樹林中電波傳播路徑損耗的研究.pdf

1、由于環(huán)境是影響電波傳播的主要因素，在上世紀(jì)90年代，移動(dòng)通信首先在城市等繁華地區(qū)使用比較普遍，所以很多學(xué)者都針對(duì)城市環(huán)境研究了街道、建筑物等障礙物對(duì)通信信號(hào)傳播的影響，目前已經(jīng)研究的比較成熟。自進(jìn)入21世紀(jì)以來，移動(dòng)通信已經(jīng)在城郊和農(nóng)村等地普遍使用，城郊和農(nóng)村的環(huán)境特點(diǎn)是樹木和莊稼等植被較多，所以研究樹木和莊稼等植被對(duì)電波傳播的影響已經(jīng)成為擺在廣大通信學(xué)者們面前的重要課題之一。 本文通過研究前人的科研成果，分析研究了移動(dòng)通信信號(hào)

2、經(jīng)過小片樹林(即單棵、成排和小面積樹林)及大片樹林時(shí)的信號(hào)衰減情況。對(duì)于小片樹林與單棵樹而言，對(duì)接收點(diǎn)電場(chǎng)起主要作用的是相干場(chǎng)(即考慮多次散射的作用)。首先根據(jù)隨機(jī)介質(zhì)中的散射及電磁場(chǎng)理論，并依據(jù)樹冠中平均場(chǎng)的矢量波方程計(jì)算出了接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的表達(dá)式，得到了衰減常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式(即數(shù)學(xué)模型)，再利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得樹枝和樹葉的相對(duì)介電常數(shù)εr，并通過實(shí)際測(cè)量得到了常見樹種的各項(xiàng)參數(shù)，代入模型進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果和文獻(xiàn)的實(shí)測(cè)結(jié)果比較，吻合較好。對(duì)于大片

3、樹林，當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)與發(fā)射點(diǎn)距離很遠(yuǎn)時(shí)，對(duì)散射場(chǎng)起主要作用的是非相干場(chǎng)，要利用散射場(chǎng)理論進(jìn)行分析、求解十分困難，所以本文運(yùn)用有效并矢介電常數(shù)-ε將總的散射體用等效連續(xù)介質(zhì)替代，將樹林看作分層各向異性媒質(zhì)，再利用赫茲矢量位函數(shù)和最陡下降法，解出了當(dāng)電波經(jīng)過樹林到達(dá)接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)表達(dá)式，求出了電波經(jīng)過樹林后的衰減量。為了使計(jì)算結(jié)果更加符合實(shí)際情況，本文根據(jù)文獻(xiàn)提供的資料，對(duì)不同情況下的樹林取不同的并矢介電常數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并利用Matlab編程，給出了

4、電波傳播路徑損耗隨工作頻率、距離及并矢極化率等變化的結(jié)果，該結(jié)果與文獻(xiàn)資料所提供的數(shù)據(jù)吻合較好。 本論文的工作主要是給出了相對(duì)比較簡(jiǎn)單實(shí)用的計(jì)算和分析電波經(jīng)過樹林時(shí)衰減的計(jì)算模型和分析方法。為移動(dòng)通信基站站址的選擇和通信及電子對(duì)抗等部隊(duì)演習(xí)、作戰(zhàn)中通信信號(hào)的評(píng)估提供了理論依據(jù)。 本論文的主要內(nèi)容為：第一章講述電波傳播路徑損耗研究的意義，樹林中電波傳播路徑損耗研究的發(fā)展概述及樹林中電波傳播路徑損耗研究常用的方法，闡述了論文

5、的研究目標(biāo)、方法；第二章，講述了樹林中電波傳播路徑損耗研究的基本理論，根據(jù)論文所涉及的內(nèi)容簡(jiǎn)單介紹了平面電磁波的傳播，張量的定義、性質(zhì)與并矢介電常數(shù)、隨機(jī)介質(zhì)中波的傳播與散射及最陡下降法的基本理論；第三章和第四章是本文的重點(diǎn)內(nèi)容，分別對(duì)電波經(jīng)過小片樹林和大片樹林時(shí)的路徑損耗情況進(jìn)行了分析、建模和計(jì)算。第五章，對(duì)電波傳播路徑損耗的研究進(jìn)行了總結(jié)并對(duì)發(fā)展前景進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。 植被中電波傳播路徑損耗研究的內(nèi)容豐富，本文只對(duì)小片樹林和