大气复合衰减对毫米波系统的影响研究

论文摘要

首先阐述了毫米波通信系统的组成和特点,并对影响毫米波系统性能的大气因素进行了分析和讨论。研究了大气分子中氧分子和水汽分子对毫米波的吸收作用以及云对毫米波的衰减作用;根据ITU-R提供的地—空路径上的雨衰预报模型,并以日本的通信卫星（N-STAR）为基础,结合我国几个典型地球站的累计降雨分布进行了计算,并结合西安地区的实测参数,计算了雨特征衰减率和衰减量分别随降雨率和频率的变化关系;通过分析沙尘的尺寸分布,推导了干沙和修正的双Debye公式中的水的等效介电常数,给出了沙尘衰减的计算模型,利用模型计算了不同含水量爆炸沙尘、车扬沙尘和自然沙尘的衰减随频率的变化关系,进一步分析了毫米波在沙尘大气中的多重散射;最后文章利用ITU-R提出的大气对毫米波系统的复合衰减模型,计算了大气吸收、云和降雨对毫米波的复合衰减,并对计算结果进行了分析比较,讨论了有无沙尘存在时的复合衰减的实际应用以及对毫米波雷达系统的影响。本文的研究对民用还是军用通信、遥感等系统的开发和应用均具有重要的实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 毫米波传播特性的研究概况
• 1.2.1 大气吸收和云的毫米波衰减特性研究概况
• 1.2.2 降雨的毫米波衰减特性研究概况
• 1.2.3 沙尘暴的毫米波衰减特性研究概况
• 1.3 论文工作安排
• 第二章 大气对毫米波系统性能影响的分析
• 2.1 引言
• 2.2 毫米波通信系统的基本组成
• 2.3 毫米波卫星通信系统构成及特点
• 2.3.1 毫米波卫星通信系统系统的基本组成
• 2.3.2 毫米波卫星通信系统的基本特点
• 2.4 影响毫米波卫星通信系统的大气因素
• 2.5 本章小结
• 第三章 大气吸收和云衰减特性研究
• 3.1 大气气体吸收
• 3.1.1 地面水平路径大气衰减
• 3.1.2 地面倾斜路径大气衰减
• 3.1.3 参数选取与计算结果
• 3.2 云衰减
• 3.2.1 云的分类类型
• 3.2.2 云滴尺寸分布谱
• 3.2.3 云衰减的计算
• 3.2.4 云中含水量的估算方法
• 3.3 地—空路径云的衰减
• 3.4 本章小结
• 第四章 降雨对毫米波衰减特性研究
• 4.1 雨衰预报模型
• 4.1.1 雨衰减率的简化模式
• 4.1.2 我国几个典型地区不同积分时间降雨率的换算公式
• 4.2 地—空雨衰计算及分析
• 4.2.1 雨衰计算
• 4.2.2 计算结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 等效沙尘对毫米波的衰减特性研究
• 5.1 引言
• 5.2 陕西沙尘暴天气的空间分布和时间分布
• 5.2.1 沙尘暴的涵义
• 5.2.2 陕西沙尘暴天气的时空分布特点
• 5.3 沙尘暴的物理特性
• 5.3.1 沙尘暴的浓度
• 5.3.2 沙尘暴中沙尘的粒子尺寸分布
• 5.3.3 沙尘暴中粒子的形态
• 5.4 沙尘的等效介电常数
• 5.4.1 干沙的介电常数
• 5.4.2 水的介电常数
• 5.4.3 水和沙的等效复介电常数
• 5.5 沙尘大气衰减的仿真
• 5.5.1 沙尘大气的衰减模型
• 5.5.2 数值计算结果及其分析
• 5.6 毫米波在沙尘大气中的多重散射
• 5.6.1 衰减计算结果及分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 大气复合衰减对毫米波系统的影响
• 6.1 引言
• 6.2 复合衰减模型
• 6.2.1 计算结果及分析
• 6.3 复合衰减的实际运用
• 6.3.1 毫米波雷达方程中的传播损耗
• 6.3.2 毫米波雷达复合衰减的计算
• 6.4 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果