提出一種修正降雨特征衰減計(jì)算模型所需參數(shù)簡單有效的分析方法，基于西安地區(qū)降雨物理特性測量結(jié)果和等效介電常數(shù)模型，利用文中的方法計(jì)算得到了20GHz～50GHz的參數(shù)，和ITU推薦的數(shù)據(jù)作了比較并進(jìn)行了分析討論，研究結(jié)果對精確評估降雨衰減特性有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

　　Ka 頻段通信具有通信容量大、波束窄、終端尺寸小和抗干擾能力強(qiáng)、電磁兼容性好、設(shè)備更易小型化、天線可以減小等優(yōu)勢，Ka 頻段通信將成為未來無線通信系統(tǒng)的主流方式。Ka 頻段無線通信系統(tǒng)遇到的難點(diǎn)之一是如何評估與克服對流層大氣對信號帶來的衰減問題，例如沙塵暴以及云、雨、雪、霧等水凝物產(chǎn)生的衰減效應(yīng)，其中降雨產(chǎn)生的衰減尤為嚴(yán)重，降雨衰減甚至可以引起高達(dá)數(shù)十分貝的信號衰減，導(dǎo)致信號中斷，影響無線系統(tǒng)工作的有效性和可靠性。降雨衰減成為制約Ka波段電磁波開發(fā)、應(yīng)用的一個(gè)顯著問題。

　　降雨衰減的評估精度依賴于特征衰減和等效路徑的精確評估，關(guān)于雨衰的預(yù)報(bào)模型不同國家的學(xué)者作了大量研究工作，文獻(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。等效路徑評估主要依賴于雨胞的空間分布特性，而特征衰減計(jì)算模型所需參數(shù)與溫度、雨滴譜特征、頻率、仰角、極化等參數(shù)有關(guān)，由于降雨特性具有較強(qiáng)的地域性，不同的地貌、不同的氣候均有很大的差異，研究結(jié)果表明不同國家地區(qū)研究結(jié)果的差別較大，為了精確評估降雨衰減為對抗雨衰和降雨帶來的其他方面的影響，例如噪聲、去極化等其他效應(yīng)，需要針對不同的地區(qū)開展特征衰減計(jì)算模型參數(shù)及等效路徑模型的研究。

　　本文提出一種在特定地區(qū)確定降雨特征衰減計(jì)算模型所需參數(shù)簡單有效的方法，結(jié)合西安地區(qū)降雨物理特征測量結(jié)果，利用等效介電常數(shù)模型計(jì)算的降雨衰減率和文中提出的方法，計(jì)算得到了20GHz～50GHz 特征衰減模型所需的參數(shù)，和ITU-R推薦的數(shù)據(jù)作了比較并且進(jìn)行了分析討論，對精確評估降雨衰減特性有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

1、特征衰減率計(jì)算模型及參數(shù)修正的必要性

　　由Olsen 等把Mie 系數(shù)進(jìn)行級數(shù)展開，在負(fù)指數(shù)雨滴譜尺寸分布下，得到了雨致特征衰減與降雨率的關(guān)系式中ah 、av 和bh 、bv 是水平極化和垂直極化的系數(shù)，θ 為鏈路仰角τ 為極化傾角。其中ah 、av 和bh 、bv 的取值與頻率、環(huán)境溫度、雨滴譜分布特征等參數(shù)有關(guān)，但是受頻率和雨滴譜分布特征的影響最為明顯，不同國家地區(qū)開展了確定這些參數(shù)的工作并給出了相應(yīng)的結(jié)果，例如ITU-R、IEEE802.16cc-99/24、Din、Ajayi 等組織和學(xué)者研究給出了適用于不同雨滴譜的參數(shù)列表，圖1-圖4 是部分參數(shù)結(jié)果對比，從圖1-圖4 可以看出，不同組織和學(xué)者研究結(jié)果差別較大，這是由于降雨特性的地區(qū)差異特性所致的結(jié)果。

圖1 ah 隨頻率的變化關(guān)系

4、結(jié)論

　　計(jì)算降雨特征衰減的參數(shù)ah 、av 和bh 、bv 的取值與頻率、環(huán)境溫度、雨滴譜分布特征等參數(shù)有關(guān)，但是受頻率和雨滴譜分布特征的影響最為明顯，通過本文的測量、分析和計(jì)算結(jié)果可以看出，ITU-R推薦的參數(shù)計(jì)算其他地區(qū)相同降雨率的降雨衰減率差別較大，而且隨著頻率和降雨率的增加差別越來越大。以西安地區(qū)為例50 GHz 的信號在降雨率為50 mm/h 時(shí)特征衰減率差異可達(dá)到約6 dB，25 mm/h降雨率時(shí)特征衰減率差別可達(dá)3 dB。可以說明用ITU-R 推薦的參數(shù)計(jì)算其他地區(qū)的降雨衰減誤差不可忽略，為了更好地評估降雨衰減特性，非常有必要根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤晏卣鬟M(jìn)行參數(shù)修正。本文提出一種確定降雨特征衰減計(jì)算模型所需參數(shù)簡單有效的分析方法，結(jié)合西安地區(qū)降雨物理特性測量果，利用等效介電常數(shù)模型計(jì)算的降雨衰減率和文中提出的方法，計(jì)算得到了20 GHz～50 GHz 的參數(shù)，和ITU-R推薦的數(shù)據(jù)作了比較并且進(jìn)行了分析討論，對精確評估降雨衰減特性有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。