太赫兹波在沙尘中衰减特性

为了研究太赫兹波在沙尘大气中的衰减特性,根据Mie散射理论计算了单次散射情况下沙尘粒子不同尺寸参数下的散射效率因子和不同散射角下的散射相函数值。并得到了具有一定尺寸分布的沙尘粒子的单位距离衰减和能见度的关系曲线。还利用Monte Carlo方法对太赫兹波在沙尘中的多次散射特性进行了模拟计算,分析了不同能见度和不同沙尘类型对太赫兹波传输过程中能量损耗的影响。结果表明:单次散射条件下沙尘粒子的散射主要受尺寸参数影响;沙尘能见度较低时必须要考虑多次散射的影响。研究结果对太赫兹技术在大气环境监测和烟尘和风沙的探测等方面的应用具有参考价值。     

沙尘环境下太赫兹波衰减特性

对沙尘环境下太赫兹波衰减特性进行研究,在国际电信联盟(ITU)大气衰减模型的基础上,增加了不同类型沙尘的影响.基于大气毫米波传播模型(MPM)预测了1 THz内大气衰减特性;根据Mie散射理论计算了太赫兹波在沙尘环境下因沙尘颗粒产生的衰减;结合以上两种因素得出沙尘环境下太赫兹的衰减特性.本文的研究结果对太赫兹在沙尘环境...     

太赫兹波段信号在雾中的传输特性研究

太赫兹（THz）波提供的通信带宽和容量远大于毫米波。与可见光和红外光相比,THz脉冲的波长较长,在随机介质中传播时,不但会发生时域和空域的形变,介质中的粒子还会对入射波发生散射,这些都会使得脉冲信号发生衰减。根据Mie理论与随机离散分布粒子的波传播与散射理论,计算了THz波信号入射下雾滴粒子的消光系数,分析了不同THz波波长下,雾滴粒子消光系数随粒子尺寸的变化。结合雾滴粒子谱分布,考虑粒子群的平均体系散射特性,得到了不同波长下的平均反照率与相函数。最后分析了THz波段信号在不同能见度雾中的传输特性。结果表明:大气环境中,雾对THz波产生的吸收和衰减不容忽视,不同THz信号的水的折射率虚部的变化严重影响了THz信号在雾中的传输。     

太赫兹波沿大气层倾斜路径的传输衰减

太赫兹大气传输是太赫兹科学技术及其应用的重要组成部分,它几乎渗透于所有的太赫兹应用技术领域.现有文献中所说的太赫兹大气传输基本都是水平路径的传输,而文章基于辐射传输、色散理论和Van-Vleck Weisskopf线型,结合喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)数据库,建立了太赫兹波沿大气层倾斜路径的传输衰减模型,对0.1～1 THz频段太赫兹波沿倾斜路径传输的吸收衰减特征进行了数值模拟研究.分析了低端太赫兹大气传输的窗口结构,为太赫兹地空通信提供了理论参考.     

弱沙尘环境中太赫兹波的散射与传输特性研究

基于HITRAN2012数据库,采用三次样条插值算法给出了太赫兹波段沙尘颗粒的复折射率随电磁波频率的变化曲线。采用Mie散射理论,分析了不同粒径沙尘颗粒对太赫兹波的散射及消光特性。基于单次散射假定,研究了太赫兹波在浮尘、扬沙等弱沙尘环境中的散射与传输特性,考虑不同条件下沙尘粒子的谱分布,分析了入射频率、粒径分布等因素对散射及衰减特性的影响。结果表明:在1 THz～4 THz太赫兹波段,单个沙尘粒子的散射及消光特性分布主要由粒子的尺寸参数决定。对于尺寸较小的沙尘粒子,后向散射系数随着尺寸的增加而增大。当粒子尺寸较大处于Mie振荡区时,后向散射系数起伏变化较大。在浮沉和弱沙尘两种天气条件下,沙尘粒子群的统计消光系数随着入射频率的增大具有相似的增大趋势。本文研究结果对太赫兹波技术在应急通信、大气环境监测、风沙探测等相关领域中的应用具有参考价值。     

太赫兹椭圆波导的主模衰减特性分析

对太赫兹波在椭圆波导中的Helmholtz波动方程进行研究,结合Mathieu函数,给出了在椭圆坐标系下电磁波的场函数,并最终获得太赫兹波在椭圆波导中的主模衰减特性。结果发现椭圆波导长轴和离心率越小,则衰减越大。     

沙尘暴对太赫兹波传播的影响

为研究太赫兹波在沙尘暴中的传播特性,应用Mie散射理论研究了太赫兹波段沙尘粒子的散射特性,得到沙尘粒子的散射效率因子、消光效率因子和吸收效率因子随粒径、太赫兹波长的变化关系。基于沙尘粒子尺寸的对数正态分布,数值计算了沙尘暴的太赫兹衰减。研究结果表明,沙尘的衰减随能见度的增大而减小,波长越小,沙尘暴引起的太赫兹波衰减越大;波长为40 μm时,沙尘暴对太赫兹波传播影响最大,浮尘对太赫兹波传播影响最小。低能见度沙尘暴对太赫兹波传播影响明显。     

太赫兹波在烟尘气溶胶中的传播特性

随着太赫兹波技术的发展,对其在各种大气条件下的传播特性的研究是很有必要的。本文利 用扩散限制凝聚模型(DLA 方法)模拟了组成烟尘气溶胶的簇团粒子,并利用广义Mie 理论(GMM)方法 计算了不同基本粒子个数的单个簇团粒子对波长分别为30μm、35μm 和40μm 的太赫兹波的散射特性。 另外本文还利用蒙特卡罗方法模拟计算了浓度较大的烟尘气溶胶对太赫兹波的衰减特性并将结果与波 长为6.2μm 的红外波段的结果进行比较,结果显示,太赫兹波在烟尘气溶胶中传播的衰减要小的多, 这也说明太赫兹波更加适合在烟尘气溶胶中传播。     

太赫兹波在烟尘气溶胶中的传播特性

随着太赫兹波技术的发展,对其在各种大气条件下的传播特性的研究是很有必要的。本文利用扩散限制凝聚模型(DLA方法)模拟了组成烟尘气溶胶的簇团粒子,并利用广义Mie理论(GMM)方法计算了不同基本粒子个数的单个簇团粒子对波长分别为30μm、35μm和40μm的太赫兹波的散射特性。另外本文还利用蒙特卡罗方法模拟计算了浓度较大的烟尘气溶胶对太赫兹波的衰减特性并将结果与波长为6.2μm的红外波段的结果进行比较,结果显示,太赫兹波在烟尘气溶胶中传播的衰减要小的多,这也说明太赫兹波更加适合在烟尘气溶胶中传播。     

太赫兹脉冲大气传输衰减特性

太赫兹大气传输是太赫兹科学技术及其应用的重要组成部分,渗透于所有的太赫兹应用技术领域。研究基于辐射传输、色散理论和Van-Vleck Weisskopf线型,结合喷气推进实验室(JPL)数据库,建立了太赫兹脉冲大气传输衰减与色散模型,对0.1 THz~1 THz频段太赫兹辐射在水汽中的吸收衰减特性进行了数值模拟研究,与现有的文献数据进行了比对。通过计算太赫兹脉冲大气传输,分析不同水汽密度和传输距离对波形幅值、相位及频谱特性的影响,得到了3个比较稳定的太赫兹脉冲大气传输窗口0.14 THz~0.17 THz、0.19 THz~0.32 THz和0.32 THz~0.37 THz,为太赫兹通信和时域太赫兹空间传输提供了理论参考。     

基于进化神经网络的地空路径雨衰减模型

雨衰减对工作在高频的地空通信链路稳定性具有很大影响。本文在考虑多个参数对雨衰减非线性影响的基础上,建立了基于进化神经网络的雨衰模型,并与ITU－R模型进行了比较。结果表明,利用本文提出的模型进行高频电波的预测具有更好的精度,可降低平均误差0.64dB,并减小标准偏差0.79bD,为雨衰减预测提供了一种新的方法。     

雨滴谱模型对雨衰减计算的适用性分析

雨滴谱分布模型是影响红外激光在雨中传输性能的一个重要因素。尽管现有的雨滴谱模型很多,但并未形成统一的结论,具体应用中模型的选择没有依据,使得计算中模型的选择具有一定的盲目性。针对此问题,论文从Mie散射理论出发,采用理论分析与仿真分析相结合的方法,讨论了几种雨滴的谱分布特性,比较了几种典型雨滴谱模型下的光传输衰减特性,分析了雨滴尺寸分布在计算大气衰减时的差异。并通过与实测雨衰减数据进行比较,最终得到了L-P模型对大雨条件下的衰减计算较为准确,Joss模型对小雨条件下的衰减计算较为准确的结论。论文的结论对于无线光通信等应用领域中模型的合理选择具有一定的指导意义。     

Statistics of differential rain attenuation on adjacent earth-space propagation paths

Forty hours of observations of the three-dimensional radar reflectivity structure of rain in the Montreal area were used to simulate the centimetre-wavelength attenuations occurring simultaneously over a multitude of earth-space propagation paths. The same data base had been used in a previous study which confirmed that the radar estimates of attenuation statistics are in good agreement with attenuation distributions measured independently by passive radiometers. Differences between the attenuations occurring simultaneously over pairs of paths to a common point at the ground were tabulated as a function of angular path separation, viewing direction, radio frequency, and system margin. These data are required for evaluating the possibility of interference at an earth station caused by a signal from an adjacent satellite. In this study, values of angular separation from 2 to 9 degrees, radio frequencies from 11 to 30 GHz, elevation angles from 5 to 30 degrees, and system margins from 2 to 10 dB were considered. It was found that the cumulative distributions of differential attenuation could be characterized effectively by the attenuation difference occurring during 1 % of the time that the carrier signal suffered some attenuation, but not an attenuation exceeding the system margin. It was also found that this characteristic differential attenuation could be expressed to good approximation as a simple analytical function of the system parameters.     

Diurnal variations in rain attenuation on Ku band earth–space paths

This paper presents analytical results of the diurnal variations in Ku band rain attenuation along earth–space paths at four locations in Southeast Asia and proposes a new model that can predict rain fade in a short period of every 2 h daily. Data from four radiometers and four rain gauges over a 3 year period were analysed to obtain the characteristics of diurnal variations in rain attenuation and rainfall as well as cumulative attenuation distributions in every 2 h interval. The results of this analysis are applied to develop an intensive prediction model using the knowledge of rainfall and attenuation statistics. This model is tested with the measured data and is found to be useful for the design of a more efficient Ku band satellite system especially between 99 per cent and 99·9 per cent link availability in an area of heavy rainfall. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

Ka卫星通信系统中雨衰分析

简单介绍了雨衰的机理,并以我国原邮电部给出的雨衰模型为基础,根据我国10个主要城市的降雨数据和地理位置参数,计算出轨道位置在80°E的通信卫星在上行水平极化/下行垂直线极化的情况下,Ka波段(30/20GHz)的雨衰A0.01,并就雨衰对下行卫星链路G/T值恶化带来的影响进行了分析讨论,给出了相应的计算方法,最后总结了几种抗雨衰措施。     

地空路径统计雨衰减建模的几个问题

地空路径雨衰减统计特性是卫星通信等地空无线电系统设计和运行评估的关键参数.针对地空路径统计雨衰减的建模研究, 分析了影响模型准确度的几个关键因素, 它们包括雨滴谱分布、雨顶高度、降雨率在水平和垂直路径的不均匀性等.同时比较分析了现有主要模型计算的路径调整因子随仰角的变化、与频率的关系等, 讨论了现有模型的局限性和可能的改进途径.通过上述对比研究, 提出了地空路径雨衰减统计建模向确定性模型方向发展的观点.     

沙尘暴对地空路径上Ka频段电波传播的影响

通过分析陆地上毫米波在沙尘暴中传播时的衰减和交叉极化分辨率，给出了一定高度毫米波传播的衰减和交叉极化分辨率的计算公式，并提出了一种计算地空路径沙尘暴衰减和交叉极化分辨率的等效模型。在不同的地球站点、不同的能见度、不同的沙尘粒子含水量、不同的粒径分布下进行了数值计算，并对结果进行了分析。     

雨衰减预测中的降雨率调整因子概念

利用ITUR数据库地面视距链路和地空链路雨衰减数据,分析了传统雨衰减预报中所使用的基于柱状雨胞模型的雨衰减物理模型导出的路径调整因子与实测数据之间的矛盾.在此基础上,基于指数雨胞建立的雨衰减物理模型,通过理论分析导出了降雨率调整因子的概念.利用降雨率调整因子,可以解释实测数据的主要特征,表明：基于指数雨胞的雨衰减物理模型是合理的,利用降雨率调整因子的概念,可为发展新的地面视距链路和地空链路雨衰减预报模式和方法提供理论依据.