Responsive image
博碩士論文 etd-0613100-222920 詳細資訊
Title page for etd-0613100-222920
論文名稱
Title
使用拋物線法處理大氣對流層對陸地 特高頻/超高頻 廣播干擾的影響
A Study of the Tropospheric Effects on the Interference of the Terrestrial VHF/UHF Broadcasting Using PE Approach
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
90
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2000-06-02
繳交日期
Date of Submission
2000-06-13
關鍵字
Keywords
對流層、傳播模式、無線電波管、干擾、等效地球半徑因子、拋物線方程式、廣播
broadcasting, troposphere, ducting, interference, effective earth radius factor, radio propagation, parabolic Equation
統計
Statistics
本論文已被瀏覽 5686 次,被下載 1703
The thesis/dissertation has been browsed 5686 times, has been downloaded 1703 times.
中文摘要
本文採用拋物線方程式方法,此法可以同時處理地形變化及大氣折射變化二大效應,進而使得預估電波傳播的結果可以更為精準。
文中藉由此法來探討大氣折射係數變化對電波訊號的影響並以實例來呈現其效應。
CCIR所建議的K值為3/4,此為「標準大氣模式」。
但吾人期望可以找出在南臺灣地區更為適用的K值,我們使用拋物線方程式傳播預估模式來模擬南臺灣地區的實際電波傳播情形,並和先前已得到的場強量測路線結果來相互比較,吾人可得到南臺灣地區所適用的最佳K值為1.8及1.9。
此一最佳K值大於CCIR所建議的4/3。近來政府欲開放更多的廣播電臺以供社會大眾使用。
隨著廣播電臺數目的增加,使得廣播電臺彼此間產生干擾的機會加大。
近來已有許多的報告指出大眾接收廣播的品質不佳。
因此在本文中,吾人將以調頻廣播電臺為例,研究干擾的問題。吾人給定發射天線的參數,如位置、高度、頻率、功率等來探討其對干擾的影響,並比較不同K值時,對干擾的影響程度。文中並比較不同等定K值的干擾效應,如4/3及文獻中所提到臺灣最佳K值1.55。
最後吾人以特定的無線電波管情形來探討波管現象對干擾的影響。
論文的結果可以得到廣播電臺可以避免干擾(同頻干擾、鄰頻干擾)的合宜設立間距,而加入真實大氣對流層的效應後,可得到更為精確的電波場強預估結果,以提供給主管機關一個良好的頻譜指配工具,而本文結果顯示可以有條件的增加廣播電臺的數目及找出合宜的電臺間距以減少干擾的產生。
Abstract
This thesis uses a method called "parabolic equation approach."
This method can treat both the variations of the terrain and the
refractive index simultaneously. This method makes it possible
to predict the radio propagation more precisely. We can discuss
the effects of the variations of the refractive index to radio
signal and demo effects by using parabolic equation method.
The Effective Earth Radius Factor is 4/3 suggested by CCIR so-called
"Standard Atmosphere Model". But we try to find more suitable K in
the Southern Taiwan area. We adopt Parabolic Equation Propagation
Model to simulate real situation of radio propagation in the Southern
Taiwan area and the prediction is compared with the measurement
obtained previously. We can get the best K in the Southern Taiwan
area is 1.8 and 1.9. The best K is greater than the value of 4/3
suggested by CCIR.
Recently the government on Taiwan release more radio broadcasting
licenses to the general public. As the number of radio stations
increases, the interference between stations becomes more likely.
There have been reports about the poor quality of broadcasting from
stations. In this paper, we will study the interference using FM
radio stations as an example. Given the characteristics of the
transmitting antenna including location, frequency, pattern, height
and power, the field strength can be computed with the equivalent
earth radius factor K as a parameter. The difference in interference
level is obtained under the standard atmosphere (K=4/3) and a case of
K=1.55 which has been reported to be more suitable in Taiwan. Finally
an extreme case that a ducting exists will be studied.
Our results can be used to find more suitable separation distances free
from interferences between co-channel and adjacent channel stations.
By including a realistic tropospheric term, the more accurate field
strength predictions can give the Spectrum Authority a better spectrum
assignment tool. This has the potential to increase the number of
available stations that can be made available or to reduce the
interference stations may experience.
目次 Table of Contents
目  錄
致謝 I
中文提要 III
英文提要 IV
目錄 VI
圖表目錄 IX
第一章 序論 1
1-1 研究動機 1
1-2 對流層( Troposphere )中的電波傳播 2
1-2.1 對流層的認識 2
1-2.2 對流層電波主要的傳播機制 2
1-3 數種電波傳播模式的認識 3
1-4 拋物線( Parabolic Equation )傳播模式 3
1-4.1 拋物線方程式( PE )傳播模式的導入 4
1-4.2 拋物線方程式( PE )傳播模式的優點 4
1-4.3 拋物線方程式( PE )傳播模式的缺點 5
1-5 研究目的 6
第二章 拋物線方程式( PE )傳播模式理論 8
2-1 拋物線方程式的推導 8
2-1.1 假設條件式所蘊涵的物理意義 9
2-2 分離步階( Split-Step )演算法 10
2-3 考慮大氣折射係數變化的拋物線方程式 12
2-4 考慮地形高低起伏的拋物線方程式 13
第三章 無雨(Clear Air)大氣環境之傳播效應 18
3-1 等效地球半徑因子( K_Factor ) 18
3-2 電波射線彎曲( Ray_Bending )效應 20
3-3 無線電波管( Ducting )傳播效應 24
3-3.1 無線電波管的認識 24
3-3.2 無線電波管的主要類型 25
3-3.3 無線電波管厚度和陷補電波頻率的關係 27
3-3.4 無線電波管效應的實例呈現 28
第四章 南臺灣地區最佳適用K值 43
4-1 中山大學場強量測路線說明 43
4-2 求最佳K值的計算方式 44
4-3 實測值及量測值之比較 48
4-4 南臺灣地區最佳適用K值探討 49
第五章 應用於對流層大氣對廣播干擾之分析 63
5-1 模擬之廣播情況 63
5-2 不同廣播頻率的干擾情形 64
5-3 不同廣播電臺功率的干擾情形 64
5-4 南臺灣地區實際地形之干擾模擬 65
5-5 平坦地形上,波管傳播時之干擾模擬 65
5-6 不同K值,避免干擾(同頻、鄰頻)之電臺設立建
議間距 66
5-7 不同K值,波管傳播發生時,避免干擾(同頻)之
同類電臺設立建議間距所需之對應調整量 68
第六章 結論 81
6-1 本論文結論 81
6-2 對後續研究之建議 85

參考文獻 89
參考文獻 References
[1] NTIA, Spectrum Reallocation Report, NTIA 98-36, 1998
[2] 陳正改,「天氣與氣候學」,明文出版社,民國84年。
[3] 朱延祥,臺灣地區地面大氣折射率之特性分析與預測,交通部電信研究所報告彙編第14卷第3期,p321-340,1984
[4] 朱延祥,臺北地區地面大氣折射率之特性研究,交通部電信研究所報告彙編第14卷第2期,p191-200,1984
[5] 葉公節等,「建立台灣地區TV-band(VHF/UHF)電波傳播模式(I)、(II)、(III)」研究報告,中山大學電機系,民國84年7月,民國85年9月,民國87年1月。
[6] 陳建文,「以拋物線方程式之數值解探討電視訊號之傳播情形」大專生參與國科會專題研究成果報告,NSC 87-2815-C-110006-E,民國87年2月27日。
[7] D. E. Kerr, Propagation of Short Radio Waves, McGraw-Hill, 1951
[8] Deygout, “Multiple knife edge diffraction of microwave,” IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 14, pp. 480–489, 1966.
[9] M. Lebherz, W. Wiesbeck, “A versatile wave propagation model for the VHF/UHF range considering three-dimensional terrain,” IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 40, p1221–1131,1992.
[10] R. G. Kouyoumjian and P. H. Pathak,“A uniform geometrical theory of diffraction for an edge in a perfectly conducting surface, Proc. IEEE, vol. 62.,pp. 1448-1461, Nov. 1974
[11] J. R. Kuttler and G. D. Dockery, “Theoretical description of the parabolic approximation / Fourier split-step method of respresenting electromagnetic propagation in the troposphere, ” Radio Sci., pp. 381– 393, Mar–Apr. 1991.
[12] A.E.Barrios,“A terrain parabolic equation model for propagation in the troposphere,” IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 42, pp. 90– 98,1994.
[13] F. R. DiNapoli and R. L. Deavenport , “Numerical methods of underwater acoustic propagation,” in Ocean Acoustics, edited by J. A. DeSanto, Spring-Verlag, New York, 1977.
[14] F. D. Tappert., “The parabolic approximation method,” in Wave Propagation and Underwater Acoustics, Chap.5, edited by J. B.Keller and J. S. Papadakis, pp.224–287, Springer-Verlag, New York,1977.
[15] A. E. Barrios, “Parabolic equation modeling in horizontally inhomogeneous environments, ” IEEE Trans. Antenna Propagat., vol. 40, no. 7, pp. 791–797, July. 1992
[16] J. W. Cooley, P. A. W. Lewis, and P. D. Welch, The fastFouriertransform algorithm: Programming considerations in the calculation of sine, cosine, and Laplace transforms, J. Sound Vib., 12(3), 315337, 1970.
[17] M. P. M. Hall, Effects of the Troposphere on Radio Communication, Peter Peregrinus Ltd., 1979
[18] 黃鐘洺,「電波傳播」,聯經出版社,民國67年。
[19] 鄧財文,臺灣地區大氣折射率之特性分析,國立中央大學大氣物理研究所碩士論文,民國75年。
[20] 江筆,臺灣地區對流層折射率的變化及其對傳輸損失的影響,國立臺灣電機工程學研究所碩士論文,民國81年。
[21] 金耀輝,「中國電機工程師手冊第十六篇-電信工程」,中國電機工程師學會,民國80年。
[22] G.Brussaard, Atomospheric Modelling and Millimetre Wave Propagation, Chapman & Hall, 1995.
[23] Adolf J. Giger, Low-Angle Microwave Propagation : Physics and Modeling, Artech House, 1991.
[24] J.D. Parsons, The Mobile Radio Propagation Channel, NewYork, 1992.
[25] Roger L.Freeman, Radio SystemDesign for Telecommunications, 2nd ed., Wiley, 1997.
[26] Fraidoon Mazda, Principles of Radio Communication, A division of Reed Educational and Professional Ltd, 1996.
[27] 許舜清,臺灣地區大氣導管現象特性研究,國立中央大學太空科研究所碩士論文,民國84年。
[28] User’s Manual for Advanced Refractive Effects Prediction Version2.0, Space and Naval Warfare System Center, San Diego, 2000.
[29] 陳建文,林根煌「使用PE方法處理大氣對流層對陸地VHF/UHF廣播干擾的影響」臺灣電磁相容研討會會議論文,民國88年10月。
[30] FCC Part73, Radio Broadcast Services, October,1996.
[31] K. Vlachos, “A wide angle split-step parabolic equation model for prop-agation predictions over terrain,” M.S.E.E. thesis, Naval Postgraduate School, Monterey, CA, Mar. 1996.
[32] J-K Lee, “Radiowave propagation over an irregular terrain using the parabolic equation method in a curvilinear coordinate system,” M.S.E.E. thesis, Naval Postgraduate School, Monterey, CA, Mar. 1995.

電子全文 Fulltext
本電子全文僅授權使用者為學術研究之目的,進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。請遵守中華民國著作權法之相關規定,切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送,以免觸法。
論文使用權限 Thesis access permission:校內校外完全公開 unrestricted
開放時間 Available:
校內 Campus: 已公開 available
校外 Off-campus: 已公開 available


紙本論文 Printed copies
紙本論文的公開資訊在102學年度以後相對較為完整。如果需要查詢101學年度以前的紙本論文公開資訊,請聯繫圖資處紙本論文服務櫃台。如有不便之處敬請見諒。
開放時間 available 已公開 available

QR Code