最新短波电离层反射信道
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短波信道特性研究页数:3
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电离层
电离层厚度有数百千米，可分为D、E、F1和F2四层，如图3.5.1-1所示。
电离层的浓度对工作频率的影响很大，浓度高时反射的频率高，浓度低时反射的频率低。
由于太阳辐射的变化，电离层的密度和厚度也随时间随机变化，因此短波电离层反射信道属于随参信道。
在白天，由于太阳辐射强，所以D、E、F1和F2四层都存在，在夜晚，由于太阳辐射减弱，D层和F1层几乎完全消失，因此只有E层和F2层存在。
由于D、E层电子密度小，不能形成反射条件，所以短波电波不会被反射。
D、E层对电波传输的影响主要是吸收电波，使电波能量损耗。
F2层是反射层，其高度为250~300km，所以一次反射的最大距离约为4000km。
图3.5.1-1 电离层结构示意图由于电离层密度和厚度随时间随机变化，因此短波电波满足反射条件的频率范围也随时间变化。
通常用最高可用频率作为工作频率上限。
在白天，电离层较厚，F2层的电子密度较大，最高可用频率较高。
在夜晚，电离层较薄，F2层的电子密度较小，最高可用频率要比白天低。
一般来说：日频高于夜频（相差约一半）；远距离频率高于近距离；夏季频率高于冬季；南方地区使用频率高于北方；等等。
另外，在东西方向进行远距离通信时，因为受地球自转影响，最好采用异频收发才能取得良好通信效果。
如果所用的工作频率不能顺畅通信时，可按照以下经验变换频率：（1）接近日出时，若夜频通信效果不好，可改用较高的频率；（2）接近日落时，若日频通信效果不好，可改用较低的频率；（3）在日落时，信号先逐渐增强，而后突然中断，可改用较低频率；（4）工作中如信号逐渐衰弱，以致消失，可提高工作频率；（5）遇到磁暴时，可选用比平常低一些的频率。
专升本通信原理_试卷_答案
专升本《通信原理》一、（共75题，共150分）1 •相比窄带系统，扩频增益为20的扩频系统对于高斯白噪声的抗噪能力是（）o （2 分）12.对频率范围为100Hz〜6000Hz的模拟信号进行DSB调制，则已调信号带宽为（）o （2分）A.12000HZB.6000HZC.5900HZD.lOOHz标准答案：AA ,基本相同B.2倍C.20 倍标准答案：A2,下列数字调制系统中，（）系统频带利用率最高。
（2分）A.64FSKB.64QAMC.64QPRD.64PSK1/26标准答案：c3 .通信系统模型中，发送端的()单元对应接收端的解调单元。
(2分)A.调制B.xxC.复用D.码型编码标准答案：A4 .概括来说，多址技术中的码分多址实现信道复用是通过()的。
(2分) A,从时域对信道分割B,从频域对信道分割C.相互正交的码组D.不同波长的光信号标准答案：C5 .以下通信系统属于单工通信的是()o (2分)A,无线移动电话8 .空调器遥控C.网络电视D.移动电话2/26标准答案：B6 .设信息速率为5Mbps,则2ASK的谱零点带宽为（）。
（2分）A.IMHzB.5MHZC.lOMHzD.lOOMHz标准答案：C7 .八进制数字信源的最大信源嫡为（）bpsymb （2分）A.1B.2C.3D.8标准答案：C8 .在模拟信号数字化技术中，自适应差分脉冲编码调制的英文缩写是（）（2分）A.DMB.PCMC.APCMD.ADPCM标准答案：D9 .在多进制数字线性调制系统中，常用格雷码，其编码特点是（）（2分）A.编码复杂度远低于自然二进制B.相邻码组间仅一位不同C.很适合双极性信号的编码D.首码为极性码标准答案：B10.要在数字基带系统中加入时域均衡器，应该置于收滤波器和（）之间。
（2分）A.发送滤波器B.信道C.抽样判决器D.码型译码标准答案：C1L设信息速率为4Mbps,系统采用HDB3编码，信号谱零点带宽为（）。
通信原理第7版第4章(樊昌信版)课件
正确
错误
Pe P(0)P(1/ 0) P(1)P(0 /1)
学习交流PPT
24
四进制 无记忆 编码信道
0
1
发 送 端2
3
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0
1
接 收 2端
3
25
§4.4
恒参/随参信道特性 对信号传输的影响
学习交流PPT
26
恒参信道 特性及其对信号传输的影响
线性时不变系统
• 特点：传输特性随时间缓变或不变。
传播路径 天波传播方式
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6
无线信道
视线传播 line-of-sight
d
频率： > 30 MHz
h
发射
特性：直线传播、穿透电离层 天线 r
用途：卫星和外太空通信
传播途径
d
D
接收 天线
r
超短波及微波通信
视线传播方式
距离：与天线高度有关
D2 D2 h (m)
8r 50
D 为收发天线间距离(km)
So()C()Si()
C n (t )
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22
不同的物理信道具有不同的特性C() = 常数（可取1）
加性高斯白噪声信道模型
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23
§4.3.2 编码信道模型 模型： 可用 转移概率来描述。
二进制 无记忆 编码信道 模型
P(0/0) + P(1/0) = 1
P(1/1) + P(0/1) = 1
例如 设收发天线的架设 高度均为40 m，则最 远通信距离为：
D = 44.7 km
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7
微波中继（微波接力） 卫星中继（静止卫星、移动卫星） 平流层通信
国家电网招聘之通信类考试基础知识题库
国家电网招聘之通信类考试基础知识题库1、下列信道属于随参信道的是（）。
A.同轴电缆B.短波电离层反射信道C.卫星中继信道D.微波视距中继信道【答案】 B2、对收到的已调信号解调、判决、再生、转发至下一方向的调制器。
可以去掉传输中引入的噪声，干扰和失真，并体现出数字通信的优越性的设备是()。
A.端站B.枢纽站C.分路站D.中继站【答案】 D3、以智能天线为基础的多址方式是( )。
A.FDMAB.TDIAC.CDIMAD.SDMA【答案】 D4、光纤的数值孔径与( )有关。
A.纤芯的直径B.包层的直径C.相对折射指数差D.光的工作波长【答案】 C5、一系列网络热点事件 _______网络管理应进一步 ________ ，加大财力和人才的投入，加快完善立法。
A.表明规范B.证明规划C.说明规范D.显示规划【答案】 A6、根据《规划环境影响评价条例》，规划环境影响评价可分为（ ）。
A.综合性规划B.专项性规划C.地域性规划D.流域性规划E.专业性规划【答案】 A7、到2020年中国煤炭消费总量控制在_________亿吨左右（）A.100B.38C.56D.42【答案】 D8、下列关于各种无屏蔽双绞线(UTP)的描述中，正确的是（）。
A.3类双绞线中包含3对导线B.5类双绞线的特性阻抗为500QC.超5类双绞线的带宽可以达到100MHzD.6类双绞线与RJ45接头不兼容【答案】 C9、富裕起来的这一代中国父母，仍然处在家庭教育的“初级阶段”内，习惯于用物质欲望的满足、用金钱砸下的“抢跑”来帮助孩子“赢在起跑线上”，用不肯放手来表达自己对孩子的爱、对教育的重视。
快乐对于单纯的孩子而言，实在是很简单的事。
有爱心的父母，没有那么多期望与要求，放下怀抱的焦虑感，没有那么多对于社会、制度、他人的怨愤，单纯地和孩子在一起，为他们营造一个更安全的环境，一起度过快乐美好的一天。
A.关心孩子会给孩子带来比金钱更多的快乐B.让孩子“赢在起跑线上”是一种错误的想法C.满足孩子的物质欲望也是爱孩子的一种方式D.孩子希望父母陪伴而不是把他们送进补习班【答案】 D10、根据《中华人民共和国防治海岸工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》，采用暗沟或者管道方式向海域排放废水的，出水管口位置应当（ ）。
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短波电离层反射信道
3.3.1陆地移动信道
陆地移动通信工作频段主要在VHF和UHF频段，电波传 播特点是以直射波为主。但是， 由于城市建筑群和其他地形 地物的影响，电波在传播过程中会产生反射波、散射波以及 它们的合成波，电波传输环境较为复杂，因此移动信道是典 型的随参信道。
1.
在VHF、UHF移动信道中，电波传播方式主要有自由空 间直射波、地面反射波、大气折射波、建筑物等的散射波等 当移动台和基站天线在视距范围之内，这时电波传播的主要 方式是直射波。直射波传播可以按自由空间传播来分析。由 于传播路径中没有阻挡，所以电波能量不会被障碍物吸收， 也不会产生反射和折射。设发射机输入给天线的功率为PT(瓦 特)，则接收天线上获得的功率为
Lfs= ( )2
用dB可表示为
4d
4 d
［Lfs］=20lg =32.44+20lgd+20lgf (dB)
(3.3 - 5)
式中，d为接收天线与发射天线之间直线距离，单位为km； f为工作频率，单位为MHz。由式(3.3 - 4)可以看出，自由空间 传播损耗与距离d的平方成正比，距离越远损耗越大。图 3 16 给出了移动信道中自由空间传播损耗与频率和距离的关系。
0
A
地球
F F
DE300km
B
F
地球反射点
A
B
图 3 – 20 电离层结构示意图
由于电离层密度和厚度随时间随机变化，因此短波电波 满足反射条件的频率范围也随时间变化。通常用最高可用频 率给出工作频率上限。 最高可用频率是指当电波以φ0角入射 时，能从电离层反射的最高频率，
ห้องสมุดไป่ตู้
fMUF=f0 secφ0
不同界面的反射系
其中:
R= sin z sin z
z= 0 cos2 0
(3.3 - 6)
d2
hb
d
hm d1
图 3 -17移动信道的传播路径
T
a c R
b
ht
o
hr
d1
d2
图 3 – 18 平滑表面反射
z= 0 cos2
(水平极化) (3.3 - 8)
ε0=ε-j60σλ
(3.3 - 9)
自 由 空 /间 d B损 耗
12 0 11 0 10 0 90 80 70 60 50 40 10－ 1
1 GHz 100 MHz f＝ 10 MH z
100
101
102
距 离 /km
图 3 –16 移动信道中自由空间传播损耗
2. 反射波与散射波
当电波辐射到地面或建筑物表面时， 会发生反射或散射， 从而产生多径传播现象，如图 3 - 17 所示。这些反射面通常是 不规则和粗糙的。为了分析方便，可以认为反射面是平滑表面， 此时电波的反射角等于入射角，分析模型如图 3 - 18 所示。
(3.3 - 11)
式中，f0为φ0=0时能从电离层反射的最高频率(称为临界 频率)。
在白天，电离层较厚，F2层的电子密度较大，最高可用频 率较高。 在夜晚，电离层较薄，F2层的电子密度较小，最高 可用频率要比白天低。
短波电离层反射信道最主要的特征是多径传播， 多径传 播有以下几种形式:
(1) 电波从电离层的一次反射和多次反射； (2) 电离层反射区高度所形成的细多径； (3) 地球磁场引起的寻常波和非寻常波； (4) 电离层不均匀性引起的漫射现象。 以上四种形式如图 3 - 21 所示。
电离层厚度有数百千米，可分为D、E、F1和F2四层， 如 图3 - 20所示。由于太阳辐射的变化，电离层的密度和厚度也 随时间随机变化，因此短波电离层反射信道也是随参信道。
在白天，由于太阳辐射强，所以D、E、F1和F2四层都存在。 在夜晚，由于太阳辐射减弱，D层和F1层几乎完全消失，因 此只有E层和F2层存在。由于D、E层电子密度小，不能形成 反射条件，所以短波电波不会被反射。D、E层对电波传输的 影响主要是吸收电波，使电波能量损耗。F2层是反射层，其 高度为250~300 km，所以一次反射的最大距离约为4000 km。
式中，ε为介电常数，σ为电导率，λ为波长。
3.
电波在空间传播中，由于大气中介质密度随高度增加而
减小， 导致电波在空间传播时会产生折射、散射等，如图 3 -
19 所示。大气折射对电波传输的影响通常可用地球等效半径
来表征。
k=
re r0
式中，k称为地球等效半径系数， r0=6370km为地球实际
半径， re为地球等效半径。在标准大气折射情况下， 地球等 效半径系数k= 4 ， 此时地球等效半径为
(1) 对信号的衰耗随时间随机变化； (2) 信号传输的时延随时间随机变化； (3) 多径传播。 由于随参信道比恒参信道复杂得多，它对信号传输的影 响也比恒参信道严重得多。下面我们将从两个方面进行讨论。
1.
陆地移动多径传播示意图如图 3 - 17 所示。 基站天线发 射的信号经过多条不同的路径到达移动台。我们假设发送信 号为单一频率正弦波，即
PR=PTGTGR
(
4d
)2
式中， GT为发射天线增益，GR为接收天线增益，d为接收 天线与发射天线之间的直线距离， 2 为各向同性天线的有
4 效面积。当发射天线增益和接收天线增益都等于1时，
(3.3 - 1)简化为
PR=PT (
4d
)2
自由空间传播损耗定义为
Lfs =
pT PR
代入式(3.3 - 2)可得
3
rek0r4 3637 804k9m 3
折射电波
地表面
图 3 – 19 电波折射示意图
3.3.2
短波电离层反射信道是利用地面发射的无线电波在电离 层， 或电离层与地面之间的一次反射或多次反射所形成的信 道。 由于太阳辐射的紫外线和X射线，使离地面60~600 km的 大气层成为电离层。电离层是由分子、原子、离子及自由电 子组成。 当频率范围为3~30 MHz (波长为10~100m)的短波 (或称为高频)无线电波射入电离层时， 由于折射现象会使电 波发生反射，返回地面，从而形成短波电离层反射信道。
A (a )
B
A
(b )
B
A (c)
A B
(d ) B
图 3 - 21 (a) 一次反射和两次反射； (b) 反射区高度不同； (c) 寻常波与非寻常波；
(d) 漫射现象
3.3.3随参信道特性
由上面分析的陆地移动信道和短波电离层反射信道这两 种典型随参信道特性知道，随参信道的传输媒质具有以下三 个特点：
3.3.1陆地移动信道
陆地移动通信工作频段主要在VHF和UHF频段，电波传 播特点是以直射波为主。但是， 由于城市建筑群和其他地形 地物的影响，电波在传播过程中会产生反射波、散射波以及 它们的合成波，电波传输环境较为复杂，因此移动信道是典 型的随参信道。
1.
在VHF、UHF移动信道中，电波传播方式主要有自由空 间直射波、地面反射波、大气折射波、建筑物等的散射波等 当移动台和基站天线在视距范围之内，这时电波传播的主要 方式是直射波。直射波传播可以按自由空间传播来分析。由 于传播路径中没有阻挡，所以电波能量不会被障碍物吸收， 也不会产生反射和折射。设发射机输入给天线的功率为PT(瓦 特)，则接收天线上获得的功率为
Lfs= ( )2
用dB可表示为
4d
4 d
［Lfs］=20lg =32.44+20lgd+20lgf (dB)
(3.3 - 5)
式中，d为接收天线与发射天线之间直线距离，单位为km； f为工作频率，单位为MHz。由式(3.3 - 4)可以看出，自由空间 传播损耗与距离d的平方成正比，距离越远损耗越大。图 3 16 给出了移动信道中自由空间传播损耗与频率和距离的关系。
0
A
地球
F F
DE300km
B
F
地球反射点
A
B
图 3 – 20 电离层结构示意图
由于电离层密度和厚度随时间随机变化，因此短波电波 满足反射条件的频率范围也随时间变化。通常用最高可用频 率给出工作频率上限。 最高可用频率是指当电波以φ0角入射 时，能从电离层反射的最高频率，
ห้องสมุดไป่ตู้
fMUF=f0 secφ0
不同界面的反射系
其中:
R= sin z sin z
z= 0 cos2 0
(3.3 - 6)
d2
hb
d
hm d1
图 3 -17移动信道的传播路径
T
a c R
b
ht
o
hr
d1
d2
图 3 – 18 平滑表面反射
z= 0 cos2
(水平极化) (3.3 - 8)
ε0=ε-j60σλ
(3.3 - 9)
自 由 空 /间 d B损 耗
12 0 11 0 10 0 90 80 70 60 50 40 10－ 1
1 GHz 100 MHz f＝ 10 MH z
100
101
102
距 离 /km
图 3 –16 移动信道中自由空间传播损耗
2. 反射波与散射波
当电波辐射到地面或建筑物表面时， 会发生反射或散射， 从而产生多径传播现象，如图 3 - 17 所示。这些反射面通常是 不规则和粗糙的。为了分析方便，可以认为反射面是平滑表面， 此时电波的反射角等于入射角，分析模型如图 3 - 18 所示。
(3.3 - 11)
式中，f0为φ0=0时能从电离层反射的最高频率(称为临界 频率)。
在白天，电离层较厚，F2层的电子密度较大，最高可用频 率较高。 在夜晚，电离层较薄，F2层的电子密度较小，最高 可用频率要比白天低。
短波电离层反射信道最主要的特征是多径传播， 多径传 播有以下几种形式:
(1) 电波从电离层的一次反射和多次反射； (2) 电离层反射区高度所形成的细多径； (3) 地球磁场引起的寻常波和非寻常波； (4) 电离层不均匀性引起的漫射现象。 以上四种形式如图 3 - 21 所示。
电离层厚度有数百千米，可分为D、E、F1和F2四层， 如 图3 - 20所示。由于太阳辐射的变化，电离层的密度和厚度也 随时间随机变化，因此短波电离层反射信道也是随参信道。
在白天，由于太阳辐射强，所以D、E、F1和F2四层都存在。 在夜晚，由于太阳辐射减弱，D层和F1层几乎完全消失，因 此只有E层和F2层存在。由于D、E层电子密度小，不能形成 反射条件，所以短波电波不会被反射。D、E层对电波传输的 影响主要是吸收电波，使电波能量损耗。F2层是反射层，其 高度为250~300 km，所以一次反射的最大距离约为4000 km。
式中，ε为介电常数，σ为电导率，λ为波长。
3.
电波在空间传播中，由于大气中介质密度随高度增加而
减小， 导致电波在空间传播时会产生折射、散射等，如图 3 -
19 所示。大气折射对电波传输的影响通常可用地球等效半径
来表征。
k=
re r0
式中，k称为地球等效半径系数， r0=6370km为地球实际
半径， re为地球等效半径。在标准大气折射情况下， 地球等 效半径系数k= 4 ， 此时地球等效半径为
(1) 对信号的衰耗随时间随机变化； (2) 信号传输的时延随时间随机变化； (3) 多径传播。 由于随参信道比恒参信道复杂得多，它对信号传输的影 响也比恒参信道严重得多。下面我们将从两个方面进行讨论。
1.
陆地移动多径传播示意图如图 3 - 17 所示。 基站天线发 射的信号经过多条不同的路径到达移动台。我们假设发送信 号为单一频率正弦波，即
PR=PTGTGR
(
4d
)2
式中， GT为发射天线增益，GR为接收天线增益，d为接收 天线与发射天线之间的直线距离， 2 为各向同性天线的有
4 效面积。当发射天线增益和接收天线增益都等于1时，
(3.3 - 1)简化为
PR=PT (
4d
)2
自由空间传播损耗定义为
Lfs =
pT PR
代入式(3.3 - 2)可得
3
rek0r4 3637 804k9m 3
折射电波
地表面
图 3 – 19 电波折射示意图
3.3.2
短波电离层反射信道是利用地面发射的无线电波在电离 层， 或电离层与地面之间的一次反射或多次反射所形成的信 道。 由于太阳辐射的紫外线和X射线，使离地面60~600 km的 大气层成为电离层。电离层是由分子、原子、离子及自由电 子组成。 当频率范围为3~30 MHz (波长为10~100m)的短波 (或称为高频)无线电波射入电离层时， 由于折射现象会使电 波发生反射，返回地面，从而形成短波电离层反射信道。
A (a )
B
A
(b )
B
A (c)
A B
(d ) B
图 3 - 21 (a) 一次反射和两次反射； (b) 反射区高度不同； (c) 寻常波与非寻常波；
(d) 漫射现象
3.3.3随参信道特性
由上面分析的陆地移动信道和短波电离层反射信道这两 种典型随参信道特性知道，随参信道的传输媒质具有以下三 个特点：