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第1章 地空无线通信1

1.1 引言1

1.2 人造地球卫星3

1.2.1 轨道选择4

1.2.2 天线选择10

1.2.3 频率选择16

1.2.4 极化选择17

1.2.5 跟踪选择20

1.2.6 业务选择23

1.3 大气23

1.3.1 大气分层23

1.3.2 天气模式26

1.3.3 降雨特性31

1.3.4 降水（水凝物沉降粒子）类型38

1.3.5 雨滴特性与分布39

1.3.6 大气潮汐50

1.4 系统规划54

1.4.1 地面站协调54

1.4.2 站点屏蔽59

1.4.3 链路预算63

参考文献69

第2章 电离层效应78

2.1 引言78

2.2 基本公式83

2.2.1 临界频率83

2.2.2 电子总含量86

2.2.3 法拉第旋转86

2.2.4 群时延88

2.2.5 相位超前90

2.2.6 多普勒频率90

2.2.7 色散91

2.3 电离层闪烁91

2.3.1 菲涅尔区92

2.3.2 吉赫兹电离层闪烁观测93

2.3.3 闪烁指数93

2.3.4 功率谱105

2.4 电离层闪烁特性107

2.5 吉赫兹电离层理论与预测模型109

2.5.1 背景及早期预测模型109

2.5.2 通用的模拟程序112

2.6 系统影响113

2.6.1 幅度效应114

2.6.2 相位效应118

2.6.3 系统效应121

参考文献123

第3章 晴空大气的影响130

3.1 引言130

3.2 折射效应131

3.2.1 大气折射指数131

3.2.2 折射率随高度的变化133

3.2.3 射线弯曲136

3.2.4 散焦141

3.2.5 到达角和多径效应142

3.2.6 天线增益降低144

3.2.7 相位超前146

3.3 反射效应148

3.3.1 光滑表面的反射148

3.3.2 粗糙表面的反射151

3.4 吸收效应153

3.4.1 氧气和水蒸气的谐振线155

3.4.2 气体吸收156

3.4.3 雾衰减164

3.4.4 云衰减167

3.4.5 路径积分含水量172

3.5 对流层闪烁效应177

3.5.1 漂移测量178

3.5.2 高纬度测量179

3.5.3 谱分析181

3.5.4 对流层“湿”闪烁和“干”闪烁182

3.5.5 海上移动通信184

3.5.6 对流层闪烁的特征187

3.6 晴空大气效应的理论和预测模型189

3.6.1 对流层闪烁的早期理论概述191

3.6.2 决定对流层闪烁引起的有效幅度损耗的预测模型193

3.6.3 低仰角衰落195

3.6.4 低仰角衰落预测模型196

3.7 系统影响198

3.7.1 相位效应198

3.7.2 幅度效应199

3.7.3 系统效应203

参考文献204

第4章 衰减效应215

4.1 引言215

4.1.1 散射和吸收219

4.1.2 指数（幂）定律关系221

4.1.3 多重散射的影响228

4.1.4 天空噪声温度229

4.2 测量技术230

4.2.1 降雨量测量230

4.2.2 微波辐射计测量235

4.2.3 卫星信标测量245

4.2.4 雷达测量251

4.3 实验结果260

4.3.1 辐射计实验260

4.3.2 雷达实验261

4.3.3 卫星信标实验262

4.4 路径衰减的时空变化264

4.4.1 累积统计264

4.4.2 最坏月份273

4.4.3 短期变化特征277

4.4.4 站点之间的变化283

4.5 衰减数据的相关294

4.5.1 长期缩放比例295

4.5.2 短期频率换算298

4.5.3 试验技术之间的相关性301

4.5.4 差分效应304

4.6 雨衰预测模型306

4.6.1 单站预测模型306

4.6.2 有效雨顶高度310

4.6.3 非GSO路径的长期统计计算315

4.6.4 联合效应模型316

4.6.5 一个以上路径损伤的ITU-R联合效应模型317

4.6.6 站址分集预测模型319

4.7 系统的影响321

4.7.1 上行链路衰落余量324

4.7.2 下行链路恶化324

4.7.3 服务质量326

参考文献327

第5章 去极化效应348

5.1 引言348

5.2 水汽凝结体去极化的基本原理350

5.2.1 媒质的各向异性：差分效应350

5.2.2 极化倾角和雨滴倾角355

5.2.3 交叉极化鉴别度和交叉极化隔离度359

5.3 测量方法360

5.3.1 基础理论360

5.3.2 直接测量361

5.3.3 间接测量法369

5.4 实验结果370

5.4.1 认识问题370

5.4.2 早期的倾斜路径结果372

5.4.3 传播路径去极化效应的时空变化376

5.4.4 最坏月384

5.4.5 短期特征385

5.4.6 站点之间的变化389

5.5 XPD数据相关性392

5.5.1 长期频率缩放比例392

5.5.2 短期频率缩放比例394

5.5.3 衰减与去极化之间的相关性398

5.6 去极化预测模型401

5.6.1 降雨去极化模型402

5.6.2 冰晶去极化模型403

5.6.3 通用的ITU-R去极化模型403

5.6.4 水汽凝结体引起的XPD统计特性的长期频率和极化缩放比例405

5.6.5 衰减和XPD的联合预测模型406

5.7 系统影响408

5.7.1 共信道干扰408

5.7.2 闪烁／去极化影响410

参考文献413

第6章 移动卫星业务传播效应421

6.1 引言421

6.2 传播参数范围423

6.3 卫星移动通信业务424

6.3.1 海事移动卫星业务424

6.3.2 航空移动卫星业务424

6.3.3 陆地移动卫星业务425

6.4 损伤来源425

6.5 移动卫星业务的传播效应与预测模型428

6.5.1 海事移动通信428

6.5.2 航空移动通信448

6.5.3 陆地移动通信454

6.6 植被引起的衰落471

参考文献472

第7章 光通信传播效应478

7.1 引言478

7.2 光链路特性及其与微波波段的区别480

7.2.1 相干性方面480

7.2.2 菲涅尔区485

7.2.3 孔径平均效应487

7.2.4 散射方面489

7.2.5 空-地及地-空不对称性方面493

7.2.6 天线跟踪494

7.2.7 衍射极限光学498

7.3 光波段的大气吸收500

7.4 天气模型501

7.4.1 折射效应与波束弯曲502

7.4.2 等晕角503

7.4.3 大气湍流的暂态效应505

7.5 光传播路径预测方法506

7.5.1 吸收损耗506

7.5.2 散射损耗506

7.5.3 振幅闪烁507

7.5.4 到达角与波束漂移508

7.6 其他粒子的效应508

7.6.1 大气粒子的范围508

7.6.2 沙尘效应510

参考文献518

第8章 信号传播损伤的恢复技术522

8.1 概述522

8.2 电离层传播效应523

8.2.1 克服电离层幅度闪烁的影响524

8.2.2 法拉第旋转效应的改善528

8.3 对流层闪烁效应530

8.3.1 对流层的闪烁：改善湍流折射效应530

8.3.2 低仰角衰落：改善大气多径效应531

8.3.3 大气潮汐的影响：改善大气损耗的变化531

8.3.4 气象地图532

8.4 海事多径效应536

8.4.1 频率分集537

8.4.2 高度／空间分集537

8.4.3 极化赋形天线537

8.4.4 波束赋形天线538

8.5 雨衰效应539

8.5.1 克服信号衰落的固定资源分配方法543

8.5.2 动态资源分配消除信号衰落546

8.5.3 检测信号损伤570

8.5.4 联合信号恢复（抗衰落）技术571

8.6 去极化效应571

8.6.1 低于10GHz的技术571

8.6.2 高于10GHz的技术575

8.7 干扰576

8.7.1 一般表现形式576

8.7.2 旁瓣干扰577

8.7.3 主瓣（主波束）干扰579

8.8 自动分析方法583

参考文献584

附录A 空间电波传输术语定义596

附录B 常用公式607

B2.1 本书中出现或引用的公式607

B2.2 GEO卫星相对地面站的方位角和俯仰角计算619

B2.3 一些有用的常数620

参考文献620

附录C 术语和缩略词621

附录D ITU-R传输相关的建议书638