障礙物電波繞射傳播是指無線電波的波長遠小於障礙物的尺寸時所發生的電波越過障礙物的傳播。常見的障礙物有山丘和建築物等。相關波段主要是超短波和微波波段。
基本介紹
- 中文名：障礙物電波繞射傳播
- 學科：物理學
無線電波的波長遠小於障礙物的尺寸時所發生的電波越過障礙物的傳播。常見的障礙物有山丘和建築物等。相關波段主要是超短波和微波波段。
障礙物繞射傳播的參數為衰減和相移。其中主要的是繞射衰減A=20lg(E0/E)分貝，式中E為接收點的繞射場強；F0為相同距離上的自由空間場強。障礙物的繞射特性，與無線電波長λ、障礙物高度h（從收、發點連線算起,向上為正）、障礙物頂部曲率半徑R 和繞射角θ等有關。如果曲率半徑不大,R/λ<2/(10θ)^3，則障礙物可視為刃形（圖1a）。
繞射場強可按遮光板邊緣的光學繞射理論(即菲涅爾－克希霍夫理論)計算，繞射衰減為 A=3.01-10lg{[0.5-C(v)]^2+[0.5-S(v)^2]}
式中F1為第一菲涅爾區半徑；d1、d2分別為發射點和接收點到障礙物的距離;C(v)和S(v)為菲涅爾積分。J(v)的圖像如圖2。由圖中看出，當h=-0.577F1時，A=0，即繞射場強達到自由空間場強；h=0時，A=6.02dB。當v較大時,J(v)=13+20lgv。
如果障礙物頂部曲率半徑足夠大， R/λ>2/(10θ)^3，則障礙物可視為圓頂形（圖1b）。對此必須利用波動方程處理。作為一級近似，圓頂障礙物繞射衰減可以表示為 A=【J(v)+T(ρ)+Q(x)】 (dB)
式中J(v)為菲涅爾-克希霍夫繞射分量，da、db分別為發射點、接收點到障礙物上的視平點間的距離；d為發射點到接收點之間的距離。
T(ρ)為電波入射於曲面時發生的附加損耗，T(ρ)=7.2ρ-2ρ^2+3.6ρ^3-0.8ρ^4
Q(x)為電波沿障礙物頂部曲面傳播時產生的附加損耗
對於多個障礙物的繞射現象，通常難於進行精確的理論計算。在工程上,常在單個障礙物的繞射計算基礎上,用某些近似方法進行估算，或者通過實驗進行測量。
在同樣的光滑地球表面的電路上，有時，出現障礙物時的繞射信號比沒有障礙物時的繞射信號還強。這種現象稱為障礙增益現象。原因是在球面繞射時，傳播路徑都在球面附近，所以沿途都遭受衰減；而在障礙物繞射時,傳播路徑離開地面,電波主要在障礙物頂部遭受衰減。特別當障礙物兩側電路上的地形對反射有利時，接收點還可能出現多條同相路徑分量，從而使總的接收信號進一步加強。不僅如此，在遠距離傳播電路上，超短波和微波障礙物繞射信號還可能比相應的對流層散射信號強。因此，障礙物繞射是實用中值得重視的一種遠距離傳播方式。
在工程上，為了獲得較高的繞射場強，必須適當地選擇地形、收發點位置和天線高度。必要時還可在障礙物頂部外加金屬板以改變電波方向，把一條電路變成兩條視線電路的串聯（無源中繼）；或者外加繞射體，用來改善障礙物繞射性能。繞射體有禁止型和介質型兩種，前者用於阻擋接收場中的反相分量；後者則用來把接收場中的反相分量變成同相分量。
