对流层散射通信的对流层散射传播特性

对流层散射传播是对流层散射通信的技术基础。利用对流层散射传播机理设计的对流层散射通信系统，可以实现超视距通信，同时具有适中的通信容量、传输性能、可靠度和战场生存能力等。（1）抗核爆能力强该特点是对流层散射通信独具的，只要爆炸不伤及设备本身，传播基本不受影响。同时它也不怕太阳黑子、磁暴、极光和雷电的影响，所以对流层散射通信能满足现代战场中通信指挥的需要。（2）通信容量大对流层散射通信的通信容量比视距微波通信和卫星通信小，但比短波通信大，既可传送多达几十路甚至上百路的语音信号，又可传送高速数据和电视信号，且平均BER30dB时）或波束变窄，有效散射体积随之减小，导致天线的平面波增益不能完全实现，天线在自由空间的理论增益与在对流层散射线路上测得的实际增益之差即为口面介质耦合损耗。天线偏向损耗是指当天线波束偏离最佳指向时，因为散射能量减弱或因为到达接收点的信号偏离接收天线主轴而产生的损耗，主要包括方位角偏移损耗和仰角偏移损耗。天线偏向损耗在天线定向或在考虑信号泄漏时特别需要注意。总之对流层散射信道的传输损耗是相当大的，在2GHz频段，一条300km左右的线路的传输损耗一般在200dB以上。为了补偿较大的传输损耗，通常采取下述措施：（1）采用大型天线，通常架设圆形口径抛物面天线，提高天线实际增益；（2）采用千瓦级的功率速调管发射机、低噪声参量放大器和低噪声场效应三极管放大器；（3）对于模拟信号调制解调终端机，采用检波前相加的分集技术和门限扩展技术；（4）对于数字信号调制解调终端机，采用Rake接收技术，也可以采用时一频-相调制解调技术或各种类型的自适应技术，以克服多径效应和ISI，提高分集效果。在对流层散射传播中，接收点的散射场是在收、发天线波束相交的区域内，所有散射体一湍流涡旋、不规则锐变层以及相干反射层等二次辐射场的总和。这种随机的多径传输使得接收点存在着严重的衰落现象，具体表现包括：①信号幅度的快衰落现象；②信号畸变或频率选择性衰落；③多普勒频移或频率扩散现象。对流层散射信道存在多径传播。由于多径传播引起的衰落都是陕衰落，理论与实测均表明，对流层散射接收信号的振幅服从Rayleigh分布、广义Rayleigh分布和Rayleigh矢量加反常随机矢量型分布等。另外在对流层散射信道上，由于气象条件的有规律变化（昼夜、季节变化）和随机变化（如气流运动、大气风的影响等），造成了接收信号“短时”平均功率或“短时‘中值电平的缓慢起伏，即慢衰落。因此一般情况下对流层散射信道是由快衰落和慢衰落这两种信道组成，信号电平瞬时值的变化范围一般在40dB左右。为减轻衰落需附加设备进行分集接收，包括空间、时间、频率、极化和角分集等，且分集重数一般大于等于4重，这就使得对流层散射通信系统的原始投资比较高。空间分集（垂直空间分集的距离约25A，水平空间分集的距离约100A和频率分集等显分集对要求机动的地域网应用有一定局限，因此需研究能减少接收天线数量的角度分集以及不增加设备的隐分集（如多径信号的独立衰落等）等其他分集技术。