雨衰计算步骤与计算工具

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1、雨衰计算步骤与计算工具降雨衰耗的估算方法有多种，但其思路多为按照不同的时间概率，估算最大雨衰量的统计值，差别只在雨区、降雨强度和降雨高度等的取值，以及部分推算步骤和方法。中国的通信行业标准、以及亚洲卫星公司向用户提供的链路计算软件SatMaster都采用ITU-R所建议的雨衰计算方法。下文拟简略介绍相应的雨衰计算步骤、以及直接利用SatMaster求得雨衰值等参数的方法。  雨衰估算方法ITU-R建议P.618-5、以及中国通信行业标准YD/T1984-1998所建议使用的雨衰量估算步骤大致为：先由当地的降雨强度求得时间百分数为0

2、.01%的雨衰率，由地球站所在纬度估算降雨高度，由天线仰角求出电波穿越雨区的斜距，并由电波穿越雨区的水平距离和降雨强度算出距离减小因子，再取雨衰率、斜距和减小因子的乘积为时间百分数为0.01%的降雨衰耗量，最后由时间百分数为0.01%的降雨衰耗量转换为时间百分数为p%的降雨衰耗量。  降雨强度与雨衰率估算雨衰时应尽可能利用当地现有的降雨强度数据。在得不到相关数据时，可从ITU-R建议与中国行业标准所提供的雨区划分图中查出当地所属的雨区，再从降雨强度表中查出对应于该雨区的、时间百分数为0.01%的降雨强度R0.01。(见图一)图1雨

3、区划分图 p(%)ABDEGHJKMN1<0.10.52.10.63281.5450.30.824.52.474134.211150.123861210201222350.035613122018282340650.0181219223032354263950.0031421294145554570951400.00122324270658355100120180表1降雨强度表 雨衰率gR可按下式由降雨强度R0.01与频率相关系数k和a求得：gR=k(R0.01)a(dB/km)(1)频率相关系数k和a可通过下式计算得到。k=[k

4、H+kV+(kH-kV)cos2qcos2t]/2(2)a=[kHaH+kVaV+(kHaH-kVaV)cos2qcos2t]/2k(3)式中，q为天线仰角，t为相关于水平面的极化倾角，kH和aH、以及kV和aV分别为垂直极化与水平极化的频率相关系数。圆极化的t等于45度，因而cos2t=0。kH、kV、aH、和aV可以取自频率相关系数表。频率相关系数表中的数据量较少，Ku波段只包含频率为10GHz、12GHz和15GHz的三组数据，其他频率的数据可采用插入法求得。其中，频率f和k系数应采用对数刻度，而a系数则应采用线性刻度。f(

5、GHz)kHkVaHaV40.0006500.0005911.1211.07560.001750.001551.3081.26570.003010.002651.3321.31280.004540.003951.3271.310100.010100.008871.2761.264120.01880.01681.2171.200150.03670.03351.1541.128200.07510.06911.0991.065250.1240.1131.0611.030300.1870.1671.0211.000表2频率相关系数表按照I

6、TU-R建议791的附录1所给的计算公式，可以求得t值的数值范围在0度和90度之间。按照q等于30度、45度和60度的条件，用上二式分别计算t值为0度、45度和90度的频率相关系数k和a，可以发现，计算结果分别接近于kH和kV的平均值、以及aH和aV的平均值。（就Ku波段而言，仰角为30度时的误差值不大于0.2%；仰角为45度时的k误差值不大于1.8%，a误差值不大于0.3%；仰角为60度时的k误差值不大于6%，a误差值不大于1%。）考虑到频率相关系数计算公式的三角计算操作性很差，与简化的平均值计算结果的误差又较小，因此，建议在实

7、际应用中改用平均值计算、或者忽略式3和式4中的两项三角运算。降雨高度与穿越斜距降雨高度hR可用下列二式计算hR(km)={3.0+0.028j0≤j≤36°4.0-0.075(j-36)j>36°(4)hR(km)={5.00≤j≤23°5.0-0.075(j-23)j>23°(5)式4为中国通信行业标准建议使用的公式，式5为ITU-R建议P.839-1建议使用的公式，式中的j为地球站纬度。天线仰角q≥5°时，雨区中的电波穿越斜距LS可按下式计算LS=(hR-hS)/sinq(km)(6)式中的hS为地球站的海拔高度。距离减小因子

8、先计算穿越斜距的水平投影距离LGLG=LScosq(km)(7)距离减小因子rp的计算公式如下：rp=1/(1+LG/L0)(8)式中的L0=35exp(-0.015Rp)。当降雨强度Rp大于100时，取其值为100，这时的L0=35e-1.5。百