电波传播模型选择及场强预测方法:工程实施指南.pdf

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书籍描述

内容简介
本书根据电磁场与电磁波基础理论、国际电联以及国内外多年的研究成果,给出9 kHz~300 GHz频段内各类无线电业务在不同环境中的电波传播模型选择、场强预测方法以及电波传输模型选择流程,适用于无线电装备研制论证、无线电台站规划设置、电磁干扰分析、电磁频谱管理、电磁兼容性分析等领域,能够为电磁环境的定量化描述提供重要的工程应用价值。

编辑推荐
王月清、王先义主编的《电波传播模型选择及场强预测方法——工程实施指南》立足前人研究基础,根据电磁场与电磁波基础理论、国际电联以及国内外多年的研究成果,给出了9 kHz~300 GHz频段内各类无线电业务在不同环境中的电波传播模型选择、场强预测方法以及电波传播模型选择流程。适用于无线电装备研制论证、无线电台站规划设置、电磁干扰分析、电磁频谱管理、电磁兼容性分析等领域,能够为电磁环境的定量化描述提供重要的工程应用价信。

作者简介
王月清,海军电子工程大学电子工程学院通信工程系教授,多年从事电波传播模型研究工作,具有丰富的实践经验,发表论文多篇。

目录
第1章 绪论 1
1.1 电磁频谱管理的挑战 1
1.2 研究电波传播模型的意义 2
1.3 影响电波传播的环境 3
1.3.1 对流层 4
1.3.2 平流层 4
1.3.3 电离层 5
1.4 电波传播特性及其应用 6
1.5 电波传播模型的分类 7
1.6 本书构架 8
第2章 自由空间传播模型 10
2.1 基本定律 10
2.1.1 静止电荷与静电场 10
2.1.2 恒定电流与静磁场 12
2.1.3 时变磁场激发的电场 14
2.1.4 时变电场激发的磁场 14
2.1.5 麦克斯韦方程组 15
2.2 平面波的传播和辐射 18
2.2.1 平面电磁波 18
2.2.2 平面波的极化 19
2.3.3 平面波的辐射 20
2.3 通信链路的传播 23
2.3.1 点到面链路 23
2.3.2 点对点链路 24
2.3.3 层波特性 25
2.3.4 变换公式 26
2.3.5 功率预算 26
2.4 雷达系统的传播 27
第3章 地—电离层波导模传播模型 28
3.1 传播机理 28
3.1.1 传播特点 28
3.1.2 影响因素 29
3.2 模方程 33
3.2.1 各向异性低电离层极化率矩阵 33
3.2.2 电离层全波反射系数矩阵 34
3.2.3 电离层等效反射系数矩阵 36
3.2.4 地反射系数矩阵 38
3.3 模场参数 39
3.3.1 参数分析方法 39
3.3.2 典型计算结果 42
3.4 场强预测 46
3.4.1 均匀路径传播 46
3.4.2 缓变路径传播 47
3.4.3 突变路径传播 47
3.4.4 水(地)下场的计算 48
第4章 地波传播模型 49
4.1 均匀光滑地面的传播模型 49
4.1.1 均匀光滑平面地的传播 49
4.1.2 均匀光滑球面地的传播 50
4.1.3 平面地传播与球面地传播适用范围 54
4.1.4 ITU-R P.368建议的传播曲线 55
4.2 分段均匀路径的传播模型 62
4.2.1 分段均匀的平面地面上的地波传播 62
4.2.2 分段均匀的球形地面上的地波传播 65
4.2.3 Millington经验公式 67
4.3 地下或海水中的渗透传播模型 68
4.3.1 平静海(地)面情况下水(地)下传播损耗和相延 68
4.3.2 海浪起伏引起的水下VLF传播相位和衰减因子的脉动 69
第5章 天波传播模型 70
5.1 低频天波传播模型 70
5.1.1 收发角与入射角 71
5.1.2 地面的反射系数 74
5.1.3 电离层反射系数 74
5.1.4 电离层聚焦因子 76
5.1.5 天线的背景因子 78
5.1.6 传播路径的长度 82
5.2 中频天波传播模型 83
5.2.1 波动势 83
5.2.2 天波射线斜距 84
5.2.3 海洋增益因子 84
5.2.4 极化耦合损耗因子 86
5.2.5 电离层损耗因子 87
5.2.6 小时损耗因子 87
5.2.7 太阳活动性损耗因子 88
5.2.8 传播常数 88
5.3 高频天波传播模型 88
5.3.1 控制点 89
5.3.2 电离层传播参数 90
5.3.3 接收场强 92
第6章 超短波微波地面传播模型 99
6.1 确定性预测模型 99
6.1.1 视距传播模型 100
6.1.2 绕射传播模型 101
6.1.3 对流层散射传播模型 108
6.1.4 对流层波导传播模型 109
6.2 经验/半经验预测模型 111
6.2.1 Egli模型 111
6.2.2 Okumura 模型 111
6.2.3 Okumura-Hata模型 112
6.2.4 Lee模型 113
6.2.5 GB/T 14617.1—93模型 113
6.2.6 Rec.ITU-R P.1546模型 128
第7章 航空移动和导航传播模型 162
7.1 传播机理 162
7.2 预测方法 162
7.3 传播曲线 162
7.4 预测流程 169
7.4.1 传输损耗作为天线高度插值 170
7.4.2 传输损耗作为距离函数的插值 171
7.4.3 传输损耗作为频率函数的插值 171
7.4.4 传输损耗作为时间百分比函数的插值 171
7.5 场强换算 171
第8章 地空传播模型 172
8.1 大气衰减 172
8.2 晴空效应 173
8.2.1 波阵面不相干性导致的天线增益降低 173
8.2.2 波束扩展损耗 173
8.3 降水衰减 174
8.3.1 年均衰减统计的预测 174
8.3.2 降水事件的特性 176
8.4 云雾衰减 177
8.5 闪烁效应 177
8.5.1 对流层闪烁 177
8.5.2 电离层闪烁 181
8.6 综合预测模型 185
8.6.1 固定业务预测模型 185
8.6.2 陆地移动业务预测模型 185
8.6.3 海事移动业务预测模型 187
8.6.4 航空移动业务预测模型 189
第9章 电波传播模型选择流程 190
9.1 HF及以下频段传播模型选择 190
9.2 VHF/UHF及以上频段电波传播模型选择 191
9.3 VHF/UHF及以上频段地面业务传播模型选择 191
9.4 地空传播损耗计算流程 194
附录A 电磁频谱的基本术语 196
附录B 单位和符号 201
附录C 一些典型介质的基本常量 203
参考文献 205

序言
前 言
要深刻理解对电磁波传播造成影响的诸多因素,并能对电磁环境量化描述进行工程化应用,就必须定量描述在各个频段不同环境条件下的电波传播模型,以及在怎样的环境中和什么条件下如何选择这些传播模型,进而进行相应的场强预测。
有关电波传播模型的特定参考书较少,对满足电磁兼容性管理和电磁频谱管理业务发展需求尚存在一定的局限性,主要体现在:(1)在各种无线电业务中,由于应用环境的特殊性,要求各业务系统覆盖范围广,设备类型种类多并且电波传播环境复杂,为使各种类型的用频装备能够满足战术要求且避免相互干扰,需要在规划阶段就对其覆盖范围进行预测,而针对无线电波的传播特性,建立相关电波传播模型对用频装备以及电磁频谱资源的规划非常关键。(2)在确定各种用频装备覆盖范围和电磁干扰影响范围时,无线电传播损耗是一个关键参数,且传播损耗随不同地理环境、不同气候条件和不同工作频段而变化,因此需要量化的精确模型和场强预测方法,进行科学的频率指配、严格的系统设计和准确的场强预测,否则就会造成用频装备不能达到需求的战技性能。
本书立足前人研究基础,根据电磁场与电磁波基础理论、国际电联以及国内外多年的研究成果,给出了9 kHz~300 GHz频段内各类无线电业务在不同环境中的电波传播模型选择、场强预测方法以及电波传播模型选择流程。适用于无线电装备研制论证、无线电台站规划设置、电磁干扰分析、电磁频谱管理、电磁兼容性分析等领域,能够为电磁环境的定量化描述提供重要的工程应用价值。
本书由王月清、王先义、王健、谈钤策划。书中引用了中国电波研究所多年的研究成果和张明高院士、江长荫研究员、焦培南研究员、潘威炎研究员等专家编著的国家标准、著作以及相关报告和数据。第1章由王月清、王先义、王健、谈钤、吴桂生、田斌、柴远波编写,第2章由赵红梅、王月清、王健、吴桂生、刘颖编写,第3章由王健、王瑞、谈钤、王石编写,第4章由王健、王石、田斌、王月清编写,第5章由王健、陈丹俊、姬生云、吴桂生编写,第6章由赵红梅、吴桂生、刘亚南、王健编写,第7章由赵红梅、王健、王月清、刘颖编写,第8章由陈丹俊、王健、王石、田斌、王月清编写,第9章由王健、王月清、刘玉超编写。
感谢江长荫研究员对书稿的审核和建议。
全书的部分图表由金哪吒绘制修改,在此表示非常感谢!
由于作者水平的限制和经验不足,书中不可避免存在着错误,望读者批评指正。

著 者
2013年11月

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