中所处的位置和来源的不同，散射通信又分为电离层散射通信、流星余迹通信和对流层散射通信。
电离层散射通信是利用电离层的 E层和 D层对超短波的散射和反射作用实现的超视距通信。
流星余迹通信是利用穿过大气层的流星形成的短暂电离余迹对超短波的散射和反射作用实现的远距离快速通信。
对流层散射通信是利用对流层中散射体对微波的散射或反射作用而实现的超视距通信。
由于大气中的散射体多集中在对流层，因此对流层散射通信成为散射通信的主要方式。
由于散射体既不受电离层变化的骚扰，又不怕雷电等恶劣天气的影响，即便在太阳黑子活动情况异常或是在磁爆、核爆炸等恶劣情况下，大气中的散射体也始终存在，因而散射通信具有抗破坏能力强、抗干扰性强、通信稳定可靠、保密性强等特点，尤其适合用在近海跨越海峡、海湾和岛屿及用于内陆跨越沙漠、高山、湖泊、沼泽和人烟稀少的边远地区的通信。
散射体的分布不是均匀的，散射能量主要指向电磁波原发射的方向。
接收天线收到的信号是发射天线与接收天线波束相交的公共散射体前向散射的信号之和。
电磁波在大气层中传播时，其能量除一小部分被散射体散射和反射外，其余大部分能量都会被吸收或穿透大气层进入太空，使收到的信号非常微弱，从而给信号的接收带来一定的难度。
为保证可靠通信，需要采用高增益定向天线、大功率发射机、高灵敏度接收机和抗衰落措施。
对流层散射通信及其应用
对流层散射通信及其应用对流层散射通信是一种利用大气对流层中的粒子对电磁波进行散射传输的通信技术。
在对流层散射通信中，发送端发送的电磁波会被大气中的水蒸气、氧气、氮气等粒子散射，散射后的信号会被接收端接收并进行解调，从而实现通信。
对流层散射通信具有以下几个特点：1. 高可靠性：对流层散射通信不受地理位置限制，可以在天空中的任何位置进行通信。
相比于传统的地面通信，对流层散射通信能够克服地面通信中的地形、建筑物等障碍物对信号传输的影响，具有更高的可靠性。
2. 高安全性：对流层散射通信利用了大气中的粒子进行信号传输，这些粒子的位置和运动都是随机的，使得散射通信的信号更难被窃听和干扰。
这使得对流层散射通信在军事、政府等需要保密性的领域具有广泛的应用前景。
3. 高带宽：对流层散射通信可以利用大气对电磁波的广泛散射来实现高带宽的传输。
由于大气中的粒子密度较高，对电磁波的散射效果较好，可以实现较高的传输速率。
这使得对流层散射通信在需要传输大量数据的场景中具有优势。
对流层散射通信具有广泛的应用前景。
以下是几个典型的应用场景：1. 灾难通信：在自然灾害发生后，地面通信设施通常会受到严重破坏，影响通信的正常运行。
而对流层散射通信可以利用大气进行通信，不受地面设施的限制，可以为救援人员提供可靠的通信手段，加快救援工作的进展。
2. 极地通信：极地地区地理环境恶劣，地面通信设施建设困难，而且信号传输受到极地天气的干扰。
对流层散射通信可以利用天空中的大气进行通信，克服了地面通信的困难，为极地科考和探险提供了重要的通信支持。
3. 航空通信：对流层散射通信可以在飞机和地面之间建立通信链接，为航空器提供实时通信服务。
在飞行过程中，航空器的位置和高度不断变化，地面通信设施无法满足其通信需求，而对流层散射通信可以克服这些限制，提供可靠的航空通信服务。
4. 科学研究：对流层散射通信可以用于天文观测和大气物理研究等领域。
通过对大气中散射信号的观测和分析，可以获得关于大气中粒子分布、运动规律等信息，为气象预测和大气环境监测提供有力支持。
对流层散射传播特性及信号谱特性分析
２０１８ 年第 ５ 期
ＳＰＡＣＥ ＥＬＥＣＴຫໍສະໝຸດ ＯＮＩＣ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ３５
对流层散射传播特性及信号谱特性分析①
吴文溢，王万鹏，熊益波，王雷元，陈西宏
（ 西北核技术研究所，西安 ７１００２４）
摘 要：文章介绍了 ３ 种对流层散射传播机制，并对不同参数下的对流层散射链路传输损耗进行了计算。 结果 表明，参数为 ５ＧＨｚ 频段和 １００ｋｍ 的典型散射链路，其传输损耗超过 ２００ｄＢ。 在广义散射截面模型的基础上建立了 对流层散射信号传输函数模型，重点研究了对流层散射信号的延迟功率谱特性；从实际散射链路出发，对不同基线 距离下的归一化延迟功率谱进行了计算和分析，结果表明，基线距离越远，则波束宽度越宽，相应的归一化延迟功率 谱扩展越宽。
图 １ 湍流非相干散射示意图 Ｆｉｇ．１ Ｃｏｍｐｏｓｉｎｇ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｗｏ ｗａｙ ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅ
ｔｉｍｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ
１ 对流层散射传播机制
大气层通常可以分为电离层、平流层和对流层， 其中， 对 流 层 位 于 最 下 层， 层 顶 高 度 约 为 １０ｋｍ ～ １２ｋｍ，是自然界生物生存活动的重要空间。 在气象 特征方面，相比于其他两层，对流层中含有大量的水 汽，且温度平均随海拔高度的升高而降低；在电磁特 性方面，对流层中分布着大量的介电常数局部不均 匀体，这些不均匀体在电磁波的照射下，除了沿途的 大气折射外，还会将电磁波能量进行二次辐射，这种 再辐射即谓“散射”。 到现在为止，已经提出的对流 层散射传播机制理论有下面 ３ 种［１，４－６］ ：
播可靠度高，且采用窄波束的定向天线，抗干扰和抗 截获能力远超过卫星通信；此外，散射通信几乎不受 核爆、磁暴、太阳黑子、雷电和极光等影响。 这些优 势使得散射通信已经成为各国战略和战术通信网中 卫星、微波等其他通信手段所无法替代的重要的数 据传输手段。 对流层散射传播的理论问题，一是传 播机制问题，二是传播特性及其改善途径问题。 对 流层散射通信具有典型的信道特性，这些信道特性
美军对流层散射通信及未来发展
美军对流层散射通信及未来发展外军了望一FoRElGNFoRCESoVERV":W用于Promi★李冬房朝辉段俊宏摘要:本文介绍了对流层散射通信的概念,美军对流层散射通信的应用,并对美军未来散射通信的发展作了分析和阐述.关键词:对流层散射通信美军AN/TRC一17《)一,对流层散射通信对流层散射通信是利用大气层中对流层中分布的不均匀介质如气旋云团等对电磁波的散射作用来通信的,它能够传输话音,数据,图像,传真等信号,是实现超短波和微波超视距通信的一种传统的,成熟的散射通信方式.对流层散射通信是典型的变参信道,具94国防科技02007.7有接受信号电平弱,信号快速衰弱,幅度起伏变化大,多径扩散大的特点.对流层是大气层的一个区域,其顶部位于地面上空+多公里处,并在不同的纬度地区有所不同.在中纬度地区约为1O_-12千米,而低(高)纬度地区较高(低) 些.在对流层中存在大量随机运动的不均匀介质:空气涡流,云团等, 当无线电波通过这种存在大量不均匀介质的对流层时,电波将受到折射,散射和反射.作为一种超视距通信技术,其单跳通信与传输速率,发射功率及天线口径有关,跨距可达几百至上千千米.对流层散射通信是大气层通信技术中的一种,被誉为现代战场的"机动兵".众多军事通信手段中,惟有大气层通信在任何时候都不怕敌方摧毁,因为按照目前人类掌握的技术来看还没有哪一个国家能将大气层摧毁.因此.大气层通信技术在现代军事通信中有着十分重要的意义,受到各国军队的高度重视.国外军事家断言,在现代战争情况下,作为战略通信网和战术通信网中的主要传输手段,对流层散射通信具有建站快,抗毁性强,机动性好,适应复杂地形能力强等特有的特点,是其他通信手段无法取代的.秉.发展二,美军对流层散射通信的应用在美国,除了国防战略通信系统中早就采用了不少对流层散射通信线路外,对流层散射通信已成为美国全球战略通信网的重要组成部分,主要用于跨越极区,海峡,湖泊,高山,沙漠等特殊地形进行通信.另外,在远程预警网中也应用甚广.在战术网中,对流层散射通信主要用于三军联合战术通信网(配备于集团军,旅级指挥机关)和保障战区的指挥通信网中. 1,美军对流层散射通信的历史发展美空军最早于20世纪80年代中期部署多信道对流层散射通信系统,旨在为联合三军战术网络提供远程扩展能力.在"沙漠风暴"行动期间,美军的100多个高数据率对流层散射系统首次在军事行动中得到了广泛应用,它把有史以来安装的最大的一个军事通信网络连接了起来.20世纪90年代初期之中期,美军开始向陆军和空军交付并部署AN/TRC一170(V)2(重型)和AN/TRC一170(V)3(轻型)对流层散射系统.同时,美海军陆战队也配发了AN/TRC一170(V)5(轻型)对流层散射系统.重型对流层散射系统的最大计划工作距离设计为15O英里,最大可靠数据率为每秒4兆位.轻型系统更适用于战术作战,而重型系统主要用于扩展从支持基地到战术任务区域的通信.2003年3月,美军及其联军开始了"伊拉克自由"行动,对流层散射通信系统在第11通信旅和美海军陆战队中就得到了有效而广泛的应用.战斗期间,美军从科威特北部到巴格达曾一度部署对流层散射系统,为军队行动提供关键的远程"骨干"通信.2004年1月,第7 通信旅接防第11通信旅后,继续使用对流层散射系统.例如,第7通信旅的甲连和第72通信营部署了对流层散射通信/J,组,为海军陆战队第1陆战队远程部队在伊拉克的作战行动提供支持.在战术卫星终端寥寥无几时,美军通过部署对流层散射系统把关键的指挥控制链路延伸到了整个战区.2,对流层散射通信在陆军国民警卫队中的应用美陆军国民警卫队的第356通信连(重型)和第114通信连(轻型)参加了第一阶段的"伊拉克自由"行动,从2003年5月开始.这些部队在网络中安装了对流层散射系统,并在科威特和伊拉克南部的浩瀚沙漠里使用了这些系统. 2004年3月,第143通信连(重型) 和第321通信连(轻型)接防了第356和第114通信连.第143通信连建立的从科威特弗吉尼亚兵营到伊拉克南部的乌姆盖斯尔的链路,是"伊拉克自由"行动第二阶段网络中最为稳定的链路之一,第321连的系统和链路也同样非常可靠.第143通信连部署了8套AN/TRC一170(V)2对流层散射系统.根据地形情况的不同,训练有素的士兵能够在4—5小时内安装一套重型对流层散射系统.第143通信连总共能够安装4条150 英里的链路,每条链路的最大可靠数据率可达每秒4兆位.第321通信连部署了16套~—Emall:gfkj@—外军了望FoREIGNFoRCESoVERV1日W AN/TRC一170(V)3对流层散射系统.专业操作员能够在1—2小时内安装一套轻型对流层散射系统. 第321通信连总共能够安装8条100英里长的链路,每条链路最大可靠数据率为每秒2兆位.3,对流层散射系统在综合战区通信营中的规划应用美军对军以上梯队的通信兵率先开始了部队结构的重大变革, 即建立综合战区通信营(ITSBo ITSB设有3个连,每个连都包括有交换,视距,战术卫星,轻型对流层散射,电缆和数据设备.目前,对对流层散射通信资源规划了三种ITSB模型:轻型,重装和混装.专门就对流层散射设备而言,轻装营只有AN/TRC一170(V)3,重装营只有AN/TRC一170(V)2.而混装营既有轻型设备又有重装设备.根据当前提出的ITSB概念,现役组成部队有4个轻装营,3个重装营和2个混装营,国民警卫队和预备役也是类似的混编情况.目前的ITSB模型旨在将对流层散射用于远程交换机至交换机链路.在最终决定ITSB概念的执行时,应考虑战术/战略上的差异.那些完全装备轻型对流层散射设备的营,应当更多地锁定战术任务,而只装备重型对流层散射设备的营则应更多AN/TRC一(V)2对流层散射系统20077◆国防科技95外军了望…:唑FoRE●GNFoRCESoVERV●日W 地限于战略/支持基地作战.三,美军对流层散射通信的未来发展"沙漠风暴"和"伊拉克自由"行动都证明了陆军对流层散射系统的有效性.轻型及重型系统都可为通信计划人员提供所需的手段, 使其能够在不使用紧缺的卫星资源的情况下扩展数据率相对较高的链路.在不远的将来,美陆军远程通信既会使用轻型对流层散射系统,也会使用重型系统.不幸的是,轻型及重型对流层散射系统配备的仍然是比较陈l13的数字群多路复用/三军战术设备.美军将会对其进行技术升级,使得它们能够运行在不断扩展的全球信息网格(GIG)中.1,将对流层散射通信系统带宽增加至每秒4.096~t1~位以上AN/TRC一170目前的带宽处理能力严重限制了战区用户的所需服务.带宽增加后,将可改进向作战人员提供全面通信服务的能力,而且还可提高系统的使用率.此外,增加带宽还可改进远程及战术传输的效率,有助于满足联合作战环境下的通信需求.联合战术作战要求向卫戍部队以及途中_和已部属机动部队提供高速多媒体通信和信息流.当今作战人员所需的许多服务,如"捕食者"无人机,联合全球情报通信系统(JWICS),视讯会议(VTC),AN厂rYQ一127等,其数据文件大小有数百Kb至数Mb,必须要有散射通信示意图有效的带宽才能对其进行传输.在这些装备和临界电路中,绝大多数需要至少2—4MB的带宽才能运行.现有的AN/TRC一170调制解调器的带宽容量只有有限的2MB,因而与这些已增加的带宽需求不匹配.要在短时间内及时分发信息产品,如图像,情报信息,导弹预警,气象,记录报文业务,联合及单军种新闻,教育,训练,视频及其他所需的信息服务,美军需要大容量的AN/TRC一170能力.美国防部支持采购和使用升级型AN/TRC一170调制解调器,以便为作战人员提供大容量信息流,还可有效克服当前及所计划的通信系统中存在的容量局限性问题.2,使用最新的FCC一100和FCC一100用于对流层散射通信设备升级96国防科技~'2007.7Promina交换机等多路复用设备对轻型及重型对流层散射系统进行升级和AN/TSC一93及AN/TSC一85战术卫星系统的"Charliemodel"升级类似,美军将会对对流层散射系统的调制解调器,合成器,上/下变频器,发射机,接收机和HPA进行最新的升级.因为在无法使用战术卫星资源的情况下,美军将继续使用对流层散射链路来实现远程交换机至交换机的连接.在对流层散射系统的升级中,美军将考虑可支持实时数据压缩的调制解调器和多路复用器,以代替有限的战术卫星资源.这样,不但可以将关键的任务设备解放出来,而且还可以为客户提供可靠的通信能力.美陆军对流层散射系统的现代化,将为通信兵提供又一种支持作战人员的关键工具.随着战术卫星在ITSB营之间的调配整合,对流层散射系统将会成为远程通信中的一个更为关键的组成部分.最后,使用最新的FCC一100和Promina对当前的对流层散射系统进行升级,将可延长美陆军大量远程设备的服务寿命,还可扩展全球信息网格(GIG).因此,对流层散射系统在美陆军中前景光明. 豳。
对流层散射 快衰落 慢衰落
对流层散射快衰落慢衰落在对无线通信系统中，信号传输过程中会受到各种衰落的影响，导致信号质量下降。
其中，对流层散射是一种重要的衰落机制。
在本文中，我们将重点讨论对流层散射、快衰落和慢衰落这三者之间的关系及应对方法。
一、对流层散射简介对流层散射是指无线电信号在穿越对流层时，由于大气层的不均匀性，导致信号产生散射现象。
这种散射机制使得信号强度波动，从而影响通信质量。
对流层散射具有以下特点：1.频率越高，散射效应越强；2.距离越远，散射衰减越大；3.季节和天气条件对对流层散射有显著影响。
二、快衰落与慢衰落的概念及区别1.快衰落快衰落是指信号在短时间内（如几毫秒）发生的强度波动。
快衰落主要由多径效应、大气闪烁和机动性引起。
快衰落的特点是：- 幅度波动较大；- 衰落速度快；- 具有随机性。
2.慢衰落慢衰落是指信号在长时间内（如几十秒至几分钟）发生的强度波动。
慢衰落主要由对流层散射、电离层散射和地球散射引起。
慢衰落的特点是：- 幅度波动较小；- 衰落速度慢；- 具有周期性。
三、影响快衰落和慢衰落的因素1.频率：频率越高，快衰落和慢衰落的幅度波动越大；2.距离：距离越远，快衰落和慢衰落的衰减程度越大；3.大气条件：大气条件（如温度、湿度、气压等）对快衰落和慢衰落产生显著影响；4.地形地貌：地形地貌对信号传播路径产生影响，进而影响快衰落和慢衰落的特性。
四、应对快衰落和慢衰落的方法1.快衰落应对方法：- 采用分集技术：如空间分集、频率分集等，提高信号的抗衰落能力；- 编码技术：如卷积编码、Turbo编码等，实现信号的纠错和解码；- 调制技术：如自适应调制，根据信道条件动态调整信号参数。
2.慢衰落应对方法：- 信号预测：根据历史数据预测慢衰落趋势，提前进行信号调整；- 慢衰落补偿：在接收端对信号进行衰落补偿，如利用均衡技术、信道预测技术等；- 链路自适应技术：根据链路条件动态调整信号传输参数，提高通信质量。
五、实例分析以陆地移动通信系统为例，当频率较高时（如1.8GHz），对流层散射导致的慢衰落较为严重。
对流层散射通信新应用韩飞1曹合修1冯强2
对流层散射通信新应用韩飞1 曹合修1 冯强2发布时间：2023-06-15T03:47:43.067Z 来源：《中国电业与能源》2023年7期作者：韩飞1 曹合修1 冯强2 [导读] 对流层散射通信的优势十分显著，因此广泛应用在我国的军事、民用等领域，但对流层散射通信信道属于随参信道，具有较大的信号传输损耗，而且还会产生多径效应，存在明显的快衰落与慢衰落现象，最终对信号传输产生了严重影响。
因此，在对流层散射通信应用过程中，需要充分了解其信道特性，并对其应用加以创新，以此来发挥出对流层散射通信具有的重要作用。
本文针对对流层散射通信新应用展开分析，介绍了散射通信特点，探讨了对流层散射传播损耗，并提出具体的应用对策，希望能够为相关研究人员起到一些参考和借鉴。
1.66736部队；2.92146部队摘要：对流层散射通信的优势十分显著，因此广泛应用在我国的军事、民用等领域，但对流层散射通信信道属于随参信道，具有较大的信号传输损耗，而且还会产生多径效应，存在明显的快衰落与慢衰落现象，最终对信号传输产生了严重影响。
因此，在对流层散射通信应用过程中，需要充分了解其信道特性，并对其应用加以创新，以此来发挥出对流层散射通信具有的重要作用。
本文针对对流层散射通信新应用展开分析，介绍了散射通信特点，探讨了对流层散射传播损耗，并提出具体的应用对策，希望能够为相关研究人员起到一些参考和借鉴。
关键词：对流层散射；信道特性；损耗分析；应用对策对比其他的通信方式，对流层散射通信要具有更为明显的优势，具体表现在抗毁能力强、保密性能好以及通信距离远等方面，但在实际通信传播过程中也会产生相应的损耗，因此需要明确损耗影响因素，并采取有效的应用对策，以此来发挥出对流层散射通信优势。
一、散射通信特点在对流散射信道当中，有着电波多径传播现象存在。
对于多径传播，其所产生的衰落均为快衰落。
在对流层散射信道上，不仅有着快衰落，信号电平中值的慢起伏较长，因此也将其称之为慢衰落。
电磁波在对流层中传输与散射若干问题研究的开题报告
电磁波在对流层中传输与散射若干问题研究的开题报告题目：电磁波在对流层中传输与散射若干问题研究背景：电磁波在大气中的传输和散射是气象学和通信工程等领域的研究重点之一。
电磁波在对流层中的传输和散射对于天气预报、气象探测仪器的设计以及卫星通信等具有重要意义。
然而，由于对流层的复杂性质和电磁波的多参数特性，这一领域存在许多未解决的问题，需要深入研究。
研究内容：本研究计划从电磁波在对流层中的传输和散射角度入手，深入探究以下若干问题：1. 对流层导致的电磁波传输衰减机制：对流层中包含大量水汽、气溶胶和沙尘等物质，这些物质与电磁波之间的相互作用会导致波长缩短和散射，从而影响电磁波的传输衰减。
我们计划通过理论模型和实验验证的方法，深入研究对流层中不同物质对于电磁波传输的影响机制。
2. 对流层中电磁波散射模型研究：对流层中存在大量的介质分布，如云、雾、雨、雪等。
这些介质会对电磁波的散射产生影响，因此建立对流层中电磁波散射模型是非常重要的。
我们计划通过建立合适的数学模型和实验验证方法，研究对流层中电磁波的反射、散射和折射等特性，为实际应用提供精确的数学模型和计算方法。
3. 对流层电离层的影响：电磁波在对流层中传输时还会受到电离层的影响，这对于卫星通信等应用非常重要。
我们计划研究电磁波与对流层电离层的相互作用机制，了解电离层对电磁波传输的影响，为实际应用提供精确的数据。
研究方法：本文采用数学建模和实验验证相结合的方法，理论探讨与实验测试相结合的研究思路。
主要研究工作包括：1. 建立电磁波在对流层中传输和散射的数学模型，探究不同物质对电磁波的影响机制。
2. 设计实验室实验和实际场景实验，验证建立的数学模型，探究电磁波在对流层中传输和散射的规律。
3. 利用计算机技术对实验数据进行处理，分析电磁波在对流层中传输和散射的过程，得出相关结论和建议。
预期成果：通过本次研究，预期得到以下几个方面的成果：1.深入了解电磁波在对流层中传输和散射的机制。
对流层散射通信新技术及其军事应用
频）删调制及相干解调技术，使分集效果可达８重以上，接收信号衰落得到有效平滑，信道质量完仝达到信息
传轱要求。
（４）设备小型化技术，对流展散射通信对地形、地貌要求比较苛刻，在被地球曲率阻挡的地方．收到信号的 强度ｕ≈Ｋ／（ｓｈ（Ｏ／２））５．其中，Ｋ是地区、季节决定的常数。信号强度ｕ与（ｓｉｎｆ ０／２））５成反比．０是接收站大 钱方向与发站天线方向的夹角。显然，在距离一定时，接收站在电渡传播地面方位ｒ．０最小，随着０增大，接收 的场强会迅速减少。对于作战地域属于山区、丘睦，散射通信的开通存在一定的困难．但是采伟模块化技术、小型 化技术、抗震加固技术，以及在天线可拆卸和设备携带方面采取相应措旌．采用车载机动和小型便携可搬移上山 柑结台，也可较好地解决“山中通“的需求。 （ｓ）组同应用拄木。对流层散射通信方向性比较强．在应用上基本上属于点对点通信。但可根据能承受的 性能价格比．迂当增碱设备致景．以群路交换为巾心，以采用小型化拄术、换频技术复分接技术和群路远传技术 的传辅设备作为引接手段．通过戢射单跳、双踺、多跳转接可以有效地组成环型网、星型同和网状同．完成大跨距、
Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ
Ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
Ｃｈｅｎ Ｚｈｉｙｕａｎｌ，ＲｅｎＸｉｎ２
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｑｕｉｐｍａａｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
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ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
对流层散射 快衰落 慢衰落
对流层散射快衰落慢衰落对流层散射有快衰落和慢衰落的区别。
对流层散射是指在大气对流层中，由于温度、湿度等因素的变化，导致无线电波在传播过程中与气体中的分子和粒子发生相互作用，从而发生散射现象。
快衰落和慢衰落是对流层散射的两种不同特性，本文将分别介绍基本原理以及应用。
快衰落是指散射过程中无线电波和散射体之间存在较快的相位变化。
这种相位变化通常是由于移动设备或者散射体的运动引起的，比如车辆、飞机等。
快衰落在通信系统中可能导致信号变弱、失真甚至中断。
为了解决这个问题，通信系统需要采取合适的编码、解码和纠错技术。
同时，对流层散射的快衰落特性也可以用于雷达系统中，通过分析散射信号的相位变化，可以获取目标物体的速度和位置信息。
慢衰落是指散射过程中无线电波和散射体之间的相位变化相对较慢，通常由于大气湍流等因素引起。
与快衰落不同，慢衰落的影响是持续的，并且相位变化的幅度较小。
慢衰落可以通过频谱分析来研究，通过观测频谱的变化可以了解信号的功率衰减情况以及信道质量。
慢衰落在无线通信系统中很常见，特别是在移动通信中，了解和控制信道的慢衰落特性对于提高通信质量非常重要。
对流层散射的快衰落和慢衰落除了在通信系统中有应用外，还有许多其他领域的研究和应用。
比如在气象学中，快衰落和慢衰落的研究可以帮助我们更好地理解大气层变化和天气现象。
此外，在地面测量和遥感领域，利用快衰落和慢衰落特性可以获取地表和大气参数的变化情况，对环境监测和资源管理具有重要意义。
总结起来，对流层散射中的快衰落和慢衰落是两种不同的现象。
快衰落主要由移动设备或散射体的运动引起，会导致通信质量下降，但也可以用作雷达系统中的目标检测。
慢衰落则源于大气湍流等因素，在无线通信系统中更为常见，对于理解信道质量和改善通信质量具有重要意义。
此外，对流层散射的快衰落和慢衰落还在气象学、地面测量和遥感等领域有广泛的应用前景。
这些研究和应用有助于我们更好地理解和利用对流层散射的特性，为不同领域的科学研究和工程应用提供支持和指导。
张明高 只有自主创新 才有话语权
张明高院士很忙 ， 每次来郑 ， 日程都安 技进步推动电子信息科技进步 ，毕生 为强 了广义散射截 面理论模型 ，并在此理论基
｝ 得满满的。接到通知说张院士要 来郑参 国强军作奉献 。 他一生都遵循这句名言 ， 致 础上 ，对各种传播特性做了系统的模式研
口 个 报 告 会 ，我 们 就 直 接 守 在 他 下 榻 的 力于 电波传播研究。自 １ ６ 一 ９ ２年大学毕业参 究 ，提出了一套 比较完整 的适于我国条件
一
个重大项 目的主要负责人 ，正潜心科 的对 流层散射传输系统 ，可以实 现超视距 面 、 入 的研 究 ， 而提 出 了全球 适用 的 深 从 和可靠度 ， 以及特别强 的抗核爆能力 。 到世界各 国同行 专家公认 ， 代替 了国际上
ｆ 呢。我身体还好 ， 不用人照顾 ， 时间省 传输 ； 把 同时具有适 中的传输容量 、 传输性能 对流层散射传输 损耗统计 预测方法 ， 并得 来去做科研 的意义更重 大。
电 中继系统所需传播数据 ） 中。 之 ８ ０年代 ，ＣＲ颁 布全球 对流 层散 射 ＣＩ
￡ 个问题 ， 张院士爽朗地笑 了。他说 ， 我身
对流层散射传播是对流层散 射通信 的
２ 的人都在埋头搞研究 ，我的秘书现在也 技术基础 。利用对流层散射传播 机理设计 数据库后 ， 明高 院士据此进行 了更 为全 张
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沿用 ２ ０多 年的美 国 Ｎ Ｓ （ Ｂ 国家 标准局 ） 张院士经 常和外 国的学者 继对 流层 传播研究之后 ，张明高院士 间。在这 期间 ，
同类 方法 ， 形成 了 Ｃ Ｉ ２ ８ ６报告 （ ＣＲ ３ － 地面 又先后 在卫 星通 信 、 天飞 船通 信 、 航 陆地 专家进行交 流和切磋 ，看 出了两国之间的
通信在人防上的应用
通信在人防上的应用
1. 报警系统：通信技术可以用于建立报警系统，将监控设备、传感器等安装在人防工程内部，通过通信技术将报警信息及时传输到管理中心进行处理。
2. 监控系统：通过通信技术将监控设备的图像传输到管理中心进行实时监控和录像。
3. 通讯系统：可以建立人防通讯系统，通过通讯网络实现对人员和物资的调度和管理。
4. 灭火系统：可以利用通信技术建立灭火系统，实现消防设备的智能化控制和远程监控。
5. 智能门禁系统：通过通信技术建立智能门禁系统，实现对人员进出人防工程的管控，提高安全性。
6. 人员定位系统：通过通信技术建立人员定位系统，实时跟踪人员位置，提高应急处理效率。
7. 内部网络：通过通信技术建立内部网络，实现人防工程的信息化管理。
总之，通信技术在人防建设中得到了广泛的应用，为人防工程的安全性和智能化
程度提供了重要支持。
散射通信在国外应用现状及发展趋势
散射通信在国外应用现状及发展趋势作者：纪晓辉来源：《中国新通信》 2017年第11期引言：随着“分散部署”时代的来临，作战部队对超视距通信的需求急剧增加，在卫星通信无力独自填补巨大需求缺口的压力下，散射通信作为经过实战检验的宝贵的超视距通信战术优势重新获得了军方的高度重视，值此契机迎来了它在部署应用中的重新跃升以及系统、技术革新的突破期。
一、散射通信设备的发展相对于短波通信、微波通信，散射通信技术出现比较晚。
上世纪三十年代，随着雷达技术的发展，发现了电磁波的超视距传播现象，随后进行了大量的传播试验；1950 年在大量试验的传播试验的基础上，总结产生了散射传播理论；1955年美国最先实现的散射通信技术的实用化，从散射设备的实用化至今，基本上经历了以下4 个阶段。
阶段1：固定散射站，多工作在L/S 频段，传输容量一般小于2Mbps，天线口径基本在10 米左右，发射功率在10kw 甚至更高，单站值班和维护人员约20 人。
固定散射站主要用于构建远程骨干网，单跳通信距离在200km 左右；阶段2：机动散射站，传输容量在2Mbps 左右，每站由2~3 辆车组成，主要用于远程机动通信保障，单跳通信距离一般在150km 以下，多用于战区通信；阶段3：单车单站，在阶段2 的基础上，利用单辆越野卡车上实现了天线、通信设备、供电等一体化设计，机动能力进一步提升。
其最高传输容量支持20Mbps；阶段4：单天线散射站，相继出现了以DART-T 为代表的战术型散射装备，在本阶段更加注重设备的小型化、模块化以及多模式通信一体化设计。
设备体积更小、重量更轻，可通过小型越野车进行承载或者人工背负，在战场快速部署中使用更加灵活。
二、散射通信现状及发展趋势近年来，传统散射通信强国如美国、俄罗斯、法国以及印度、英国、乌克兰等均在持续推动散射技术的发展和装备的升级、更新，镶嵌新技术的系统装备重新焕发出勃勃生机。
2.1 散射设备现状2.1.1 Comtech 公司CS67500 及TCT300AAN/TRC-170 曾作为美军对流层散射通信设备的典型代表，在过去的军事通信部署中得到成功的应用，但是随着通信带宽需求的增加，原有的传输速率不能满足战场信息传输要求。
对流层散射 快衰落 慢衰落
对流层散射快衰落慢衰落
1.对流层散射（Atmospheric Scattering）是指大气中的气体和
颗粒物对光线的散射现象。
当光线通过大气层时，会与空气中的分子、气溶胶等物质相互作用，导致光的方向发生改变并散射到各个方向。
快衰落（Fast Fading）和慢衰落（Slow Fading）是无线信道中的衰落现象。
2.快衰落：快衰落通常是指信号在短时间内发生较大的强度变
化。
这种衰落通常由多径传播引起，即信号经过多条路径抵达接收器，不同路径的信号因干涉或衍射而产生相位差，导致信号的合成幅度出现快速变化。
快衰落通常发生在高频率或移动通信等场景下，可能导致信号质量下降，需要采取合适的技术来抵消或减轻其影响，如使用均衡、编码和分集技术等。
3.慢衰落：慢衰落通常指信号在较长时间内发生缓慢的强度变
化。
这种衰落通常由信道参数在较长时间尺度上的变化引起，如大尺度衰落、移动速度慢等因素。
慢衰落通常发生在低频率或静止通信等场景下，可以通过合理的信道估计和调度策略进行有效的预测和处理。
理解快衰落和慢衰落对于无线通信系统设计和性能分析非常重要。
在实际应用中，需要采取相应的适应性调整和补偿措施，以保证通信质量和可靠性。
现代军事通信技术
现代军事通信技术在现代战争中，军事通信的中枢神经作用显得格外突出。
而在现代电子技术、计算机技术、航天技术等高技术基础上发展起来的现代通信技术，则为现代军事通信提供了更加有效的通信工具和更完善的通信手段。
毋庸置疑，军事通信技术在战后得到了相当大的发展。
让我们来看看这些具有代表性的现代通信技术：一、载波通信与光纤通信技术二战以后，军事有线通信技术取得了包括60年代产生的程控交换技术在内的一系列重大进步，其中比较突出的是载波通信与光纤通信技术。
载波通信就是利用频率分割原理，在一对线路上同时传输多路电话的通信。
其工作原理是：在发信端把各路电话信号分别对不同的载波频率进行调制，将各话路的频谱安排在各自不同的频位上。
在接收端，则进行相反的解调过程，把位于不同频位的各话路还原为话音频谱，实现载波多路通信。
载波通信除了传输电话信号外，还可以进行二次复用，即利用载波话路来传输电报、传真、数据等等。
载波通信有效的利用了有线通信的线路，扩大了信道的容量，提高了传输的速度。
在军事信息量不断增加、军事通信要求高效迅速的情况下，载波通信是一种极好的技术手段。
载波通信技术产生于20世纪初期，电子管和滤波器发明以后，为实现载波电话通信创造了技术条件。
同时，增音器和同轴电缆的发明又为载波通信的发展插上了翅膀。
1918年，在美国的匹茨堡到巴尔的线路上开通了第一个载波电话通信系统，每对线通3路电话。
到1938年，经过不断改进，可通12路电话。
在两次世界大战中，由于战争条件的限制，各参战国（除美国外）的长途有线通信发展很慢。
第二次世界大战结束初期，各国均建立了规模巨大的军用长途载波通信系统，通信容量从最初的每对线几路、十几路，发展到几十路、几百路。
20世纪60年代初，载波通信设备进入了半导体化阶段。
20世纪50年代初，单晶硅制备技术得到了突破性的发展，60年代各种晶体管电子元件相继诞生。
半导体晶体管的诞生是电子元件的第二次重大突破，它具有体积小、重量轻、耐震、寿命长、性能可靠、功耗低等电子管无法比拟的优点，有效地促进了电子技术的发展。
对流层散射通信信道特性分析
对流层散射通信信道特性分析作者：赵玉刚来源：《卷宗》2019年第15期摘要：由于对流层散射通信存在诸多优点，无论在军事或民用方面都得到了较为广泛的应用，但是对流层散射通信信道是随参信道，信号传输损耗较大，存在多径效应，且快衰落和慢衰落现象较为明显，严重影响了信号传输。
本文从对流层散射传播损耗、对流层散射传播衰落以及对流层散射传播的多径效应等方面对对流层散射信道特性进行了分析，对研究超短波、微波远距离通信传输具有重要的意义。
关键词：对流层散射；信道特性；损耗；衰落；多径效应与其他通信方式相比，对流层散射通信，其通信距离远、保密性能好、抗毁能力强、不受太阳黑子、电离层扰动，尤其不受核爆炸的影响，且能实现全天候可靠通信，无论在军事或民用方面都得到了较为广泛的应用。
但是，对流层散射通信信道传输损耗较大，存在多径效应，其快衰落和慢衰落现象较为明显，严重影响了信号的传输。
下面从对流层散射传播损耗、对流层散射传播衰落以及对流层散射传播多径效应等方面对对流层散射信道特性进行分析。
1 对流层散射传播损耗对流层散射通信信号传输距离较远，信号在传输过程中损耗较大，所以到达接收机的信号比较微弱，为了能够正常完成通信，一般采用较大功率的发射机和方向性较强的天线。
从散射通信信号的传输路径上来看，其传播损耗主要包括散射损耗、自由空间的损耗、大气吸收损耗、天线高度损耗、信号传输耦合损耗以及天线方向偏移损耗等[1]。
1.1 散射传播损耗与距离的关系影响散射传播损耗的因素较多，主要包括通信距离、频率、气候、季节等，其中，通信距离的变化对散射传播损耗的影响最为明显。
通过大量实验研究数据发现，当通信距离在100～400KM范围内时，每增加1KM传输损耗增加0.5分贝。
当距离超过500KM后，散射传播损耗随着距离增加而增大的速率会降低，并且，距离越长，损耗增加的速率越慢。
1.2 散射传播损耗与频率的关系对流层散射通信，是利用对流层大气中的散射体对信号的散射作用而实现通信的。
电磁波的散射现象及其在通信中的应用
电磁波的散射现象及其在通信中的应用
李军;姜向东
【期刊名称】《青岛远洋船员职业学院学报》
【年(卷),期】2002(023)004
【摘要】电磁波在电离层和对流层均存在散射现象,散射通信是在沙漠、海峡等恶劣地形环境条件下实现超视距而且又能具有较大容量的重要通信手段;目前散射通信广泛采用分集技术和自适应技术.
【总页数】6页(P52-57)
【作者】李军;姜向东
【作者单位】青岛远洋船员学院;青岛市公路管理局
【正文语种】中文
【中图分类】U6
【相关文献】
1.关于电磁波对原子的拖拽效应在通信中的应用 [J], 谭宏;戴志平
2.涡旋电磁波在无线通信中应用的研究进展* [J], 黄嘉斌;万频;王永华;黄维;蒋维勇
3.电磁波在民航通信中的应用分析 [J], 苑芳铭
4.电磁波轨道角动量在无线通信中的应用 [J], 张小飞; 李妍; 叶彬; 魏冬
5.探究电磁波在民航通信中的应用 [J], 罗布桑珠
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系统具有集中远程监控功能， 每端站配备计算机用于系统设备的监视和控制， 也可通过控制台远程登录对设备进行操作和维护。 2.1.3 主要技术指标 工作频段：C 频段； 业务速率：256kb/s～34Mb/s； 通信业务：话音、数据、IP 数据、视频（对 2Mbps 以上速率）； 天 线：抛物面天线，天线口径和数量可根据用户通信需求进行选配；
发射功率：400W； 最大功耗：≤10kW； 接 口：ITU-T G.703、以太网接口；
工作温度： 舱内设备：0℃～+40℃； 舱外设备：-40℃～ +45℃。 2.3 轻型散射通信设备 2.3.1 概述 轻型散射通信设备是一种中小容量、 超视距无线传输设备。 由 1 台用户复用设备、 1 台散射通信低频设备、1 台散射通信高频设备、1 套天馈系统和其它配套设备组成。
2.1 固定式散射通信系统 2.1.1 概述 固定式散射通信系统是一种超视距、远距离、中大容量无线群路通信系统，可用 于岛屿之间及岛屿对岸、海上平台之间以及平台对岸、人防、采矿等固定站点之间的 超视距通信。
图 2 2.1.2 功能特点
固定式散射通信设备外观
具有单跳达上百公里的通信能力； 通信容量大，最大可达 34Mbps； 系统具有传输话音、数据、视频等多种业务的能力； 系统采用积木式配置形式，可根据用户需求，在标准配置的基础上灵活选配 天线、功放等；
4
图 4 2.3.2 功能特点
轻型散射通信设备外观
采用单天线、单发射机、单接收机技术体制，系统结构大为简化，应用更加 灵活。 设备可固定使用或装车机动使用。 2.3.3 主要技术指标 工作频段：C 频段； 业务速率：256 kb/s～2048kb/s； 支持业务：话音、数据、图像、IP 通信距离：≥60km（2048kb/s 天线，1.8m 天线） 发射功率：40W（射频单元出口）； 天线：1 面抛物面天线(1.2m～2.1m 可选) 2.4 背负式散射通信设备 2.4.1 概述 背负式散射通信设备是一种超视距、中小容量、可背负的无线通信设备。设备小 巧轻便，主机设备和天线分别放在 2 个箱体内。可用于用户超视距点对点应急通信， 也可用于车辆无法进驻现场的超视距应急救援。
对流层散射通信及在人防中的应用简介
目 录
1 对流层散射通信基本介绍 .............................................................................. 1 2 典型的散射通信产品介绍 .............................................................................. 2 2.1 固定式散射通信系统 .................................................................................. 2 2.1.1 概述 ........................................................................................................ 2 2.1.2 功能特点 ................................................................................................. 2 2.1.3 主要技术指标.......................................................................................... 3 2.2 干线散射通信车载站 .................................................................................. 3 2.2.1 概述 ........................................................................................................ 3 2.2.2 功能特点 ................................................................................................. 3 2.2.3 主要技术指标.......................................................................................... 4 2.3 轻型散射通信设备 ..................................................................................... 4 2.3.1 概述 ........................................................................................................ 4 2.3.2 功能特点 ................................................................................................. 5 2.3.3 主要技术指标.......................................................................................... 5 2.4 背负式散射通信设备 .................................................................................. 5 2.4.1 概述 ........................................................................................................ 5 2.4.2 功能特点 ................................................................................................. 6 2.4.3 主要技术指标.......................................................................................... 6 3 典型应用方式................................................................................................ 6 3.1 点对点应用 ................................................................................................ 6 3.2 组网应用 .................................................................................................... 8 4 沈阳市防空应急机动指挥信息平台散射通信系统介绍 ................................... 8 4.1 项目概况 .................................................................................................... 8 4.2 系统组成 .................................................................................................... 9 4.3 系统功能 .................................................................................................. 12 4.4 系统主要技术指标 ................................................................................... 12 4.5 系统特点 .................................................................................................. 13 4.6 系统应用 .................................................................................................. 13
图 3 2.2.2 功能特点
干线散射通信车设备外观
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采用载车、油机、全部通信设备和天线全部装载在一辆通信车上，集成度高， 机动性强。 通信容量大，最大可达 34Mbps； 具有天线自动展开、自动收藏和快速对准功能； BITE 功能； EOW 功能，便于链路建立和维护； 支持多跳中继功能。 2.2.3 主要技术指标 工作频段：C 频段； 业务速率：256kb/s～34Mb/s； 通信业务：话音、数据、IP 数据、视频（对 2Mbps 以上速率）； 天 线：2 面 2.4m 抛物面天线，增益：≥38dBi；
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由于对流层散射通信具有上述诸多优点，是中远程、超视距条件下一种性价比较 高的优选通信手段。散射通信系统可用于指挥所或通信网系中干线节点之间的远距离 群路信息传输；也可用于用户群的业务到远距离节点的信息接入。支持话音、数据、 图像、视频和 IP 等业务，可实现全天候通信、特别是在非常条件下，由于其信道的空 域封闭特点，三抗（抗干扰、抗截获、抗侦收）能力强，能保证传输信息的安全，特 别适合人防部门全天候、平战结合的应急通信指挥需求。 2 典型的散射通信产品介绍