摘  要： 針對微波信號的固有特性和試驗靶場的地理特征，對影響微波信號傳輸的主要因素進行理論分析,，并結合實踐運用,，對微波信號傳輸路徑選擇的基本要素和優(yōu)化方法進行梳理總結，以期對相關使用維護人員提供借鑒,。
關鍵詞： 微波通信,； 傳輸路徑； 衰落因子,； 試驗靶場

    白城兵器試驗中心作為常規(guī)武器試驗靶場,，由于其武器裝備類型多、試驗頻度大,、測試點位分散,，使得具有帶寬寬、布站靈活和多業(yè)務接入等特點的數字微波通信系統在試驗中地位和作用越來越重要,。目前,，試驗中心已擁有點對多點、點對點和機動寬帶三套微波通信系統,，豐富了靶場試驗通信手段,，提升了試驗中心的試驗能力。微波路徑是微波通信系統收發(fā)設備間的“橋梁”,，其選擇結果直接影響整個系統運行狀況,，當今，國內外關于微波路徑選擇與優(yōu)化的研究成果雖然很多,，但多數從單一因素進行考慮,，綜合效果并不理想,。本文結合靶場工作實踐，通過分析多種因素提出優(yōu)選方法,，以期使微波路徑的選擇更加簡捷有效,，信號傳輸更加穩(wěn)定可靠。
1 影響微波路徑的主要因素
1.1 地形地貌因素
    微波通信工作頻率主要集中在1 GHz～20 GHz范圍內,，自由空間傳輸損耗是其主要能量損耗,，計算公式為：
       Ls=92.4+20 lg f+20 lg d                      (1)
式中,Ls(dB)表示損耗、d(km)為收發(fā)天線之間的距離,、f (GHz)是系統的發(fā)射頻率[1],。
   微波傳輸過程中除自由空間損耗外，還會受到路徑上樹木,、建筑,、山峰等障礙物的影響而損失部分能量；平滑地面或水面產生的反射波和直射波矢量相加,，若相互抵消也會產生附加損耗,。因此，為更好地分析地形地貌對微波傳播特性的影響,，需要運用費涅爾區(qū)的概念,。
    如圖1所示，費涅爾區(qū)是以收發(fā)端(T,，R)為焦點的一系列不同短軸半徑(Fn)的旋轉球體的集合,。第一費涅爾區(qū)是微波傳播中能量主要集中區(qū)域，其半徑(F1)計算公式為：

  
    實際工作中,，要盡可能增加微波設備收發(fā)天線的高度,，以增大傳輸路徑上高點與直射波之間的余隙，確保相對余隙hc/F1≥0.6,進而避免地面反射帶來的影響,。
1.3 大氣因素
    對10 GHz以下的微波設備,，大氣因素的影響主要表現在大氣的折射上。由于折射作用,，使實際電波傳播不是按直線而是按曲線進行,，如圖3所示。

    地球真實半徑為R0,，其等效半徑為Re,，ρ為電波傳播的曲率半徑。其關系式為：
    

2.2 斷面
    微波通信傳輸路徑在選擇和設計時應考慮斷面,，其目的是為了更好地確定不同種類地形地貌所形成的衰落與損耗,。斷面的選取可參照“數字微波接力通信工程設計”中的相關規(guī)定，劃分為四種類型，劃分條件及特性如下[4]：
　A型：斷面由山嶺,、城市建筑物或兩者混合組成,，中間無寬闊的河谷和湖泊。這類斷面,，大氣比較干燥,，多徑衰落的概率很小，等效地面反射系數小于0.5,，即由地面反射波引起的接收電平值的下降不超過6 dB,。
    B型：斷面由起伏不大的丘陵地帶組成，中間無寬闊的河谷和湖泊,。這類斷面由于地面起伏不大,，對多徑衰落的影響不能忽略，等效地面反射系數小于0.7,，即由地面反射波引起的接收電平值的下降小于10 dB,。
    C型：斷面由平地、水網較多的區(qū)域組成,，氣候潮濕，大氣不均勻層引起的多徑衰落比較嚴重,。這類斷面,，等效地面反射系數不小于0.7，地面反射波引起的接收電平值的下降超過10 dB,。
    D型：斷面是指跨越大型水面的路徑,，如大江、大河,、大型湖泊等,。這類斷面，水面反射和大氣不均勻層引起的衰落比A,、B,、C型都嚴重，是對電波傳播穩(wěn)定性影響最大的斷面,，其接收電平值的下降遠大于15 dB,。
    以上分析表明，斷面特性決定了電波傳播的穩(wěn)定性,。在實際組網和站址選擇時,，應盡量選取A型和B型斷面的傳播路徑，避免和減少處于C型和D型斷面的路徑,。
3 優(yōu)化路徑選擇的方法
3.1 掌握衰落一般規(guī)律
    引起微波通信信號衰落的原因是多方面的,，可簡要地歸納為地面反射、多徑傳播、大氣折射,、雨霧吸收等,。其一般規(guī)律如下：
    (1)波長越短，距離越長,，衰落越嚴重,。
    (2)夜間比白天嚴重，夏季比冬季嚴重,。因白天有陽光照射,，空氣對流較好，冬季氣象變化比夏季緩慢,。
    (3)晴天,、寧靜天氣比陰天、風雨天氣時嚴重,。因晴天時大氣分層結構容易形成,，并不容易消散，從而產生多徑傳播,。
    (4)路徑中有水面的電路比全是陸地電路衰落更嚴重,。
    (5)平地電路比丘陵山區(qū)電路衰落更嚴重。
3.2 進行衰落可靠性估值
　根據概率論方法,，衰落特性的分布函數服從于廣義的瑞利分布,。通過各國的統計測試，衰落深度概率較為通用的經驗公式為：
    
式中,，Pr為衰落深度概率,，d為站距(km)，f為工作頻率(GHz),，K為環(huán)境條件因子,，Q為地形條件因子，VdB為衰落深度(又稱衰落儲備值),。衰落深度指正常接收電平與接收機門限電平的差值,。因國家和地域不同，對式(7)中因子的取值各不同,。我國選用了日本,、美國的折中值，與西北歐的取值接近,。
    在我國習慣用中斷率指標來反映通信系統的可靠性,，高可靠性要求達到10^－7。對于微波通信,，通常用系統的衰落深度概率來表示中斷率[5],。以機動寬帶微波通信系統為例,，由于試驗中心靶場屬草原地區(qū)，K,、Q乘積取值為1×10^－9,，B取值為1.2，C取值為3.5,頻率f為7 GHz,，站距d按30 km計算,，將Pr=10^－7代入式(7),可求出其衰落深度VdB為26 dB,小于系統設計的衰落深度值26.2 dB[6]，滿足系統高可靠性的要求,。
3.3 把握選擇實施要點
    靶場微波通信系統的路徑選擇,，除要考慮上述固有因素外，還要結合靶場通信的特殊性,，掌握實施要點,，提高路徑選擇的科學性和合理性。
    (1)要熟悉設備性能,。對系統收發(fā)頻點,、發(fā)射功率、通信距離,、對外接口形式,、業(yè)務容量等參數做到了如指掌。
    (2)要進行圖上作業(yè),。接到通信任務后,，要在地圖上分析首區(qū)、落區(qū),、測試設備間的位置關系，計算站距,、方位角,、天線高度等。
    (3)要進行實地勘察,。要在圖上作業(yè)的基礎上,，進行實地查驗，觀察所選點位是否與地圖有出入,，周邊環(huán)境是否滿足布站的安全保密要求,。對于超出靶場范圍的陌生地域，實地勘察更是必不可少的環(huán)節(jié),。
    (4)要檢測電磁環(huán)境,。既要了解試驗中心無線設備的頻率和發(fā)射功率，還要了解附近民用無線設備的頻率和發(fā)射功率,，以確保設備工作在相對干凈的電磁空間內,。
    (5)要搞好記錄總結,。要將不同點位的路徑參數和設備工作情況做好統計、歸類,，建立通信環(huán)境數據庫,，為以后相同環(huán)境條件下系統的快速開通提供實踐依據。
    本文通過對影響微波路徑選擇主要因素的分析,，結合靶場通信特點,，提出在不同條件下微波路徑選擇時要考慮的基本要素，總結了路徑選擇的規(guī)律和實施要點,，以期使操作維護人員能夠將理論與實踐相結合,，把握微波通信規(guī)律，掌握路徑優(yōu)選方法,，因地制宜,，科學合理地制定通信保障方案，發(fā)揮微波設備工作潛能,，提高其穩(wěn)定性和可靠性,，更好地為試驗科研工作服務。同時,，也為其他微波通信系統應用單位提供一定的參考和借鑒,。
參考文獻
[1] 買買提江.微波通道傳輸特性與本地網微波系統設計[EB.OL].[2005-04-15](2013-04-17).//www.xjis.org.cn.
[2] 李承權.微波一點多址通信(電信職工培訓叢書)[M]. 北京：人民郵電出版社，1993.
[3] 唐朝京.數字微波通信技術[M].北京：國防工業(yè)出版社,2002.
[4] 顧金根,劉沈.微波傳輸工程設計[M].北京：人民郵電出版社,1992.
[5] YD/T746－95點對多點微波通信系統技術要求和測量方法[S].1995.
[6] 大唐聯誠.63850部隊微波通信分系統資料匯編[S].大唐聯誠技術有限公司,2009.