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1、通信Correspondence中原地区森林环境电波传播实验研究蔡植荣刘永华章秀麓(中国电波传播研究所新乡453003)摘要本文给出在中原地区进行的森林环境电波衰减测试的结果分析，提出经验预测模式。尖键词基本传输损耗森林衰减衰减率天线高度增益iivestigationonRadiowavePropagationhForestEnvironmentshCentralChhaCaiZhirongLiuYonghuaZhangXiulu(ChinaResearchInstituteofRadbwavePropa
2、gatbn,Xinxiang453003)AbstractAnanalysisisgivenfortheresultsofaradbwaveattenuatbnmeasuranentmadeinfbr：cstenvironmentinCentralChiliaandasetofanpiricalmodelsarcproposedforpredictingtheatztenuatbnKeywordsbasictransnissbnloss,forestatlenuatbn,specificattenuatb
3、n,antennaheightgain1引言国际上不少学者对森林环境电波传播进行了理论研究，一些国家和地区也相继开展了实验研究和提出适用于一定范围上的经验模式。本文基于199A1993年在中原地区中牟县林场和蔚氏县林带开展的两次实验研究的结果分析，提出一组预测森林环境电波衰减的经验模式。中牟县林场和蔚氏县林带均为小叶型槐树林,树林平均高度13m〜14m,树杆直径10an〜20cm,株距2m〜5m。测试期间长满树叶，树林顶部枝叶茂盛，树杆层则较清晰可见。近地面有较稀疏的槐树苗等生长物。地面平坦，雨水稀少，为
4、干燥的沙质地面。测试频率为16(MHz,45(MHz和90(MHz;垂直极化和水平极化；lOQn〜900m之间的7个测试距离点;发、收天线离地面高度2m〜12m。测试设备是使用FM电台作发、收信机。发射机发射未经调制的连续波信号，接收机接收到的载波信号经计算机实时采集系统记录储存，待后进行数据处理换算成基本传输损耗以便进一步分析研究。测试时，发、收天线均位于森林里面。2结果与讨论211基本传输损耗(1)基本传输损耗随距离的变化实测的垂直极化和水平极化的基本传输损耗随踞离的变化矢系分别如图1和图2所示。图1
5、基本传输损耗随距离的变化图2基本传输损耗随距离的变化(垂直极化)(水平极化)图中曲线表明，基本传输损耗厶b随距离d的变化矢系有两种明显不同的特征，在大约35Qn以内的距离上丄b随着距离以指数形式增加;在大约350m以远的距离上丄b随着距离以对数形式的增加。由此断言,在大约35Qn以内的距离上，无线电能量是全部穿过森林传播的，即以直射波为主要传播方式的，因而电波经受呈指数形式的高衰减;在大约350m以远的距离，到达接收天线的信号能量，部分是穿过森林传播,部分是以侧面波方式传播的，而当距离继续增加时,是以侧面
6、波方式为主要传播方式的，电波随距离以对数形式衰减的401og(d)的规律变化。这种结论与Tamir4提出的侧面波模型和Tewari等2的测试结果是一致的。以上结论是图1和图2的平均趋势。实测数据取值在图1和图2中已标出。实测数据与平均趋势之间的均方根偏差在表1中给出。表1实测数据的均方根偏差(dB)极化方式16(MHz45(N1Hz90(MHz垂直极化6551.58320水平极化431419—(1)基本传输损耗随频率的变化由图1和图2中平滑曲线的数据得出基本传输损耗随频率的变化曲线如图3和图4所示。40
7、
8、2()
9、0()8()踞离的穿过森林传播方式，也考虑了较远趾离的侧面波传播方式，以及考虑两种极化方式，提出以下的预测森林环境电波传播基本传输损耗的经验模式a■kdrLti=-27156+20k)g(/')・20log[ZL^—4-为](dB)(1)其中Lb：预测基本传输损耗,dB/：频率MHz位于森林里面的发收天线之间的距离,m匕由实测数据计算出的衰减率常数,dBTfiA,B：计算常数组合各系统参数的实测数据回归得出kM矽值在表2中给出o表2经验模式常数频率(MHz)极化方式AB160垂直极化(101206
10、224123450垂直极化(1013Q6232590900垂直极化(1013Q4241.455160水平极化0011098111.69450水平极化(101209146550经验模式仃)表明，森林环境电波传播基本传输损耗随频率的变化是以201og(/)的形式变化；⑴式中最后一项表示厶匕随距离的变化尖系其中因子Ae:贡反映了在大约35Qn笊较短距离范围内,基本传输损耗Lb在20log(d)损耗基础上叠加上指数衰减因子Ae作勺,丟
