信號強(qiáng)度與噪聲
發(fā)布時間:2012/7/4 19:35:31 訪問次數(shù):1982
我們先來看看“小槍”使用簡單的、理想化GRM155R71A683KA01D的方式進(jìn)行盼通聯(lián)的能力。我們虛擬一位家住美國科羅拉多州博爾德(Boulder,∞，這是對無線電感興趣的人心中的“圣地”)的“小槍”。然后，我們用可以覆蓋1300km距離的14MHz射線軌跡，在拂曉時分去到密蘇里州的圣路易斯(st．Louis．MO)。在20m波段上，這很難算得上是DX，但是我們總要有一個簡單的開始。
我們現(xiàn)在要解決的問題是，在這個距離上，“小槍”的信號強(qiáng)度通過了之前指定的電離層后還剩下多少。
過程的第一個步驟，是考慮“小槍”由于博爾德到圣路易斯這段距離上的信號擴(kuò)散而導(dǎo)致的信號損失。我們從一個極不現(xiàn)實的情況表述開始，想象“小槍”正在使用一個處于自由空間里神話般的各向同性輻射器。于是，如果來自“小槍”電臺的100W功率在各個方向上被均等地輻射出去，我們簡單地用一個以1300km力半徑的球體的表面積相除，就可以得到1300km處每平方米的射頻功率。其結(jié)果為4.7E一12W/n+，當(dāng)然這是個小數(shù)字。
在無線電的世界中，大和小的數(shù)字都用對數(shù)來處理（以10為底）。如果我們使用1W／m2作為參考值，那么“小槍”在1300km處的射頻功率(P1)與參考功率值(P2)的比率值為4.7E一1 2。這個功率比值可以用分貝(dB)按下列定義表示：
dB=1010g (P1/P2)
上述功率比為-113dB，就是說在這個距離上，小槍的射頻功率比1W/M2，m2要低113分貝。
作為改進(jìn)這個計算的一個步驟，我們假定小槍的全向同性輻射器（即理想天線，用于所有實際應(yīng)用天線的參考）不是在自由空間中，而是一個位于理想導(dǎo)電地面之上的半波長天線。這意味著所有原本向著小槍的地平面以下輻射的射頻，現(xiàn)在被地面反射向上，并加入到原來在地平面以上的那部分射頻。
但是這種相加是使用射線（包括直射的和反射的）的電場強(qiáng)度E的幅度和相位而獲得的。在場強(qiáng)幅度互相增加的方向上，信號幅度會加倍，而（場強(qiáng)）密度會增加4倍。于是，在那些直射的和反射的射線同相的方向上，小槍的信號強(qiáng)度會增加6dB，使得小槍的信號在最強(qiáng)的方向土提升為-107dB。
如果這位“小槍”的天線是個雙極天線，它對于理想天線會有2.1dB的增益。當(dāng)它位于理想地面半個波長上方時，它的最強(qiáng)信號輻射角為（高于水平面）30。。但我們說過，“小槍”的天線是一個3單元的八木天線，所以，它對理想天線的增益為6dB，這使得小槍的信號提升為一101dBW/m2。但由于去到圣路易斯的射線會比這個輻射角略低一些，八木天線的垂直發(fā)射方向圖表明信號應(yīng)當(dāng)往下修正大約1dB，使之成為一102dBW/m2。
從一開始，我們已經(jīng)說明，應(yīng)當(dāng)用理想的方法進(jìn)行實情調(diào)查，實際中，還有信號擴(kuò)散、電離層的球面形狀或曲率影響信號密度、路徑長度、D層對信號的吸收等現(xiàn)實問題。正是這些原因影響了“小槍”在路徑這一頭圣路易斯的信號強(qiáng)度。
我們重點看看D層對信號的影響。在白天，它可以減弱信號，對低頻信號較高頻信號為甚�；旧�，D層電子被路過的射頻所激勵進(jìn)入振蕩運動，但在這個深度上，D層電子與大氣層的組成成分相碰撞，并向其轉(zhuǎn)移能量。這意味著大氣層被經(jīng)過的射頻束所加熱，假定能量守恒，其結(jié)果就是信號強(qiáng)度受損。
由電波向大氣層轉(zhuǎn)移能量分為兩個步驟：第一步為D層電子從經(jīng)過的電波獲取能量，第二步為當(dāng)其與一個分于發(fā)生碰撞并轉(zhuǎn)移能量。在大氣層的深處，當(dāng)電離層電子對于原子和分子具有一個很高的碰撞頻率（fco，大約每秒20億或2E+9次的碰撞）。射頻電波在碰撞發(fā)生之前，極少有機(jī)會轉(zhuǎn)移任何能量。所以，對于低于大約30MHz的高頻頻率，射頻能量的吸收是很低的。
我們現(xiàn)在要解決的問題是，在這個距離上，“小槍”的信號強(qiáng)度通過了之前指定的電離層后還剩下多少。
過程的第一個步驟，是考慮“小槍”由于博爾德到圣路易斯這段距離上的信號擴(kuò)散而導(dǎo)致的信號損失。我們從一個極不現(xiàn)實的情況表述開始，想象“小槍”正在使用一個處于自由空間里神話般的各向同性輻射器。于是，如果來自“小槍”電臺的100W功率在各個方向上被均等地輻射出去，我們簡單地用一個以1300km力半徑的球體的表面積相除，就可以得到1300km處每平方米的射頻功率。其結(jié)果為4.7E一12W/n+，當(dāng)然這是個小數(shù)字。
在無線電的世界中，大和小的數(shù)字都用對數(shù)來處理（以10為底）。如果我們使用1W／m2作為參考值，那么“小槍”在1300km處的射頻功率(P1)與參考功率值(P2)的比率值為4.7E一1 2。這個功率比值可以用分貝(dB)按下列定義表示：
dB=1010g (P1/P2)
上述功率比為-113dB，就是說在這個距離上，小槍的射頻功率比1W/M2，m2要低113分貝。
作為改進(jìn)這個計算的一個步驟，我們假定小槍的全向同性輻射器（即理想天線，用于所有實際應(yīng)用天線的參考）不是在自由空間中，而是一個位于理想導(dǎo)電地面之上的半波長天線。這意味著所有原本向著小槍的地平面以下輻射的射頻，現(xiàn)在被地面反射向上，并加入到原來在地平面以上的那部分射頻。
但是這種相加是使用射線（包括直射的和反射的）的電場強(qiáng)度E的幅度和相位而獲得的。在場強(qiáng)幅度互相增加的方向上，信號幅度會加倍，而（場強(qiáng)）密度會增加4倍。于是，在那些直射的和反射的射線同相的方向上，小槍的信號強(qiáng)度會增加6dB，使得小槍的信號在最強(qiáng)的方向土提升為-107dB。
如果這位“小槍”的天線是個雙極天線，它對于理想天線會有2.1dB的增益。當(dāng)它位于理想地面半個波長上方時，它的最強(qiáng)信號輻射角為（高于水平面）30。。但我們說過，“小槍”的天線是一個3單元的八木天線，所以，它對理想天線的增益為6dB，這使得小槍的信號提升為一101dBW/m2。但由于去到圣路易斯的射線會比這個輻射角略低一些，八木天線的垂直發(fā)射方向圖表明信號應(yīng)當(dāng)往下修正大約1dB，使之成為一102dBW/m2。
從一開始，我們已經(jīng)說明，應(yīng)當(dāng)用理想的方法進(jìn)行實情調(diào)查，實際中，還有信號擴(kuò)散、電離層的球面形狀或曲率影響信號密度、路徑長度、D層對信號的吸收等現(xiàn)實問題。正是這些原因影響了“小槍”在路徑這一頭圣路易斯的信號強(qiáng)度。
我們重點看看D層對信號的影響。在白天，它可以減弱信號，對低頻信號較高頻信號為甚�；旧�，D層電子被路過的射頻所激勵進(jìn)入振蕩運動，但在這個深度上，D層電子與大氣層的組成成分相碰撞，并向其轉(zhuǎn)移能量。這意味著大氣層被經(jīng)過的射頻束所加熱，假定能量守恒，其結(jié)果就是信號強(qiáng)度受損。
由電波向大氣層轉(zhuǎn)移能量分為兩個步驟：第一步為D層電子從經(jīng)過的電波獲取能量，第二步為當(dāng)其與一個分于發(fā)生碰撞并轉(zhuǎn)移能量。在大氣層的深處，當(dāng)電離層電子對于原子和分子具有一個很高的碰撞頻率（fco，大約每秒20億或2E+9次的碰撞）。射頻電波在碰撞發(fā)生之前，極少有機(jī)會轉(zhuǎn)移任何能量。所以，對于低于大約30MHz的高頻頻率，射頻能量的吸收是很低的。
我們先來看看“小槍”使用簡單的、理想化GRM155R71A683KA01D的方式進(jìn)行盼通聯(lián)的能力。我們虛擬一位家住美國科羅拉多州博爾德(Boulder,∞，這是對無線電感興趣的人心中的“圣地”)的“小槍”。然后，我們用可以覆蓋1300km距離的14MHz射線軌跡，在拂曉時分去到密蘇里州的圣路易斯(st．Louis．MO)。在20m波段上，這很難算得上是DX，但是我們總要有一個簡單的開始。
我們現(xiàn)在要解決的問題是，在這個距離上，“小槍”的信號強(qiáng)度通過了之前指定的電離層后還剩下多少。
過程的第一個步驟，是考慮“小槍”由于博爾德到圣路易斯這段距離上的信號擴(kuò)散而導(dǎo)致的信號損失。我們從一個極不現(xiàn)實的情況表述開始，想象“小槍”正在使用一個處于自由空間里神話般的各向同性輻射器。于是，如果來自“小槍”電臺的100W功率在各個方向上被均等地輻射出去，我們簡單地用一個以1300km力半徑的球體的表面積相除，就可以得到1300km處每平方米的射頻功率。其結(jié)果為4.7E一12W/n+，當(dāng)然這是個小數(shù)字。
在無線電的世界中，大和小的數(shù)字都用對數(shù)來處理（以10為底）。如果我們使用1W／m2作為參考值，那么“小槍”在1300km處的射頻功率(P1)與參考功率值(P2)的比率值為4.7E一1 2。這個功率比值可以用分貝(dB)按下列定義表示：
dB=1010g (P1/P2)
上述功率比為-113dB，就是說在這個距離上，小槍的射頻功率比1W/M2，m2要低113分貝。
作為改進(jìn)這個計算的一個步驟，我們假定小槍的全向同性輻射器（即理想天線，用于所有實際應(yīng)用天線的參考）不是在自由空間中，而是一個位于理想導(dǎo)電地面之上的半波長天線。這意味著所有原本向著小槍的地平面以下輻射的射頻，現(xiàn)在被地面反射向上，并加入到原來在地平面以上的那部分射頻。
但是這種相加是使用射線（包括直射的和反射的）的電場強(qiáng)度E的幅度和相位而獲得的。在場強(qiáng)幅度互相增加的方向上，信號幅度會加倍，而（場強(qiáng)）密度會增加4倍。于是，在那些直射的和反射的射線同相的方向上，小槍的信號強(qiáng)度會增加6dB，使得小槍的信號在最強(qiáng)的方向土提升為-107dB。
如果這位“小槍”的天線是個雙極天線，它對于理想天線會有2.1dB的增益。當(dāng)它位于理想地面半個波長上方時，它的最強(qiáng)信號輻射角為（高于水平面）30。。但我們說過，“小槍”的天線是一個3單元的八木天線，所以，它對理想天線的增益為6dB，這使得小槍的信號提升為一101dBW/m2。但由于去到圣路易斯的射線會比這個輻射角略低一些，八木天線的垂直發(fā)射方向圖表明信號應(yīng)當(dāng)往下修正大約1dB，使之成為一102dBW/m2。
從一開始，我們已經(jīng)說明，應(yīng)當(dāng)用理想的方法進(jìn)行實情調(diào)查，實際中，還有信號擴(kuò)散、電離層的球面形狀或曲率影響信號密度、路徑長度、D層對信號的吸收等現(xiàn)實問題。正是這些原因影響了“小槍”在路徑這一頭圣路易斯的信號強(qiáng)度。
我們重點看看D層對信號的影響。在白天，它可以減弱信號，對低頻信號較高頻信號為甚�；旧�，D層電子被路過的射頻所激勵進(jìn)入振蕩運動，但在這個深度上，D層電子與大氣層的組成成分相碰撞，并向其轉(zhuǎn)移能量。這意味著大氣層被經(jīng)過的射頻束所加熱，假定能量守恒，其結(jié)果就是信號強(qiáng)度受損。
由電波向大氣層轉(zhuǎn)移能量分為兩個步驟：第一步為D層電子從經(jīng)過的電波獲取能量，第二步為當(dāng)其與一個分于發(fā)生碰撞并轉(zhuǎn)移能量。在大氣層的深處，當(dāng)電離層電子對于原子和分子具有一個很高的碰撞頻率（fco，大約每秒20億或2E+9次的碰撞）。射頻電波在碰撞發(fā)生之前，極少有機(jī)會轉(zhuǎn)移任何能量。所以，對于低于大約30MHz的高頻頻率，射頻能量的吸收是很低的。
我們現(xiàn)在要解決的問題是，在這個距離上，“小槍”的信號強(qiáng)度通過了之前指定的電離層后還剩下多少。
過程的第一個步驟，是考慮“小槍”由于博爾德到圣路易斯這段距離上的信號擴(kuò)散而導(dǎo)致的信號損失。我們從一個極不現(xiàn)實的情況表述開始，想象“小槍”正在使用一個處于自由空間里神話般的各向同性輻射器。于是，如果來自“小槍”電臺的100W功率在各個方向上被均等地輻射出去，我們簡單地用一個以1300km力半徑的球體的表面積相除，就可以得到1300km處每平方米的射頻功率。其結(jié)果為4.7E一12W/n+，當(dāng)然這是個小數(shù)字。
在無線電的世界中，大和小的數(shù)字都用對數(shù)來處理（以10為底）。如果我們使用1W／m2作為參考值，那么“小槍”在1300km處的射頻功率(P1)與參考功率值(P2)的比率值為4.7E一1 2。這個功率比值可以用分貝(dB)按下列定義表示：
dB=1010g (P1/P2)
上述功率比為-113dB，就是說在這個距離上，小槍的射頻功率比1W/M2，m2要低113分貝。
作為改進(jìn)這個計算的一個步驟，我們假定小槍的全向同性輻射器（即理想天線，用于所有實際應(yīng)用天線的參考）不是在自由空間中，而是一個位于理想導(dǎo)電地面之上的半波長天線。這意味著所有原本向著小槍的地平面以下輻射的射頻，現(xiàn)在被地面反射向上，并加入到原來在地平面以上的那部分射頻。
但是這種相加是使用射線（包括直射的和反射的）的電場強(qiáng)度E的幅度和相位而獲得的。在場強(qiáng)幅度互相增加的方向上，信號幅度會加倍，而（場強(qiáng)）密度會增加4倍。于是，在那些直射的和反射的射線同相的方向上，小槍的信號強(qiáng)度會增加6dB，使得小槍的信號在最強(qiáng)的方向土提升為-107dB。
如果這位“小槍”的天線是個雙極天線，它對于理想天線會有2.1dB的增益。當(dāng)它位于理想地面半個波長上方時，它的最強(qiáng)信號輻射角為（高于水平面）30。。但我們說過，“小槍”的天線是一個3單元的八木天線，所以，它對理想天線的增益為6dB，這使得小槍的信號提升為一101dBW/m2。但由于去到圣路易斯的射線會比這個輻射角略低一些，八木天線的垂直發(fā)射方向圖表明信號應(yīng)當(dāng)往下修正大約1dB，使之成為一102dBW/m2。
從一開始，我們已經(jīng)說明，應(yīng)當(dāng)用理想的方法進(jìn)行實情調(diào)查，實際中，還有信號擴(kuò)散、電離層的球面形狀或曲率影響信號密度、路徑長度、D層對信號的吸收等現(xiàn)實問題。正是這些原因影響了“小槍”在路徑這一頭圣路易斯的信號強(qiáng)度。
我們重點看看D層對信號的影響。在白天，它可以減弱信號，對低頻信號較高頻信號為甚�；旧�，D層電子被路過的射頻所激勵進(jìn)入振蕩運動，但在這個深度上，D層電子與大氣層的組成成分相碰撞，并向其轉(zhuǎn)移能量。這意味著大氣層被經(jīng)過的射頻束所加熱，假定能量守恒，其結(jié)果就是信號強(qiáng)度受損。
由電波向大氣層轉(zhuǎn)移能量分為兩個步驟：第一步為D層電子從經(jīng)過的電波獲取能量，第二步為當(dāng)其與一個分于發(fā)生碰撞并轉(zhuǎn)移能量。在大氣層的深處，當(dāng)電離層電子對于原子和分子具有一個很高的碰撞頻率（fco，大約每秒20億或2E+9次的碰撞）。射頻電波在碰撞發(fā)生之前，極少有機(jī)會轉(zhuǎn)移任何能量。所以，對于低于大約30MHz的高頻頻率，射頻能量的吸收是很低的。
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