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多径衰落，本质上是接收信号质量的恶化，继而引起接收机的噪声问题。 多径传播模型 多径 (multipath) 产生的原因，正如其英文术语 multipath 所反映的，是因为有多个接收信号从不同路径到达接收机，从而引起的接收问题。用一个简单的模型来说明如下，在接收和发射之间的传输模型中，无线电信号存在反射和散射的可能，反射和散射的多寡取决于接收环境中的物体，比如山体，钢筋混凝土建筑物，树木，周边车辆等类导体的存在。当反射信号和散射信号到达接收机的天线时，因为这些直射信号和反射、散射信号存在时间上的延迟，导致这些信号到达接收机时，与直射信号存在一定的相位偏差，但其都属于带内信号，接收机无法将其滤除。   基于多径的信号衰落 直射信号和反射信号、散射信号合成的结果是，接收机看到的信号在幅度或者相位上产生了畸变。用标准正弦波示意图解释如下，先考虑两种极端情形，直射信号和反射信号的相位相同或者相位相反两种情形，相位相同，合成信号最终表现为信号幅度加强；相位相反，合成信号最终表现为信号相消。但实际情况是，直射信号和反射信号在相位上总是存在随机的偏差，最终合成的信号幅度和相位就是随机变化的。随机变化的信号幅度和相位，对于 FM 接收机而言，就是一种额外的噪声，由于 FM 接收机的非理想性，会将这种信号幅度的变化解调出来，产生调幅噪声，同时由于接收到的合成信号的相位也随机变化，对于调频接收机而言，无法分离出这种随机的调相噪声，只能也随同有用信号解调出来干扰正常的收听。 根据信号带宽和接收信道带宽的大小差异，多径可分为平坦性衰落和频率选择型衰落，平坦性衰落发生时，接收信号大部分表现为接收信号强度的变化，相位相对变化较小， FM 接收机中一般用调幅抑制比来衡量接收机对这种平坦性衰落的抗干扰能力。频率选择性衰落发生时，接收信号不仅仅表现为信号强度的变化，随机调相引起的相位失真将会引起更加严重的干扰问题， FM 接收机无法滤除这种随机调相噪声。 多径衰落也可以称之为快速衰落，具体的表现就是接收信号的强度或者相位都会快速的变化。 除了直射信号和反射信号因为相位差引起的信号衰落之外，随着接收机的移动，接收信号也会随着距离的变化而发生衰落。 基于距离的信号衰落 移动台在移动过程中，距离发射台的距离会变化，或者越来越近，或者越来越远，接收到的信号强度会随着距离呈指数关系而变化。不同的接收环境中，信号强度随距离衰落的模型也不尽相同，结合接收机的可用接收灵敏度以及发射台的发射功率，也可以计算出在不同环境中的通信距离。基于距离的衰落也称之为慢衰落，主要体现在接收功率随着距离的变化上是一个慢速的变化趋势。 关于多径衰落，慢衰落和基于距离的信号衰落的关系，在下图中予以示意。实际接收环境中，某一个时间片断内的信号的变化主要表现为快速衰落（多径衰落），长时间范围内的信号变化，主要体现的是快速衰落和慢速衰落的综合。   FM 和 AM 的衰落 由于 FM 主要集中在 VHF 波段和 UHF 波段，并且是视距传播方式，用 FM 收音机的 100MHz 载波频率来讨论，其波长为 3m ，频率越高，其波长越短，发生多径的可能性更大，再者，对于 FM 调频接收而言，因其本身的调频信息就包含在相位和频率的变化中，对于频率选择性的多径衰落而言，随机调相噪声是其固有的问题，无法滤除，只能通过其它方式在一定程度上减弱这种多径噪声的影响，目前常用的解决方案是天线分集，相位分集和信道均衡技术。 对于 AM 而言，用 1MHz 的载波频率来讨论，其波长为 300m ，其传播依赖于电离层，属于天波传播方式，因为波长相当大，本身就需要在大地和电离层之间进行反射式传播，因此，只可能存在多个反射波的叠加，而这些反射波之间相位偏差相对很小，因此不存在类似于 FM 的情形， AM 的传播只可能会受传播地形，电离层的变化等因素的制约，而引起 AM 幅度的起伏，但是这种起伏相对于调幅信息而言，非常小，属于低频噪声，不会对电台内容造成影响，可以忽略不计。       版权声明 ： 任何个人或者媒体转载本文必须征得本文作者同意，或者注明文章出处。 如果您对本订阅号内容感兴趣，请常按或者扫描下面二维码关注本订阅号，也可直接点击微信订阅号搜索： InterCar 微信号：CarRadio_Engineering  

多普勒频移效应对车载电台的影响 2016-01-29 InterCar InterCar InterCar   InterCar 微信号 CarRadio_Engineering 功能介绍 1.车载电台（对讲机），车载收音机相关技术问题探讨，涵盖发射，接收，噪声，天线，干扰，通信加密，EMC/EMI，ESD等。2.车载音响，音效，音质问题技术探讨。3.车联网(IOV)行业发展和趋势资讯。4.经济与生活，读书，旅游，投资等话题。   什么是多普勒频移效应   生活中我们往往会有这样的印象，迎面而来正在鸣笛的火车，或者警车，或者救护车，逐渐在靠近我们时，我们听到的鸣笛声是越来越刺耳，一旦鸣笛的火车，警车或者救护车远离我们越来越远后，我们听到的鸣笛声却越来越柔和，变得不是那么刺耳。我们知道，声音是一种具有某种振动频率的波动，声音刺耳，意味着声波的频率越来越高，声音逐渐柔和，意味着声波的频率越来越低。这个现象的背后，其实就是多普勒频移效应作用的结果。   多普勒频移效应模型和频率偏移量的简单计算   Case 1 ：   当移动台向波源方向以速度 V 移动时，波源发射出来的波的频率 fo 固定，近似于移动台在单位时间内看到的波动的振动周期增加，相当于感受到的波动的频率增加了。所有的运动都是相对运动，如果移动台固定，波源运动，其结果也是一样的。如果设定波动的速度为 C ，那么多普勒频移量可以按照如下方式计算：   Case 2:   当移动台移动方向和波源传播方向有一角度 α 时，这个其实是我们经常碰到的情形，根据矢量的运算合成和分解法则，可以得到如下多普勒频移偏移量的计算方式：   多普勒频移对车载电台的影响   从上述两种情况下的多普勒频移的计算公式可以看到，波源的工作频率 fo 对多普勒频移的影响是直接正相关的，移动台的速度 V 也是直接正相关的，可以设想，移动台速度为 0 ，那么多普勒效应就不会发生，波速 C 的影响是负相关，一般对于电磁波而言，波速是固定的光速， 300k 公里 / 秒，所以对于移动台受多普勒频移的影响，我们就用简单的常识性数值做一个计算，设定汽车的速度为 30m/s ，对应 108 公里 / 时的时速，对于车载 VHF 电台，我们用 300MHz 的载波频率以简化计算，对于车载 FM 电台，我们用 100MHz 的载波频率以简化计算，最终可以得到如下结果：   从上述结果可知，相对于300MHz和100MHz的载波频率，30Hz和10Hz的多普勒频移量对于车载移动电台的影响是很小的，可以忽略不计。 版权声明 ： 任何个人或者媒体转载本文必须征得本文作者同意，或者注明文章出处。 如果您对本订阅号内容感兴趣，请长按或者扫描下面二维码关注本订阅号，也可直接点击微信订阅号搜索： InterCar 微信号：CarRadio_Engineering