[發明專利]無線電信號雨衰特性的模擬方法

有效

• 申請號: 201710608661.6
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107566063B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 蘭宏志;藍昊
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所（中國電子科技集團公司第十研究所）
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明提出的一種無線電信號雨衰特性的模擬方法，旨在提供一種具有較強通用性，控制精度高的雨衰特性的模擬方法，本發明通過下述方案實現：模擬器監控處理計算機設置無線電信號雨衰特性數學模型的模擬器監控軟件；下變頻器把接收到的無線電射頻信號下變頻為中頻信號，送FPGA芯片中設置的精確幅度調節器1進行精確幅度調節后送合成器的一個輸入端；同時FPGA中設置的噪聲發生器將產生的噪聲信號通過精確幅度調節器2進行精確幅度調節后送合成器的另一個輸入端，輸入合成器的兩路信號合成后經數模轉換器D/A轉換成模擬信號后，送數控衰減器進行幅度調節，幅度調節后的中頻信號經上變頻器上變頻為幅度和信噪比按雨衰特性變化的射頻信號輸出。

技術領域

本發明涉及一種無線電信號雨衰特性的模擬方法。

背景技術

隨著測控業務的不斷拓展，對測控系統的要求也在不斷的提高，甚至要求在惡劣環境下全天候工作，一套能夠模擬無線電信號穿過雨區產生雨衰特性的模擬器就成為測控系統不可或缺的配置需求，用以事先了解無線電信號受雨衰的影響，以及由此對系統帶來的影響。雨衰的產生在降雨區域里，當電波從中穿過時，雨不但會吸收電磁波的能量，同時也對電波產生散射。這種吸收與散射共同作用就會導致電波衰減，而散射還可以使附近的無線電受到干擾，對電波產生一種去極化效應，這種電波衰減或無線電干擾都稱之為雨衰。大氣中的氣體分子、水汽凝結物雨、霧、云、雪、沙塵暴、煙霧等對地空路徑衛星通信鏈路的電波傳播均有影響，特別是在Ku、Ka及以上頻段，雨衰是最主要的因素，隨著頻率的增加，衰減值急劇增大。當頻率大于20GHz時，暴雨引起的信號衰減超過10dB以上，有些地區甚至高達25dB。高頻段傳播信道的動態特性是通信系統和抗衰落控制系統設計的關鍵因素，先前的研究表明引進實驗的時間序列數據來對抗衰落操作系統的性能進行研究，能夠使其性能優化。但是這些數據對系統設計者而言并不總是可用的，而且實驗的傳播時間序列數據只能在特定的地區、頻率和仰角下得到，有很大的局限性且成本較高，局限性較大。隨著高頻段通信衛星的廣泛應用，國際上對降雨衰減時間序列的研究愈來愈重視。地空路徑降雨概率、降雨強度、降雨衰減值的長期特性統計及預測，歷來是電波傳播研究人員和通信系統設計人員長期關注的課題，對降雨強度的長期統計分析成為通信系統中優化設計、避免通信中斷、提高通信質量必不可少的環節。

降雨對衛星通信地空鏈路中電波傳播的影響較大，如果對降雨引起的衰減估計不準，參數設計不合理，就會影響通信質量及有效性，造成巨大的浪費。

雨衰是由于電波穿過降雨區時，雨滴會對電波產生吸收和散射引起，電波在傳播過程中的衰減主要與以下因素有關：

(1)雨衰的大小和雨滴直徑與電波波長的比值有關，雨滴直徑越大、雨衰越大，降雨量越大，則雨滴直徑越大，雨衰越大。

(2)雨衰的大小與信號頻率有關，頻率越高，雨滴直徑與電波波長之比越大，故雨衰越大。

(3)地面天線對目標的仰角越低時，電波穿越雨區的路徑越長，相對于高仰角造成的雨衰越大。

(4)夏季的雨衰大于冬季的雨衰。

(5)雨滴越密集，散射造成的雨衰也越大。

(6)非球形的雨滴會改變電波的極化方向。

(7)雨衰會引起接收噪聲溫度的增加。

在均勻降雨的條件下預測雨衰比較簡單，但是在大多數實際情況下，由于降雨隨地域和季度不同而不同，且在時間和空間上是不均勻的，因此要取得它們的系統特性，必須經過長期測量，而在各個站點往往不具備這種條件，因此通常采用比較容易得到的降雨量、降雨時間概率等氣象數據來預測降雨衰減值。

目前，常用的預測計算方法有Lin法、SAM法、Crane法、Bothias法等。