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毫米波雷达工作频率
毫米波雷达是一种利用毫米波进行探测和测量的雷达系统，其工作频率通常在30 GHz至300 GHz之间。
这些频率之所以被选择，是因为毫米波可以在大气中传播，同时具有高分辨率和高精度的探测能力。
在毫米波雷达的工作中，系统会向目标发射探测信号，然后接收目标反射回来的信号。
通过对这些信号进行处理和分析，系统可以获得目标的距离、速度、方向以及其他特征信息。
不同的应用场景需要不同的工作频率。
例如，30 GHz至60 GHz 的频率范围适合用于人体探测和安全检测，而60 GHz至100 GHz的频率范围则适合用于汽车雷达和工业控制系统。
更高频率的毫米波则可以用于高精度目标跟踪和军事应用。
总的来说，毫米波雷达的工作频率是根据具体的应用需求而确定的，不同的频率范围可以提供不同的探测和测量能力，为各种应用场景提供了有效的解决方案。
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毫米波的传播特性(上)钟旻【摘要】在本讲座中,叙述了毫米波在大气中和其他不利环境下的传播,其中包括降雨、树丛遮挡、障碍物和地面的影响等.【期刊名称】《数字通信世界》【年(卷),期】2018(000)010【总页数】5页(P5-8,17)【关键词】毫米波;传播特性;大气吸收衰减;降雨损耗;视距;非视距【作者】钟旻【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TN928众所周知，无线电通信是通过空间电磁波传递信息的通信方式。
由于语音、图像、数据等基带信号的频谱，全都延伸到很低的频率范围，根据电波传播理论，无线电通信只能在高的频范围实现；它是通过调制，将基带信号“寄托”在某一高的频率（称为“射频”）上形成射频信号，以电磁波形式向空间辐射传播。
这些空间电磁波是一种传输介质，与无线电收、发信机、天线等组成通信信道。
按照波谱分析，能在空间进行传播的电磁波，可划分为长波、中波、短波、超短波、分米波厘米波、毫米波等，相应的频段为低频、中频、高频、甚高频、特高频、超高频、极高频等，为方便，常将波长为1m（对应频率为300MHz）至1mm（对应频率为300GHz）的频率范围称为微波频率，如图1所示。
图1 电磁频谱的划分从图1可见，频率越高，所拥有的频谱资源越丰富，就是说能支持更大的通信容量和传输能力。
国际电信联盟（ITU）于20世纪80年代确定用于国际移动通信（IMT）的频带为：450-470MHz；790-960MHz；1710-2025MHz；2110-2200MHz；2300-2400MHz；2500-2690MHz。
此外，按分区分配中国可使用的频带有610-790MHz和3400-3600MHz。
就地面蜂窝移动通信而言，上述频带已可满足1～4代的需要。
及至向5G 发展时，由于移动互联网的进一步扩大和物联网的加入，原有的频谱资源已远不能支持其发展的需要，于是开拓更高频段（厘米波和毫米波）已势在必行。
与微波低频段相比，厘米波和毫米波在传播和技术等方面有其自身特点，这里结合5G的应用作如下阐述。
ti毫米波雷达原理引言：毫米波雷达是一种利用毫米波频段的雷达系统，具有高分辨率、较小的尺寸和较大的带宽等优势，广泛应用于军事、航空、安防等领域。
本文将介绍ti毫米波雷达的原理及其应用。
一、ti毫米波雷达的工作原理ti毫米波雷达是一种主动雷达，它通过发送毫米波信号并接收回波信号来实现目标检测和跟踪。
其工作原理如下：1. 发射毫米波信号：ti毫米波雷达通过发射器产生一束窄带宽的毫米波信号，通常在30GHz至300GHz的频段。
这种高频段的信号具有较短的波长，可以实现较高的分辨率。
2. 接收回波信号：当发射的毫米波信号遇到目标物体时，一部分信号将被目标物体散射或反射。
ti毫米波雷达的接收器会接收到这些散射或反射的回波信号。
3. 信号处理：接收到回波信号后，ti毫米波雷达会进行信号处理，包括滤波、放大、调制解调等操作，以提取目标物体的特征信息。
4. 目标检测和跟踪：通过分析处理后的信号，ti毫米波雷达可以实现对目标物体的检测和跟踪。
它可以识别目标的位置、速度、尺寸等信息，并实时更新目标的状态。
二、ti毫米波雷达的应用ti毫米波雷达由于其高分辨率和较小的尺寸，在各个领域都有广泛的应用。
1. 军事领域：ti毫米波雷达可以用于军事侦察、目标识别和导航等任务。
其高分辨率和较大的带宽可以实现对远距离目标的精确探测和跟踪。
2. 航空领域：ti毫米波雷达可以用于飞机的气象观测和导航系统。
由于其对大气湿度的敏感性较低，可以准确测量降水、云层和风向等气象参数。
3. 安防领域：ti毫米波雷达可以用于安防监控和人员检测。
其高分辨率和大带宽可以实现对人体细微动作的检测，同时不受光照和天气等因素的影响。
4. 汽车领域：ti毫米波雷达可以用于自动驾驶系统中的障碍物检测和跟踪。
它可以实时探测周围环境中的车辆、行人和障碍物，为自动驾驶提供重要的感知能力。
5. 无人机领域：ti毫米波雷达可以用于无人机的避障和导航系统。
其高分辨率和快速响应能力可以实现对障碍物的精确探测，并及时调整飞行路径。
间传播，波束窄，具有良好的方向性。
由于毫米波所处频段高，干扰较少，所以传播稳定可靠。
但是，由于水汽、氧气等吸收作用，毫米波在大气中传播会受到不可忽视的衰减。
同时，降雨、云雾及沙尘也会带来信号的额外衰落，所以毫米波单跳通信距离较短本文从大气吸收、云雾、降雨和沙尘等大气为主的分子会对电磁波能量进行吸收，引起电波衰减。
大气吸收对毫米波的传播影响主要有频率、水蒸气浓度和天线仰角。
在毫米波频段内，氧60GHz 条主要谱线。
分别将这些谱线的吸收衰减率线性相加，并考虑亚毫米波段和红外区域强度极高的谱线以及连续谱的影响，可得到氧气和水汽的吸收损耗率 dB/km 是干燥空气条件下的特征衰减；定水汽密度条件下的特征衰减；f 是电波频率，以是该频率相关的复合折射率的虚部，计算方由于氧气和水汽的吸收线很多，逐项计算所有吸收线对应频率对电波衰减的贡献十分复杂，中根据发射天线和接收天线的相对高度将传播路径分为水平路径和倾斜路径，给出了在高度范围内的简易计算方法。
此法与逐线计算的大气吸收衰减所得结果之间60GHz 水平路径和微小倾角倾斜路径的路径衰减计算方法相同。
整个积分路径上氧气衰减率为常数，对其求衰减率积分，其路径衰减可由如式60−66−p=1013hPa、温度t=15℃的条件下模拟的干燥空气与水汽衰减率以及总的衰减率随频2是在ITU-R建议的水蒸气密度）、大气压强p=1013hPa、温度℃的条件下模拟的干燥空气与水汽衰减率以及总特征衰减率随频率的变化曲线图：频率f/GHz水蒸气密度为10.5g/m³时衰减率与频率的关系=频率f/GHz水蒸气密度为13g/m³时衰减率与频率的关系知，毫米波对于氧气和水蒸气吸收衰减均是随着频率的升高而增大。
在倾斜路径上大气衰减随高度递增近似成负指数采用了等效高度的方法。
定义等效高度对电波的衰减才显得重要[5]。
云、雾是由微小水滴成水滴直径在0.001~0.4mm 之间，满足瑞利散射条件[8]。
毫米波雷达成像原理一、引言毫米波雷达是一种利用毫米波频段进行探测和成像的技术。
它具有分辨率高、穿透力强、抗干扰性能好等优点，在军事、安防、交通等领域有着广泛的应用。
本文将介绍毫米波雷达的成像原理。
二、毫米波雷达工作原理毫米波雷达使用毫米波频段的电磁波进行探测和成像。
其工作原理可以简单概括为：发射毫米波信号，接收并处理回波信号，通过分析回波信号的特征，得到目标物体的位置、速度和形状等信息。
三、发射信号毫米波雷达通过发送一定频率的电磁波信号来实现探测。
这些信号的频率通常在30GHz到300GHz之间，对应的波长为1mm到10mm。
毫米波频段的电磁波在大气中的传播损耗较小，能够较好地穿透大气和非金属材料。
四、接收回波当发射的毫米波信号遇到目标物体时，会发生反射、散射和折射等现象。
这些现象会导致回波信号的幅度、相位和频率发生变化。
毫米波雷达通过接收并处理回波信号，可以获取目标物体的散射特性。
五、信号处理接收到的回波信号需要进行一系列的信号处理，以提取目标物体的信息。
首先，需要对回波信号进行放大和滤波，以增强信号强度和抑制噪声。
然后，可以通过时域处理和频域处理等方法，对回波信号进行分析和处理，提取目标物体的特征信息。
六、目标成像通过对回波信号进行处理，可以获取目标物体的位置、速度和形状等信息。
其中，目标物体的位置可以通过测量回波信号的到达时间和角度来确定；目标物体的速度可以通过测量回波信号的多普勒频移来确定；目标物体的形状可以通过回波信号的幅度和相位分布来确定。
七、应用领域毫米波雷达具有分辨率高、穿透力强、抗干扰性能好等特点，在军事、安防、交通等领域有着广泛的应用。
例如，在军事领域，毫米波雷达可以用于目标探测和识别，实现远程监视和警戒；在安防领域，毫米波雷达可以用于人体检测和人员定位，实现智能安防系统；在交通领域，毫米波雷达可以用于车辆检测和跟踪，实现交通管理和安全监控。
八、结论毫米波雷达利用毫米波频段的电磁波进行探测和成像，其工作原理包括发射信号、接收回波、信号处理和目标成像等步骤。
5g毫米波损耗
5G毫米波损耗是指在5G毫米波无线通信过程中，信号由于各种原因（如传输距离、障碍物、大气吸收等）而逐渐减弱的现象。
与较低频段的信号相比，毫米波信号在传播过程中损耗更大，主要表现在以下几个方面：
1. 路径损耗：毫米波信号在传播过程中，由于大气吸收、分子散射、降雨衰减等因素，其路径损耗相对较大。
相较于较低频段信号，毫米波信号的路径损耗更大，导致其覆盖范围有限。
2. 穿透损耗：毫米波信号在穿透建筑物、植被等物体时，损耗较大。
这是因为毫米波的波长较短，容易被物体表面反射、折射和吸收。
因此，在室内室外覆盖方面，毫米波需要更多的基站和天线来提供相同的覆盖效果。
3. 多普勒效应：在高速移动场景下，由于毫米波的相干时间较短，多普勒频移会导致信号损耗增大。
这使得毫米波在高速移动场景下的性能表现受到限制。
4. 天气损耗：毫米波信号在雨雪、雾霾等恶劣天气条件下，损耗较大。
这是因为水滴、冰晶等气象条件会对毫米波产生散射、吸收等影响。
尽管5G毫米波损耗较大，但通过一系列技术手段和管理策略，如波束成形、动态频率选择、网络优化等，可以有效降低损耗，提高通信质量。
同时，毫米波技术在5G通信中具
有巨大的潜力和优势，如高带宽、低时延、高连接密度等，有助于实现更快、更智能、更便捷的通信体验。
简述毫米波雷达的结构、原理和特征。
毫米波雷达是一种基于毫米波技术的雷达系统，其结构、原理和特征如下：一、结构：毫米波雷达由发射机、接收机、天线系统、信号处理系统和显示系统等组成。
1. 发射机：发射机产生毫米波信号，并通过天线系统将信号发射出去。
2. 接收机：接收器接收从目标反射回来的信号，并将其转换为电信号。
3. 天线系统：天线系统负责发射和接收毫米波信号。
毫米波天线通常采用小型化的微带天线，具有较小的尺寸和宽频带特性。
4. 信号处理系统：接收到的信号经过信号处理系统进行滤波、放大、解调等处理，提取出目标的相关信息。
5. 显示系统：将信号处理系统处理后得到的目标信息以可视化的方式展示出来。
二、原理：毫米波雷达的工作原理是利用毫米波的特殊性质进行目标探测和跟踪。
1. 毫米波特性：毫米波的波长较短，频率较高，能够提供高分辨率的目标信息。
同时，毫米波在大气中的传播损耗较小，能够穿透一些障碍物，适用于近距离目标探测。
2. 发射与接收：发射机产生的毫米波信号通过天线系统辐射出去，当信号遇到目标时，会发生反射。
接收机接收到反射回来的信号，并将其转换为电信号。
3. 目标探测：毫米波雷达通过分析接收到的信号，可以判断目标的位置、速度、形状等信息。
利用毫米波的高分辨率特性，可以实现对小目标的探测和跟踪。
三、特征：毫米波雷达具有以下特点：1. 高分辨率：毫米波具有较短的波长，可以提供高分辨率的目标信息。
这使得毫米波雷达在目标探测和跟踪方面具有优势。
2. 适用于近距离目标探测：毫米波在大气中的传播损耗较小，能够穿透一些障碍物。
这使得毫米波雷达在近距离目标探测方面具有优势，例如在自动驾驶汽车中的应用。
3. 抗干扰能力强：由于毫米波的频率较高，其受到的干扰较少，抗干扰能力强。
这使得毫米波雷达在复杂环境下的工作更加可靠。
4. 多功能性：毫米波雷达可以应用于多种领域，如自动驾驶、智能交通、安防监控等。
其高分辨率和适用于近距离目标探测的特点使得其在这些领域中具有广泛的应用前景。
微波与毫米波传感技术在安防领域的应用研究随着科技的不断进步，越来越多的传感技术被应用到了安防领域中，为安全保障提供了更加可靠的手段。
微波与毫米波传感技术作为其中的重要一部分，已经成为安防领域不可或缺的监测手段。
一、微波与毫米波传感技术介绍微波和毫米波均属于电磁波，它们的频率与波长分别处于射频与光频之间。
微波频率在300MHz至300GHz之间，而毫米波频率则在30GHz至300GHz之间。
微波和毫米波传感技术基于这两种电磁波的特点，利用其在空气中传播的特性，来监测周围的环境变化。
在安防领域中，微波和毫米波传感技术被广泛应用于监测人员的出入、车辆的行驶、动物的进出等情况，具有精准、可靠、快速的特点。
二、微波与毫米波传感技术在安防领域中的应用1. 微波传感技术在安防领域中的应用微波传感技术是一种基于多普勒效应的监测技术。
这种技术可以探测目标物体的运动状态，即使在低光、弱红外光、强光干扰等复杂环境下，仍可正常运作。
微波传感器可以通过对微波信号的接收和处理，来监测目标物体的移动速度、方向和距离等信息，从而实现对人员、车辆等的监测和预警。
在实际运用中，微波传感器通常被应用于围栏式雷达、短距离雷达、双向雷达和智能感应门等监控设备中。
在车库门、门禁系统、广场灯等场所中，微波传感器可以快速地感应到周围环境的变化，从而保证设备的智能化和人性化，提高安全性。
2. 毫米波传感技术在安防领域中的应用毫米波传感技术是一种新型的监测技术，得到了广泛应用。
毫米波被称为超高频电磁波，在大气中的传播特性与光波相似，具有穿透力强、抗干扰能力强、精准度高等优点，并且不会对人体产生伤害。
毫米波传感器可以通过对毫米波信号的接收和处理，来监测目标物体的尺寸、密度、方向等信息，从而实现对人员、车辆等的监测和预警。
此外，由于毫米波传感器作为一种无线通信技术，可以很好地应用于室内安防领域中。
在车载安全、绿色花卉墙体、环保等行业中，毫米波传感技术得到了广泛应用。
毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望引言：随着气候变化和全球环境问题的日益严峻，对天气预报和气象观测精度的要求也越来越高。
毫米波测云雷达作为一种先进的大气观测工具，以其独特的特点在大气科学研究和天气预报中发挥了重要作用。
本文将详细介绍毫米波测云雷达的工作原理、特点以及目前的研究现状，并展望未来的发展趋势。
一、毫米波测云雷达的工作原理毫米波测云雷达是通过发射毫米波信号，利用回波信号来获取云层信息的一种雷达系统。
其工作原理主要包括发射、接收和信号处理三个过程。
在发射过程中，雷达发射出的毫米波信号穿过大气层，与云粒子相互作用后被散射。
散射回波信号中包含了云粒子的信息。
在接收过程中，雷达接收到回波信号后，通过探测器接收并转换成电信号。
在信号处理过程中，雷达对接收到的电信号进行放大、滤波和频谱分析等处理，得到反映云层特性的强度、速度和时延等参数。
二、毫米波测云雷达的特点1. 高分辨率：毫米波测云雷达工作在毫米波波段，波长相对较短，能够提供高分辩率的云层结构信息。
2. 多参数测量：毫米波测云雷达测量的是云层的散射回波信号，这些信号中包含了云粒子的多个参数，例如云滴和云颗粒的尺寸、分布、速度等。
3. 高时空分辨能力：毫米波测云雷达具有高时空分辨率的优势，能够提供准确的云层信息和动态变化。
4. 全天候工作能力：毫米波测云雷达利用的是电波信号，无论是白天还是夜晚，无论是晴天还是雨雪天气，都能进行观测。
5. 非侵入性观测：毫米波测云雷达可以通过远程探测的方式获取云层信息，无需飞机或气球等载具进入云层，具有较好的实用性和经济性。
三、毫米波测云雷达的研究现状目前，毫米波测云雷达的研究主要集中在以下几个方面：1. 技术改进：针对毫米波测云雷达在分辨率、探测能力和噪声等方面的局限，研究人员致力于改进雷达系统的硬件和软件，提高测量精度和可靠性。
2. 数据处理与算法：毫米波测云雷达所获得的回波信号需要经过复杂的信号处理和算法处理才能得到有效的云层信息。
1毫米波及其特点1.1 毫米波传播模型1.1.1 毫米波的概念1.1.1.1 毫米波的定义微波波段包括：分米波，厘米波，毫米波和亚毫米波。
其中，毫米波（millimeter wave），通常指频段在30~300GHz，相应波长为1~10mm的电磁波，它的工作频率介于微波与远红外波之间，因此兼有两种波谱的特点。
毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。
图1.1中直观地展示出毫米波在整个光谱之中的具体位置。
图 1. 1 毫米波工作频率范围示意图1.1.1.2 毫米波的特点由于毫米波的波长范围在微波与远红外波相交叠处，因此它兼有二者的优点。
（1）毫米波相对于微波波段，由于波长较短，所以对于给定的天线尺寸（孔径），波束宽度较窄，增益较高，能获得较高的空间分辨率和精度；（2）因为毫米波系统天线波束窄，其信号的空间立体角小，不易受到干扰，同时信号也不易被截获，所以毫米波还具有保密性好、抗干扰能力强、具有很强的侦查和反侦察能力的特点；（3）毫米波波段可用频带较宽，在每个毫米波大气传播窗口都具有极大的带宽可供使用，由于大气电磁波具有选择性吸收，故可以充分利用“大气窗口”丰富的频谱资源用于通信、雷达等保密通信，还可利用其带宽光谱能力来抑制多径效应和杂乱回波，消除系统间的相互干扰；（4）毫米波穿透能力强，在“大气窗口”频率传播时，其衰减虽然比微波大，但却比红外和激光小很多，它具有穿透云、雾、烟尘以及等离子体的能力，它能对抗恶劣天气，进行全天候工作，这一特点对环境遥感和军事侦察等应用是十分重要的；（5）毫米波器件具有体积小、重量轻的特点。
毫米波波长短，这使得工作于毫米波段的系统天线尺寸可以做得较小，可缩小毫米波原件的尺寸，并且易于集成化、单片化，从而减小毫米波系统的体积和重量。
1.3毫米波的发展自1873年Maxwell发表《电磁学通论》以来，人们充分利用电磁资源在拓宽平铺方面作了大量的工作。
对于毫米波的研究，早在1889年就已提出，至今已有一个世纪的漫长岁月。
毫米波的发展一直时起时落，但对毫米波的研究总是吸引着很多的学者，从而获得了大量的基本知识。
研究毫米波必须有相应的技术作为支撑，所以此领域的研究一直比较缓慢，可以说一波三折。
但随着相应技术的发展以及在一些重要场合下红外和可见光技术不能提供最佳解决方案的时候，毫米波由于其区别于普通微波的特点，其潜在的研究和应用价值日益突出，所以近年来对毫米波的研究掀起高潮。
2 毫米波在大气中的传播毫米波在通信、雷达、遥感和射电天文等领域有大量的应用。
要想成功地设计并研制出性能优良的毫米波系统，必须了解毫米波在不同气象条件下的大气传播特性。
影响毫米波传播特性的因素主要有：构成大气成分的分子吸收（氧气、水蒸气等）、降水（包括雨、雾、雪、雹、云等）、大气中的悬浮物（尘埃、烟雾等）以及环境（包括植被、地面、障碍物等），这些因素的共同作用，会使毫米波信号受到衰减、散射、改变极化和传播路径，进而在毫米波系统中引进新的噪声，着诸多因素将对毫米波系统的工作造成极大地影响，因此我们必须详细研究毫米波的传播特性。
2.1 大气的吸收毫米波在近地大气层中的衰减一般要比微波频段严重的多，特别是在大气成分的吸收谱线附近。
在毫米波频段，大气衰减的极值出现在60GHz、119GHz（这是氧气分子的两条吸收谱线）和183GHz（这是水蒸气的吸收谱线）等频率处。
水蒸气和氧气之所以造成这么大的影响，是应为它们的分子具有极化结构。
水蒸气是电极化分子，氧气是磁极化分子，这些极化分子与入射波作用产生强烈的吸收，吸收的强弱与环境的大气压力、温度以及海拔高度有关。
随着高度的增加，大气变得稀薄，吸收系数也迅速减少，即使是同一高度，也会因地区和时间不同，吸收系数变化1倍以上，图2.1给出了毫米波大气吸收的平均幅值，其中实线是海平面处的吸收系数，虚线是海拔4km处的吸收系数。
图 2. 1 晴朗天气水平传播的毫米波的单程衰减10 00030 000100 000400 000.01.02.04.1.2.4124102040波长(cm)衰减(dB/km)频率(MHz)图 2. 1 晴朗天气水平传播的毫米波的单程衰减可以看出，随着高度的增加，吸收明显减弱。
在0r （km ）的路径中，总的大气吸收系数为[]⎰+=)()(r u oa dr r r ααα(2.1)式中：o α是氧气的吸收系数（dB/km ）；u α是水蒸气的吸收系数。
水蒸气对总吸收系数的贡献取决于水蒸气的含量和温度。
对于一个给定频率，有T f c f b f a f )()()()(-+=ρα (dB/km) (2.2)式中：)(f α是海平面的衰减系数，dB/km ；ρ是水蒸气的浓度，g/m 3；T 是摄氏温度，0C 。
)(f a 、)(f b 、)(f c 使用多回归分析导出的与频率有关的经验系数，它们在表2.1中给出，其中地面空气温度为14.6C 0，平均水蒸气浓度为11.1g/m 3。
对地面路径或靠近地面稍微倾斜的路径，路径衰减可表示为0r d αα=(2.3)式中：0r 是靠近地面的路径长度公里数。
表2. 1 计算大气吸收用的经验系数 （h=0,T=14.6C,ρ=11.1g/m 3）T f c f b f a f )()()()(111'-+=ρα(2.4)式中：)(1f a 、)(1f b 、)(1f c 是经验系数。
因上述结果是用全球数据导出的，结果结合本地条件，将大大降低计算的不确定性。
对于从地面到外层空间的倾斜路径，就必须在整个路径上对式(2.1)积分来得到衰减。
若仰角为θ，穿过整个大气层的衰减)(θα可用天顶衰减乘以仰角的余割函数得到h l /)('αθα=(2.5)式中：θθsin sin 2222e ee R RhR h l -++=，是包括绕射在内的斜路径总长度，单位是km ；h=3.2km ，是综合水蒸气和氧气吸收衰减后大气层的标称高度；R e =8.5*103km ，是包括绕射在内的地球有效半径；仰角θ必须大于60，由于地球表面的弯曲和绕射作用，当06<θ时，式(2.5)不适用。
图2.2(a)是计算斜路径长度的参考图，图2.2(b)给出了垂直路径、仰角06=θ的斜路径和水平路径的单程衰减。
这一衰减模型与实验数据吻合的很好，基本理论已被学术界广泛接受。
这些数据可用来作系统分析，再结合本地条件就能够做出可靠设计。
10-210-11101102103104110100︒=90θ︒=6θ︒=0θ频率(GHz)单程斜衰减α(θ)(d B )(b)从地面到大气顶层的单程斜衰减大气层顶部地表面地心θθhPlR 1R1si n (θ)R 1co s (θ)(a)计算斜路的几何参考图R 1+h图 2. 2 倾斜路径的大气衰减图 2. 2 倾斜路径的大气衰减2.2 降水引起的毫米波衰减 2.2.1 雨衰减雨对毫米波的吸收和散射会引起毫米波的严重衰减。
大雨的时空分布是变化多端而且难以预测的。
处理雨衰减必须考虑随机过程。
研究雨这类媒质对电磁波的衰减和散射，必须了解单粒子的各种效应。
对于非吸收媒质，根据粒子尺寸大小，需要用不同的理论来分析：雨滴直径小于λ06.0时，用Royleigh 理论分析；当雨滴直径大于λ06.0时，用Mei 理论分析。
在平面波的传播路径上有单个介质球时将产生散射和吸收。
下面用几种“截面”来描述它们的效应。
定义： 散射截面Q 0＝总散射功率/人射功率密度(2.6) 吸收截面Q 1=转变为热的总吸收功率/人射功率密度 (2.7)消光截面Q r =人射波总损耗功率/人射功率密度(2.8)式中：Q 是用来描述单个粒子对入射波产生的能量损失，而衰减用来描述大量连续粒子产生的能量损失。
根据上述定义和能量守恒可知Q r =Q 0+Q 1(2.9)再定义后向散射面σ：σ=后向散射功率（沿入射线方向）/入射功率密度 (2.10)单个粒子的Q 0和Q 1是粒子尺寸、形状和折射系数的复杂函数，同时与入射波的频率有关。
图2.3给出了T=18C 、波长为4.3mm 、水滴直径为0.04mm~6mm 的各种截面的计算结果。
12345610-910-810-710-610-510-410-310-210-11101102103后向散射消光散射吸收粒子半径(mm)粒子截面积(m m 2)图 2. 3 18C 时水珠的截面积（波长为4.3mm ）图 2. 3 18C 时水珠的截面积（波长为4.3mm ）事实上我们感兴趣的是，在一个给定区域内，粒子尺寸连续分布情况下所产生的反射截面和衰减截面。
如果粒子尺寸的分布已知的话，我们就可用相应的理论来计算了。
表2.2给出了各种气象条件下水滴的尺寸范围。
因为雨是由包括m μ258及更大尺寸的水滴组成的，所以对毫米波来说，必须用Mei 散射理沦，霾、雾、云的水滴很小，可用Royleigh 近似。
根据Mei 散射理论，雨的后向散射截面为⎰=maxmin)()(D D dD D N D ση (2.11)式中：)(D σ是直径为D 的单粒子后向散射截面；N(D)dD 是直径在(D ，D+dD)范围内的单位体积粒子数；η是单位体积的后向散射截面。
表2. 2 各种气象条件下水滴尺寸的范围⎰=maxmin)()(343.4D D r dD D N D Q a(2.12)式中：Q r (D)是直径为D 的单个粒子的消光面积，雨滴尺寸分布图在图2.4中给出，它与测量结果非常吻合。
已经发飙了各种基于Mei 散射理论的雨模型。
典型的衰减公式为br aR =α(2.13)式中：r α是衰减率(dB/km)，对于给定频率的雨温度，a 和b 是常数，R 是降雨量（mm/hr ）。
为了计算r α需要知道在特定雨温度、雨滴末速度和雨滴尺寸分布下的水复折射率。
Ray 给出了冰和水复折射率的公式在3MHz~1000GHz 频率范围内、-20C~+50C 温度范围内都是有效地，用球形介质模型可得到准确值，如图2.4所示的雨滴尺寸谱是统计平均值，已被广泛测量和证明。
降雨量和雨滴尺寸之间有很好的相关性，在各种大气条件下典型的雨滴尺寸见表2.3，降雨量可表示为∑∆⨯=maxmin34)()(10885.1D D DD D N R υ (2.14)式中：N(D)是雨滴数密度（滴/cm 3），)(D υ是末速度（cm/s ）。
D 是雨滴直径（cm ）。
Gunn 和Kinzer 精确测量了标准温度和压强下静止空气中水滴的降速，也可以解析表示)(D υ：∑==ni CD D 0'100)(υ(2.15)式中：C 是用最小二乘法确定的，在表2.3中给出了三种多项式C 值以及mm D 8.51.0≤≤的最大误差。
