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1.2 毫米波传播特性的研究概况
1.2.1 大气吸收对5mm波衰减特性研究概况
大气中的氧气和水蒸气的吸收作用会造成5mm波段传输损耗，在5mm频段随着频率的增加，衰减率增大。水汽分子具有固定的电偶极子，氧气分子具有固定的磁偶极子，它们都具有固定的频率，当电波频率与其固有的谐振频率相同时，即产生强烈吸收。在5mm频段，氧气的吸收峰值为60GHz，而水汽吸收没有峰值，吸收率随着频率的增加而逐渐增大。如果把大气吸收最小的频率称为大气传播“窗口”，在5mm频段，有一个非大气“窗口”，即为60GHz。在1961年Meeks等人在Van Vleck的理论分析的基础上，提出了氧气的5mm波段吸收带。气体吸收衰减主要受频率、水蒸气浓度和天线仰角的影响。在毫米波传播中，气体的吸收作用可以看作是一个常量，与其他气象条件相比，大气气体吸收作用是一个缓慢的变化过程，能以确定的方式来对待。目前国内外在这些方面都开展看不同程度的研究。
1.2.2 云雾对5mm波衰减特性研究概述
云雾对毫米波衰减作用在上世纪七八十年代已经开始了一些实验与理论研究。主要是应用多普勒雷达在大气气象观测方面的实验观测较多。E. E. Altshuler和R. A. Marr在15GHz和35GHz的频率下，测量了Boston地区有云覆盖条件下的整个大气衰减。结果表面如路径仰角小于8度时，平坦地球近似不在适用，需要适用有效地球半径和有效高度来估算衰减。得到了整个大气的衰减和仰角、频率、地表绝对湿度之间的关系。1954年，Gunn和East提出了计算云的衰减系数的公式，1968年，Benoit也提出了类似的经验公式。F. Dintelmann and G. Ortgies等报告了卫星链路在晴空大气的衰减。结果表明云的衰减是占优势的效应，而在较低频率时水蒸气的吸收也是相对重要的因素。O.T.Davies等人把无线电侯获得的云衰减模型和一年的93GHz无线电探测仪测量的云衰减结果进行比较，两者的一致性相当好。
对于云雾衰减的研究，主要是对云雾粒子分布和云雾中含水量的研究。5mm波段在大气中传输，产生衰减的主要因素是大气中的水分含量。云雾是由大小不同的水滴分子组成，毫米波在云雾中传播，由于水汽分子的吸收会使得毫米波产生衰减。但是云雾气象条件在现实中无法避免，所以对云雾中水滴分布的精确化对毫米波传播是很重要的。
1.2.3 降雨对5mm波段传播衰减特性研究概述
早在上世纪四十年代，J. W. Ryde已对水凝物的传播特性进行了理论研究。早期的研究一般把雨滴看作球形，根据Rayleigh近似或Mie理论计算得到雨滴的散射特性并进行雨衰减的研究。为了反映雨滴实际的形状，认为雨滴为扁椭球形和底部有一凹槽的扁椭球状的雨滴。对于雨滴尺寸分布模型主要有M-P负指数分布、Weibull分布以及对数-正态分布，通过不同的分布和雨滴衰减经验公式就可以得出衰减量随频率、降雨量的变化情况。对于雨滴产生的衰减主要是雨滴吸收作用和散射作用两部分。对于吸收部分和云雾吸收作用是一样的，只是水滴分布发生变化。而对于反射部分，我们可以利用Mie理论进行研究。在降雨对一般毫米波通信的影响方面，我们主要考虑衰减的影响，关于雨介质噪声温度以及雨杂波一般可以忽略。
随着社会科技技术的发展，无线传播技术的发展更加倾向毫米波传播。对于毫米波传播的要求也越来越高，降雨对毫米波传播影响较大，但是也不可忽视降雨融化层、云雾、大气吸收的作用。因此，在毫米波投入市场应用之前，必须对这些毫米波段传播特性进行详细的研究，精确各项参数。