GB/T 14617.3-1993 陆地移动业务和固定业务传播特性 第三部分：视距微波接力通信系统传播特性

华人民共和国国家标准

陆地移动业务和固定业务传播特性

第三部分视距微波接力通信

系统传播特性

发布实施

国家技术监督局发布

中华人民共和国国家标准

陆地移动业务和固定业务传播特性

第三部分视距微波接力通信

系统传播特性

主题内容与适用范围

本标准规定了电路设计中常用的有关参数的计算绕射损耗的计算气体吸收和雨衰减的计算电

波衰落特性分集接收模拟微波衰落概率和数字微波电路中断率的预测与传播特性有关的无线电气

象数据等且同时给出了其中各参数的适用范围

标准适用于各种容量的视距微波接力通信系统的总体设计和各个频段的视距微波接力电路设计

以及与电波传播特性有关的各种电磁兼容系统设计

引用标准

陆地移动业务和固定业务传播特性第二部分固定业务传播

特性

术语

自由空间传播

电磁波在充满均匀的理想电介质中并且认为它在所有方向上是无限延伸的传播叫自由空间传

播

费涅耳区和费涅耳半径

费涅耳区就是以收发点为焦点的一系列椭球面所包围的空间每一个椭球面上的各点到收发点距

离之和与收发最短路径之差是半波长的整数倍倍数即是费涅耳区的序号垂直于收发点连线的切面

圆的半径叫做费涅耳半径

折射率和折射指数

无线电波在真中的速度与在媒质中的速度之比称为折射指数用表示它接近

折射率是用于描述折射指数时空变化的一个参量它与有如下关系称为

单位

电波衰落

由电波传播状况的时间变化引起的电磁场值或信号功率值的起伏在以自由空间传播电平作为基

准值的情况下衰落可看作是信号电平相对于基准值的变化

多径衰落

国家技术监督局批准实施

电波的直射线和其他途径来的一条或多条射线的信号电平相互迭加或相互干涉引起信号电平变

化这种现象叫做多径衰落

平衰落和频率选择性衰落

在接收机通带内其接收电平在各个频率点上并在同一时刻按相同值上升或下降称为平衰落

对一个已调无线电波的不同频谱分量起不同作用的衰落称为频率选择性衰落又称色散衰落

分集增益和分集改善度

对于模拟微波分集增益是指在信号电平累积分布曲线上在相同的时间内对某一个累积时间百

分比无分集和有分集的接收信号相对电平之差分集改善度是指在信号电平累积分布曲线上在相同

的时间内对某一个电平点无分集和有分集所对应的时间百分数之比

对于数字微波一般只采用分集改善度该分集改善度定义为对于某一指定的误码门限在相同的

时间内无分集超过误码门限的时间百分数与有分集超过该误码门限的时间百分数之比

交叉极化鉴别度

对于发射一个给定极化波在接收点所期望极化波接收功率与交叉极化波的接收功率之比称为交

叉极化鉴别度

主要传播因子和参量

电波传播的几个主要方程式

二线模型归一化场强衰落因子的表示式

式中归一化场强衰落因子

地面等效反射系数

路径余隙

自由空间余隙

路径长度

反射点至收发两点之间的距离

工作波长

自由空间传输损耗

电波在自由空间传输损耗公式如下

图接力段地形剖面示意图

式中工作频率

接力段的主要参数

接力段的断面图

接力段的断面图如图图中参数分别在相关部分说明

地球凸起高度

式中地球凸起高度

等效地球半径系数

费涅耳半径

费涅耳半径的表示式如下

当时称为第一费涅耳半径式变为

式中的表示式为

当考虑等效地球半径系数的影响时式变为

式中分别表示收发天线离开地面的高度

分别表示收发天线离开反射面的高度

路径余隙

余隙计算公式

余隙要求

每一接力段在所考虑的值变化的时间范围内电波直射线和下方的障碍物或地面之间应有一定

的余隙

对于无分集天线高度路径余隙要求按如下步骤进计算

对于热带和温带地区若缺少实际应用值一般取系数中值满足的余隙

要求

根据路径长度在图中选取值

按步骤得到的计算天线高度满足表余隙要求

按步骤和计算的天线高度选取其中较大者

注为最坏月份的时间内被超过的有效值大陆温带气候区见图

表路径长度对应于的路径余隙

条件

如果路径上存在一个孤立障碍

温带

如果路径障碍沿路径延伸为路径的一部分

热带路径长度约大于

对于某些气候类型不确定的地区比较保守的办法是取表中热带和温带的平均余隙值

反射点

接力段反射点的基方程式如下

式中地球的真实半径

反射点的求法有多种一是根据方程用微机求解二是将上述方程变换用图解法求

解三是按照如下方程组求解

绕射损耗的计算

见国标

气体吸收与雨衰减

气体吸收

气体吸收引起的衰减按下式计算

式中气体吸收引起的衰减

氧气和水汽吸收引起的衰减率

式中水汽密度见图和图

雨衰减

雨衰减与出现概率相联系全年的时间超过的雨衰减按下式计算

式中超过全年的时间的雨衰减

全年的时间超过的雨衰减率

路径长度缩减因子

全年的时间超过的一分钟雨强

参数和的确定和的全国分布图见附录

最坏月份的时间超过的雨衰减也按式计算只是其中的参数需按下式确定

附录给出了中国雨强和水汽密度图

折射及其分类

折射

折射率

可以用如下公式表示

式中折射率单位

绝对温度

大气总压强

水气压强它可用如下公式计算

式中气露点温度

摄氏温度

年平均地面折射率

各地的与站点的海拔高度有很好的指数关系

式中地面折射率单位

站点的海拔高度

统计常数见表

表与相关系数

一月

四月

七月

十月

年平均

图给出了年平均值的变化曲线

海平面折射率

为了消除地面折射率对站高的依赖关系突出气象的影响反映折射率水平分布特性地面折射率

可以归算为海平面折射率

图为年平均值变化曲线

近地面一公里的折射率梯度

式中近地面一公里的折射率梯度

离地面一公里高度的折射率单位

表示出了各地的的变化曲线

表各地的和变化范围表

地区

海南岛

华东华南

四川盆地

华北

东北

云南贵州

内蒙古新疆

青海西藏

等效地球半径系数

从气候区来看平均值的变化如下

寒带

温带

热带

实际工程最需要的是时间百分数的等效地球半径系数与站距关系的统计曲线图给出了与

路径长度的关系曲线

图与路径长度的关系

折射的分类

若以系数和的数值来划分折射的分类见表

表折射的分类

正折射

负折射无折射

次折射标准折射过折射邻界折射超折射

反射

地面等效反射系数由下式确定

式中接收场强最大值和最值之差

地面等效反射系数

如果无实测的可进理论计算但相当繁杂在一般情况下就不进计算了

交叉极化鉴别度的预测

详见附录

分集接收有关参数的计算

空间分集天线间距的计算

对于丘陵地带或地面反射不很强烈的路径空间分集主要考虑中多径衰落时可用如下公式

式中两天线信号的相关系数一般在之间取值

上下接收天线中心间的垂直间距简称分集天线间距

在工程上对于值一种最简便的计算方法是按下式选取一个适当的值

对于平原地区水面电路一般是按半瓣距原理进计算其计算公式如下

式中分别为收发站的分集天线间距

按上述公式计算时要注意如下两个问题

当路径余隙很路径长度比较长频率比较低两端天线高度相差比较大时按上述公式计算

的值将会很大此时按公式选取适当的值

当路径余隙很大路径长度比较短频率比较高时按上述公式计算的值将会很此时选取的

值也要按式作为参考但最好是半瓣距的整数倍

空间分集的改善度

在无强反射的情况下垂直空间分集改善度可用如下公式进计算

参数和适用于大范围的情况

式中空间分集的改善度

分别为分集接收上下两天线的增益

平均最坏月份的衰落概率

衰落概率为时对应的衰落深度

公式中其参数的取值范围如下

各参数适用于正常情况下的计算公式

公式中各参数的取值范围如下

超过所给定的界限可能导致误差上面的方程仅仅对于才是有效的

在瑞利衰落条件下地面反射可以忽略垂直空间分集改善度可用如下公式进计算

公式中各参数的取值范围如下

频率分集改善度

对于的微波接力通信系统频率分集改善度按如下公式计算

式中两个频率之差与中心频率的比值

公式中其参数的取值范围如下

超出这个范围将导致误差该公式仅仅对于有效

对于的微波接力通信系统其频率分集改善度为

式中与信道载波信道间隔和信道衰落储备有关的参数

的计算比较复杂在工程上可采用下表的修正系数

表倒换系统非优先波道修正系数

降低系数

上述有关分集接收参数的计算主要适用于平衰落和窄频带信号频率选择性衰落有待于研究

衰落概率和中断率的预测

模拟微波衰落概率的预测方法

对于大的衰落深度平均最坏月份的衰落概率可用如下近似公式计算

式中在大的衰落深度条件下平均最坏月份的衰落概率

等效瑞利衰落发生因子

地形和气候条件因子

除和之外考虑路径其变量影响的因子

分别为频率和路径长度因子

当为模拟微波电路中断时的衰落储备时按上式计算的则为模拟微波电路中断