通信工程的畢業(yè)論文范例
通信工程的畢業(yè)論文范例
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通信工程的畢業(yè)論文范例篇1
淺析衛(wèi)星通信電波傳播特點
在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，不同地球站間的信息傳輸是通過空間的衛(wèi)星轉發(fā)器實現的，所傳輸的射頻電磁波頻率較高。在電磁波傳播的無線信道中，電磁波要受到自由空間損耗、大氣發(fā)射折射、各種自然現象如雨、雪、霧等影響，并受到地面物體的反射、折射和阻擋，這些都會對電磁波的傳播帶來一定的影響，這些影響在實際中必須加以考慮。
一、衛(wèi)星通信的工作頻段
衛(wèi)星通信中，工作頻段的選擇是一個十分重要的問題。它直接影響系統(tǒng)的通信容量、質量、可靠性、設備的復雜程度和成本的高低，并且還影響到與其它通信系統(tǒng)的協調。一般而言，衛(wèi)星通信工作頻段的選擇必須根據需要與可能相結合的原則，重點考慮下列因素。
(1)電波能夠穿過電離層，傳播損耗和外部附加噪聲應盡可能小。
(2)應具有較寬的可用頻帶，盡可能增大通信容量。
(3)合理使用無線電頻譜，防止各種宇宙通信業(yè)務之間以及與其它地面通信業(yè)務之間產生相互干擾。
(4)考慮電子技術與器件的進展情況以及現有通信技術設備的利用與相互配合。
綜合上述因素，衛(wèi)星通信的工作頻率選擇微波波段是最合適的。
二、衛(wèi)星通信電波的傳播損耗
衛(wèi)星通信鏈路的傳輸損耗包括自由空間傳播損耗、對流層傳播損耗、電離層傳播損耗等，下面依次來分析。
1、自由空間的傳播損耗
在整個電磁波傳輸過程中，即使不發(fā)生反射、折射、吸收和散射等現象，也會發(fā)生能量向空間擴散而損耗的現象，這被稱為自由空間損耗。電波被天線輻射后，便向周圍空間傳播，由電磁波傳播原理可知，每個輻射出去的平面上的點都可以當做新的信源，繼續(xù)向四周輻射。
實際表明，電波在自由空間以球面形式傳播，電磁場能量擴散，接收機只能接收到其中的一小部分，大部分能量在傳播過程中損耗了。傳播距離越遠，到達接收地點的能量越小。
2、對流層傳播損耗
對流層是指自地面向上大約10km范圍的低空大氣層，對流層集中了整個大氣質量的3/4，當地面受太陽照射時，地表溫度上升，地面放出的熱量使低溫大氣受熱膨脹，進而造成了大氣密度不均勻，于是產生了大氣的對流運動，對電波傳輸產生了一定的損耗。
(1)大氣折射
大氣折射率n是指電磁波在自由空間中的傳播速度c與在大氣中的傳播速度v之比。n隨高度的增加而減小，v隨高度的增加而增加，從而使電波傳播的軌跡向下彎曲，因而，由于大氣的折射作用，實際的電波傳播不是按照直線進行，而是按曲線傳播的。大氣折射使電磁波射線路徑發(fā)生彎曲，從而使收信點的接收功率發(fā)生變化。
(2)大氣吸收損耗
任何物質的分子都是由帶電粒子組成的，這些粒子都有其固有的電磁諧振頻率。當通過這些物質的微波頻率接近它們的諧振頻率時，這些物質對微波就產生共振吸收。大氣中的氧分子具有磁偶極子，水蒸氣分子具有電偶極子，它們都能從電磁波中吸收能量，從而產生吸收損耗。
(3)雨霧引起的損耗
雨霧等自然現象都是對流層中特殊的大氣環(huán)境造成的，并且是隨機產生的，它使發(fā)端到收端之間的電磁波被散射、折射、吸收。其中，降雨損耗尤為明顯。當工作頻率大于30GHz時，即使是小雨，造成的損耗也不能忽視。在10GHz以下時，必須考慮中雨以上的影響。為了保證可靠通信，在進行鏈路設計時，通常先以晴天為基礎進行計算，然后留有一定的余量，以保證降雨、下雪等的情況仍然滿足通信質量要求。
3、電離層傳播損耗
電離層的影響主要是電離層閃爍衰落，衰落值同地磁緯度有密切關系，在地磁緯度30°附近是一閃爍增強帶，地磁緯度20°以下，春夏發(fā)生閃爍嚴重且頻繁。電波穿過電離層的衰減量，隨入射角而變化，垂直入射時，衰減量最小。
另外，電波還受地球磁場的影響，線極化電磁波的極化平面會發(fā)生旋轉效應，因此，要根據不同情況，對極化面的變化進行補償。
4、多普勒頻移
當衛(wèi)星與用戶終端之間、衛(wèi)星與基站之間、衛(wèi)星與衛(wèi)星之間存在相對運動時，接收端收到的發(fā)射端載頻發(fā)生頻移，即多普勒效應引起的附加頻移，稱之為多普勒頻移。多普勒頻移對采用相關解調的數字通信危害較大，地球站接收機必須采用鎖相技術才能穩(wěn)定地接收衛(wèi)星發(fā)來的信息。
對于移動衛(wèi)星通信而言，它可能利用靜止軌道衛(wèi)星，也可以是非靜止軌道衛(wèi)星，對于前者，產生多普勒頻移主要是因為用戶終端的運動，后者主要取決于衛(wèi)星相對于地面目標的快速運動。
5、多徑衰落和陰影遮蔽效應
電波在移動環(huán)境中傳播時，會遇到各種物體，經反射、散射、繞射，到達接收天線時，己成為通過各種路徑到達的合成波，即多徑傳播模式。各傳播路徑分量的幅度和相位各不相同，因此合成信號起伏很大，稱為多徑衰落。
電波途經建筑物、樹林等時受到阻擋被衰減，這種陰影遮蔽對陸地移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的電波傳播影響很大。
以上分析了衛(wèi)星通信電波在傳輸過程中可能產生的各種傳播損耗，實際中，電波還受到傳輸噪聲的影響。
三、衛(wèi)星通信電波的傳輸噪聲
當電波經過傳輸達到接收機時，會引入一部分噪聲，這些噪聲對接收機影響較大，實際中要充分考慮。接收機輸入端的噪聲分別由內部(接收機)和外部(天線引入)噪聲源引入，外部噪聲源可以分為兩類：地面噪聲和太空噪聲。地面噪聲影響最大，來源于大氣、降雨、地面、工業(yè)活動等，太空噪聲來源于宇宙、太陽系等。
1、太陽系噪聲
它指的是太陽系中太陽、各行星以及月亮輻射的電磁干擾被天線接收而形成的噪聲，其中太陽是最大的熱輻射源。只要天線不對準太陽，在靜寂期太陽噪聲對天線噪聲影響不大;其他行星和月亮，沒有高增益天線直接指向時，對天線噪聲影響也不大。實際上，當太陽和衛(wèi)星匯合在一起，即太陽接近地球站指向衛(wèi)星的延伸線時，地球站就會受到干擾，甚至造成中斷。
2、宇宙噪聲
外空間星體的熱氣體及分布在星際空間的物質所形成的噪聲，在銀河系中心的指向上達到最大值(通常稱為指向熱空)，在天空其它某些部分的指向上是很低的(稱為冷空)。宇宙噪聲是頻率的函數，在1GHz以下時，它是天線噪聲的主要成分。
3、大氣噪聲與降雨噪聲
電離層、對流層不但吸收電波的能量，也產生電磁輻射而形成噪聲，其中主要是氧氣和水蒸汽構成的大氣噪聲，大氣噪聲是頻率和仰角的函數。大氣噪聲在10GHz以上顯著增加，仰角越低時，由于電波穿越大氣層的路徑長度增加，大氣噪聲作用加大。
降雨以及云、霧在產生電波吸收衰減的同時，也產生噪聲，稱為降雨噪聲。對天線噪聲的作用與雨量、頻率、天線仰角有關。即使在4GHz的頻率下，仰角低的時候，大雨對天線噪聲影響也很大，因此我們在設計系統(tǒng)的時候要充分考慮這些因素。
4、內部噪聲
內部噪聲來源于接收機，由于接收機中含有大量的電子元件，而這些電子元件中由于溫度的影響，其中自由電子會做無規(guī)則的運動，這些運動實際上影響了電路的工作，這就是熱噪聲，因為在理論上，如果溫度降低到絕對零度，那么這種內部噪聲會為零，但實際上我們達不到絕對零度，所以內部噪聲不可根除，只可抑制。
四、小結
由于衛(wèi)星通信的工作頻率選擇在微波波段，其電波傳播特點與其它波段有很大的不同，因而我們在實際應用中應充分考慮其電波傳播的特點，從而靈活考慮衛(wèi)星地球站的電波接收，有效地設計衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
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