信号强度与噪声
发布时间:2012/7/4 19:35:31 访问次数:1976
我们先来看看“小枪”使用简单的、理想化GRM155R71A683KA01D的方式进行盼通联的能力。我们虚拟一位家住美国科罗拉多州博尔德(Boulder,∞，这是对无线电感兴趣的人心中的“圣地”)的“小枪”。然后，我们用可以覆盖1300km距离的14MHz射线轨迹，在拂晓时分去到密苏里州的圣路易斯(st．Louis．MO)。在20m波段上，这很难算得上是DX，但是我们总要有一个简单的开始。
我们现在要解决的问题是，在这个距离上，“小枪”的信号强度通过了之前指定的电离层后还剩下多少。
过程的第一个步骤，是考虑“小枪”由于博尔德到圣路易斯这段距离上的信号扩散而导致的信号损失。我们从一个极不现实的情况表述开始，想象“小枪”正在使用一个处于自由空间里神话般的各向同性辐射器。于是，如果来自“小枪”电台的100W功率在各个方向上被均等地辐射出去，我们简单地用一个以1300km力半径的球体的表面积相除，就可以得到1300km处每平方米的射频功率。其结果为4.7E一12W/n+，当然这是个小数字。
在无线电的世界中，大和小的数字都用对数来处理（以10为底）。如果我们使用1W／m2作为参考值，那么“小枪”在1300km处的射频功率(P1)与参考功率值(P2)的比率值为4.7E一1 2。这个功率比值可以用分贝(dB)按下列定义表示：
dB=1010g (P1/P2)
上述功率比为-113dB，就是说在这个距离上，小枪的射频功率比1W/M2，m2要低113分贝。
作为改进这个计算的一个步骤，我们假定小枪的全向同性辐射器（即理想天线，用于所有实际应用天线的参考）不是在自由空间中，而是一个位于理想导电地面之上的半波长天线。这意味着所有原本向着小枪的地平面以下辐射的射频，现在被地面反射向上，并加入到原来在地平面以上的那部分射频。
但是这种相加是使用射线（包括直射的和反射的）的电场强度E的幅度和相位而获得的。在场强幅度互相增加的方向上，信号幅度会加倍，而（场强）密度会增加4倍。于是，在那些直射的和反射的射线同相的方向上，小枪的信号强度会增加6dB，使得小枪的信号在最强的方向土提升为-107dB。
如果这位“小枪”的天线是个双极天线，它对于理想天线会有2.1dB的增益。当它位于理想地面半个波长上方时，它的最强信号辐射角为（高于水平面）30。。但我们说过，“小枪”的天线是一个3单元的八木天线，所以，它对理想天线的增益为6dB，这使得小枪的信号提升为一101dBW/m2。但由于去到圣路易斯的射线会比这个辐射角略低一些，八木天线的垂直发射方向图表明信号应当往下修正大约1dB，使之成为一102dBW/m2。
从一开始，我们已经说明，应当用理想的方法进行实情调查，实际中，还有信号扩散、电离层的球面形状或曲率影响信号密度、路径长度、D层对信号的吸收等现实问题。正是这些原因影响了“小枪”在路径这一头圣路易斯的信号强度。
我们重点看看D层对信号的影响。在白天，它可以减弱信号，对低频信号较高频信号为甚。基本上，D层电子被路过的射频所激励进入振荡运动，但在这个深度上，D层电子与大气层的组成成分相碰撞，并向其转移能量。这意味着大气层被经过的射频束所加热，假定能量守恒，其结果就是信号强度受损。
由电波向大气层转移能量分为两个步骤：第一步为D层电子从经过的电波获取能量，第二步为当其与一个分于发生碰撞并转移能量。在大气层的深处，当电离层电子对于原子和分子具有一个很高的碰撞频率（fco，大约每秒20亿或2E+9次的碰撞）。射频电波在碰撞发生之前，极少有机会转移任何能量。所以，对于低于大约30MHz的高频频率，射频能量的吸收是很低的。
我们现在要解决的问题是，在这个距离上，“小枪”的信号强度通过了之前指定的电离层后还剩下多少。
过程的第一个步骤，是考虑“小枪”由于博尔德到圣路易斯这段距离上的信号扩散而导致的信号损失。我们从一个极不现实的情况表述开始，想象“小枪”正在使用一个处于自由空间里神话般的各向同性辐射器。于是，如果来自“小枪”电台的100W功率在各个方向上被均等地辐射出去，我们简单地用一个以1300km力半径的球体的表面积相除，就可以得到1300km处每平方米的射频功率。其结果为4.7E一12W/n+，当然这是个小数字。
在无线电的世界中，大和小的数字都用对数来处理（以10为底）。如果我们使用1W／m2作为参考值，那么“小枪”在1300km处的射频功率(P1)与参考功率值(P2)的比率值为4.7E一1 2。这个功率比值可以用分贝(dB)按下列定义表示：
dB=1010g (P1/P2)
上述功率比为-113dB，就是说在这个距离上，小枪的射频功率比1W/M2，m2要低113分贝。
作为改进这个计算的一个步骤，我们假定小枪的全向同性辐射器（即理想天线，用于所有实际应用天线的参考）不是在自由空间中，而是一个位于理想导电地面之上的半波长天线。这意味着所有原本向着小枪的地平面以下辐射的射频，现在被地面反射向上，并加入到原来在地平面以上的那部分射频。
但是这种相加是使用射线（包括直射的和反射的）的电场强度E的幅度和相位而获得的。在场强幅度互相增加的方向上，信号幅度会加倍，而（场强）密度会增加4倍。于是，在那些直射的和反射的射线同相的方向上，小枪的信号强度会增加6dB，使得小枪的信号在最强的方向土提升为-107dB。
如果这位“小枪”的天线是个双极天线，它对于理想天线会有2.1dB的增益。当它位于理想地面半个波长上方时，它的最强信号辐射角为（高于水平面）30。。但我们说过，“小枪”的天线是一个3单元的八木天线，所以，它对理想天线的增益为6dB，这使得小枪的信号提升为一101dBW/m2。但由于去到圣路易斯的射线会比这个辐射角略低一些，八木天线的垂直发射方向图表明信号应当往下修正大约1dB，使之成为一102dBW/m2。
从一开始，我们已经说明，应当用理想的方法进行实情调查，实际中，还有信号扩散、电离层的球面形状或曲率影响信号密度、路径长度、D层对信号的吸收等现实问题。正是这些原因影响了“小枪”在路径这一头圣路易斯的信号强度。
我们重点看看D层对信号的影响。在白天，它可以减弱信号，对低频信号较高频信号为甚。基本上，D层电子被路过的射频所激励进入振荡运动，但在这个深度上，D层电子与大气层的组成成分相碰撞，并向其转移能量。这意味着大气层被经过的射频束所加热，假定能量守恒，其结果就是信号强度受损。
由电波向大气层转移能量分为两个步骤：第一步为D层电子从经过的电波获取能量，第二步为当其与一个分于发生碰撞并转移能量。在大气层的深处，当电离层电子对于原子和分子具有一个很高的碰撞频率（fco，大约每秒20亿或2E+9次的碰撞）。射频电波在碰撞发生之前，极少有机会转移任何能量。所以，对于低于大约30MHz的高频频率，射频能量的吸收是很低的。
我们先来看看“小枪”使用简单的、理想化GRM155R71A683KA01D的方式进行盼通联的能力。我们虚拟一位家住美国科罗拉多州博尔德(Boulder,∞，这是对无线电感兴趣的人心中的“圣地”)的“小枪”。然后，我们用可以覆盖1300km距离的14MHz射线轨迹，在拂晓时分去到密苏里州的圣路易斯(st．Louis．MO)。在20m波段上，这很难算得上是DX，但是我们总要有一个简单的开始。
我们现在要解决的问题是，在这个距离上，“小枪”的信号强度通过了之前指定的电离层后还剩下多少。
过程的第一个步骤，是考虑“小枪”由于博尔德到圣路易斯这段距离上的信号扩散而导致的信号损失。我们从一个极不现实的情况表述开始，想象“小枪”正在使用一个处于自由空间里神话般的各向同性辐射器。于是，如果来自“小枪”电台的100W功率在各个方向上被均等地辐射出去，我们简单地用一个以1300km力半径的球体的表面积相除，就可以得到1300km处每平方米的射频功率。其结果为4.7E一12W/n+，当然这是个小数字。
在无线电的世界中，大和小的数字都用对数来处理（以10为底）。如果我们使用1W／m2作为参考值，那么“小枪”在1300km处的射频功率(P1)与参考功率值(P2)的比率值为4.7E一1 2。这个功率比值可以用分贝(dB)按下列定义表示：
dB=1010g (P1/P2)
上述功率比为-113dB，就是说在这个距离上，小枪的射频功率比1W/M2，m2要低113分贝。
作为改进这个计算的一个步骤，我们假定小枪的全向同性辐射器（即理想天线，用于所有实际应用天线的参考）不是在自由空间中，而是一个位于理想导电地面之上的半波长天线。这意味着所有原本向着小枪的地平面以下辐射的射频，现在被地面反射向上，并加入到原来在地平面以上的那部分射频。
但是这种相加是使用射线（包括直射的和反射的）的电场强度E的幅度和相位而获得的。在场强幅度互相增加的方向上，信号幅度会加倍，而（场强）密度会增加4倍。于是，在那些直射的和反射的射线同相的方向上，小枪的信号强度会增加6dB，使得小枪的信号在最强的方向土提升为-107dB。
如果这位“小枪”的天线是个双极天线，它对于理想天线会有2.1dB的增益。当它位于理想地面半个波长上方时，它的最强信号辐射角为（高于水平面）30。。但我们说过，“小枪”的天线是一个3单元的八木天线，所以，它对理想天线的增益为6dB，这使得小枪的信号提升为一101dBW/m2。但由于去到圣路易斯的射线会比这个辐射角略低一些，八木天线的垂直发射方向图表明信号应当往下修正大约1dB，使之成为一102dBW/m2。
从一开始，我们已经说明，应当用理想的方法进行实情调查，实际中，还有信号扩散、电离层的球面形状或曲率影响信号密度、路径长度、D层对信号的吸收等现实问题。正是这些原因影响了“小枪”在路径这一头圣路易斯的信号强度。
我们重点看看D层对信号的影响。在白天，它可以减弱信号，对低频信号较高频信号为甚。基本上，D层电子被路过的射频所激励进入振荡运动，但在这个深度上，D层电子与大气层的组成成分相碰撞，并向其转移能量。这意味着大气层被经过的射频束所加热，假定能量守恒，其结果就是信号强度受损。
由电波向大气层转移能量分为两个步骤：第一步为D层电子从经过的电波获取能量，第二步为当其与一个分于发生碰撞并转移能量。在大气层的深处，当电离层电子对于原子和分子具有一个很高的碰撞频率（fco，大约每秒20亿或2E+9次的碰撞）。射频电波在碰撞发生之前，极少有机会转移任何能量。所以，对于低于大约30MHz的高频频率，射频能量的吸收是很低的。
我们现在要解决的问题是，在这个距离上，“小枪”的信号强度通过了之前指定的电离层后还剩下多少。
过程的第一个步骤，是考虑“小枪”由于博尔德到圣路易斯这段距离上的信号扩散而导致的信号损失。我们从一个极不现实的情况表述开始，想象“小枪”正在使用一个处于自由空间里神话般的各向同性辐射器。于是，如果来自“小枪”电台的100W功率在各个方向上被均等地辐射出去，我们简单地用一个以1300km力半径的球体的表面积相除，就可以得到1300km处每平方米的射频功率。其结果为4.7E一12W/n+，当然这是个小数字。
在无线电的世界中，大和小的数字都用对数来处理（以10为底）。如果我们使用1W／m2作为参考值，那么“小枪”在1300km处的射频功率(P1)与参考功率值(P2)的比率值为4.7E一1 2。这个功率比值可以用分贝(dB)按下列定义表示：
dB=1010g (P1/P2)
上述功率比为-113dB，就是说在这个距离上，小枪的射频功率比1W/M2，m2要低113分贝。
作为改进这个计算的一个步骤，我们假定小枪的全向同性辐射器（即理想天线，用于所有实际应用天线的参考）不是在自由空间中，而是一个位于理想导电地面之上的半波长天线。这意味着所有原本向着小枪的地平面以下辐射的射频，现在被地面反射向上，并加入到原来在地平面以上的那部分射频。
但是这种相加是使用射线（包括直射的和反射的）的电场强度E的幅度和相位而获得的。在场强幅度互相增加的方向上，信号幅度会加倍，而（场强）密度会增加4倍。于是，在那些直射的和反射的射线同相的方向上，小枪的信号强度会增加6dB，使得小枪的信号在最强的方向土提升为-107dB。
如果这位“小枪”的天线是个双极天线，它对于理想天线会有2.1dB的增益。当它位于理想地面半个波长上方时，它的最强信号辐射角为（高于水平面）30。。但我们说过，“小枪”的天线是一个3单元的八木天线，所以，它对理想天线的增益为6dB，这使得小枪的信号提升为一101dBW/m2。但由于去到圣路易斯的射线会比这个辐射角略低一些，八木天线的垂直发射方向图表明信号应当往下修正大约1dB，使之成为一102dBW/m2。
从一开始，我们已经说明，应当用理想的方法进行实情调查，实际中，还有信号扩散、电离层的球面形状或曲率影响信号密度、路径长度、D层对信号的吸收等现实问题。正是这些原因影响了“小枪”在路径这一头圣路易斯的信号强度。
我们重点看看D层对信号的影响。在白天，它可以减弱信号，对低频信号较高频信号为甚。基本上，D层电子被路过的射频所激励进入振荡运动，但在这个深度上，D层电子与大气层的组成成分相碰撞，并向其转移能量。这意味着大气层被经过的射频束所加热，假定能量守恒，其结果就是信号强度受损。
由电波向大气层转移能量分为两个步骤：第一步为D层电子从经过的电波获取能量，第二步为当其与一个分于发生碰撞并转移能量。在大气层的深处，当电离层电子对于原子和分子具有一个很高的碰撞频率（fco，大约每秒20亿或2E+9次的碰撞）。射频电波在碰撞发生之前，极少有机会转移任何能量。所以，对于低于大约30MHz的高频频率，射频能量的吸收是很低的。
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