森林中电波传播问题的研究

摘要

在有大量建筑物的地区，树木和植被对通信的影响通常可以被忽略，但在森林中，树木和植被是影响无线电波传播的重要因素，树木或其他植被引起的遮挡、散射和吸收可以产生大的路径损耗。因此，研究森林对移动通信电波传播的影响就显得越来越迫切，无线电波在森林中的路径损耗的研究也越来越重要。
　　本文首先采用等效处理的方法，将充满灌木的森林中的树木和植被看作均匀的介质平板层，建立了三层森林模型。利用并矢格林函数法导出电场的积分表达式，然后运用复平面上的准静态近似、鞍点法和支点切割法导出电场的计算表达式，相应求出了直射波、反射波和侧面波的数值结果。理论分析和数值计算表明，位于三层森林介质中的电偶极子产生的场中，沿着空气—森林界面传播的侧面波起着主要作用。本文还进一步计算了直射波、反射波和侧面波的传输损耗，得到了移动通信系统在森林中的覆盖情况。
　　其次，本文运用并矢介电常数将总的散射体用等效连续介质替代，将主要由乔木组成的森林看做四层各向异性媒质，再利用最陡下降法解出了电场的计算表达式，求出了无线电波经过四层森林模型后的路径损耗。分析结果表明，当森林树干层的相对介电常数较大时或者收发天线相距较近时，侧面波路径损耗的值较小，森林中的通信主要依靠侧面波。本文还通过仿真，得到了各种参数对森林中电波传播路径损耗的影响。

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第一章 绪论

1.1森林中电波传播路径损耗研究的意义

1.2森林中电波传播路径损耗研究现状

1.3本文所做的工作

第二章 森林中电波传播基本理论

2.1平面电磁波的传播理论

2.2自由空间传播损耗

2.3侧面波基本理论

2.4并矢格林函数

2.5本章小结

第三章 森林中电波传播模型的建立

3.1森林等效模型

3.2森林等效模型中的路径损耗的预测

3.3森林等效模型的理论仿真

3.4模型正确性验证

3.5本章小结

第四章 三层森林模型下电波传播路径损耗的研究

4.1三层森林模型的建立

4.2问题的积分表达式

4.3三层森林模型下的路径损耗

4.4仿真结果与抛物方程法的对比

4.5本章小结

第五章 四层森林模型下电波传播路径损耗的研究

5.1偶极子源在分层介质中的传播机制

5.2四层森林模型的建立

5.3问题的积分表达式

5.4四层森林模型下的路径损耗

5.5仿真结果与抛物方程法的对比

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢