植被中电波传播损耗与散射研究

发布时间：2020-05-03 14:55

【摘要】：随着无线通信技术的发展,电磁波已经存在于我们生活的方方面面,而传播环境则是影响电磁波传播的主要因素。在上世纪90年代,电波通信技术首先在城市进行使用,很多学者研究了街道及建筑物对电波传播的影响,目前来说已经相对成熟。自从21世纪以来,移动通信在城郊和农村地区也广泛使用,由于城郊和农村地区拥有广泛的植被覆盖,因此研究植被中电波的传播特性对无线网络覆盖预测有着指导性作用。同时,在军事战争中,由于战场的多变性与复杂性,保证在植被环境中的电磁波通信的稳定性至关重要。因此研究树木等植被的电波传播特性成为了一项重要的热门课题。本文基于前人的研究成果,主要研究的电磁波频段为0.5GHz-60GHz,全文共分为六章。第一章介绍了研究背景和现状,描述了论文的主要思路和内容。第二章介绍了电磁波传播的基本理论,为之后的研究打下了基础。第三章根据植被规模大小采取不同的方法建模计算。对于小片树林,利用相干场的原理及随机介质中的波传播理论结合边界条件,根据树冠中平均场的矢量波方程计算接收场点的场强表达式,通过计算散射振幅得到最终衰减常数的数学表达式,并给出了树木的介电常数与含水量的关系,描述了测量含水量的具体方法。对于大片树林,则采用Tmair模型,主要考虑其侧面波的作用,忽略直射波和反射波对接收天线信号的影响,简单介绍了三层模型和四层模型,将计算结果与实测结果进行了比较。第四章中,首先介绍了双射线模型和二维绿化带的透射系数,接着根据矢量辐射原理,结合射线跟踪的思想,将树木离散成了若干个点,考虑其一次和二次反射过程中所在植被中经历的路径,最终计算出单棵树木周围的电场。第五章中,本文对现有的一些理论性的模型进行分析比较,根据接收天线所位于的树林中的不同位置,提供不同的参数模型,使得预测的精准度得到提升,最终提出了一种基于辐射能量传输理论模型的森林植被中电波传播的通用模型,并分析对比了各种模型的适用范围以及精确程度。第六章对全文做出总结与分析,并提出了下一步的工作计划。本文的主要工作是运用不同的方法,分别分析了单个树木、绿化带、小片树林以及大片树林等植被对电磁波传播的影响,最终,提出了一种基于辐射能量传输理论的较为通用的模型,并对比分析了各个方法的适用范围和优劣性。本文为拥有植被的综合建筑环境电波信号传播的预测提供了分析方法和理论指导。
【图文】：

衰减常数,频率

槐树2.0 1.52 1.33.0 2.54 2.4表 3.3 中的测量值是根据参考文献[62]中提出的通过对比计算结果与测量吻合度较高，并可以得出电磁波在不同树林中传播时，主要影响传播时衰素是含水量，而含水量主要影响的是电导率同时，随着频率的增大，树损耗也会增大由式(3-10)还可看出路径损耗与树枝和树叶在整个树冠空体积成正比，因为空气所占的体积越小，传播的损耗会越大图 3.2 表示波垂直入射时，树林中的衰减常数随频率的变化关系，可以看出在 1GHz—围内，衰减常数随频率的增加而上升的很快，几乎呈线性变化，由于梧桐高，导致衰减常数最大图 3.3 描述了当选定入射频率为 1.5GHz，在小片播的衰减常数与电磁波入射角之间的关系，由图 3.3 可以看出，在入射角的范围内时，不同树木的衰减常数均随入射角的增加而逐渐减小，但减小降低，当接近垂直入射时，，衰减常数最小三种树木中梧桐的衰减常数亦为

分布情况,电波入射角,衰减常数,树林

图 3.3 衰减常数随电波入射角度的变化节所用的树冠中电波传播损耗的理论模型，具有计算量小而且测量相对简但树冠测量并不容易精确，且树枝树叶的分布情况与假定情况会存在差距误差，且没有考虑非相干场的作用，因此仅适合于成排树木或者小片树林片树林的波传播.3.1 植被等效模型mir 模型是在大片树林的电磁波传播预测中的经典模型，被广泛的认同并研究和实验解释 Tamir 模型将植被等效为分层的有耗介质，分别为地面层，每一层拥有不同的电参数，利用分层的思想来解决问题 zyIIIII
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN011

【参考文献】