Ka频段雨衰特性的测量和模型研究

论文摘要

简介了Ka频段的特点、国内外的发展和应用状况,详细阐述了降雨的物理特性,分析了降雨影响电波传播的机理,介绍了雨滴谱的概念,总结了雨滴谱测量方法和不同雨滴谱分布的表达式。阐述了特征衰减的计算方法,总结了国际上流行的七种降雨衰减预报模型(Crane Global模型,Assis Einloft Improved模型,SAM模型,DAH模型,ITU R模型,UK模型和China模型)及其特点、相关参数和计算步骤。给出了Ka频段雨衰特性的测量系统的结构,详述了实验方案,各个模块的功能和实验参数,实验数据的检测、记录和初步处理方法。使用Matlab软件针对不同谱分布、不同参数的特征衰减,进行了仿真计算分析。结合西安地区的地理和降雨物理参数,基于ITU R雨衰模型,使用Matlab模拟计算了Ka频段地空路径通信时,特征衰减、雨区等效路径和降雨衰减分别随频率、降雨率和天线仰角的变化的情况。分析了西安地区实测的雨滴谱,并与理论谱比较;阐述了大气衰减计算模型,Matlab仿真得到计算结果并与理论值比较,提出了下一步的实验方向和要进一步完成的工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 Ka 频段的特点及其发展和应用
• 1.2.1 Ka 频段的特点
• 1.2.2 Ka 频段在国外、国内的研究现状和进展状况
• 1.3 论文内容安排及主要工作和创新点
• 1.3.1 论文内容安排
• 1.3.2 论文主要工作与创新点
• 第二章 降雨的物理特性
• 2.1 雨滴的形状
• 2.2 雨滴的末端降落速度
• 2.3 降雨量与降雨强度
• 2.3.1 降雨量
• 2.3.2 降雨强度
• 2.4 雨滴谱
• 2.4.1 雨滴谱的概述
• 2.4.2 典型雨滴谱
• 2.4.3 雨滴谱的测量方法
• 2.5 水的介电特性
• 2.6 小结
• 第三章 降雨衰减预报模型
• 3.1 概述
• 3.1.1 雨衰产生的原理及影响
• 3.1.2 降雨衰减预报模型
• 3.2 特征衰减的计算
• 3.2.1 降雨特征衰减计算
• 3.2.2 不同积分时间降雨率转换方法
• 3.3 各种雨衰预报模型
• 3.3.1 Crane Global 模型
• 3.3.2 Assis Einloft Improved 模型
• 3.3.3 SAM 模型
• 3.3.4 DAH 模型
• 3.3.5 ITU R 模型
• 3.3.6 UK 模型（英国模式）
• 3.3.7 China 模型（中国模式）
• 3.3.8 模式比较及结果分析
• 3.4 特征衰减的Matlab 计算分析
• 3.5 西安地区雨衰的Matlab 计算分析
• 3.6 小结
• 第四章 Ka 频段雨衰特性测量实验方案及系统结构
• 4.1 实验方案和测量系统结构简介
• 4.2 雨滴谱仪
• 4.2.1 Parsivel 雨滴谱仪的工作原理
• 4.2.2 配套软件ASDO 的使用
• 4.2.3 Parsivel 雨滴谱仪的应用及其优缺点
• 4.3 Ka 频段收发模块
• 4.4 小结
• 第五章 雨衰特性测量的实验数据分析
• 5.1 西安地区雨滴谱的测量与分析
• 5.2 降雨衰减的测量与分析
• 5.3 小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献