国防科技著作精品译从：星地电波传播（第2版） [Satellite-to-ground radiowave propagation （2nd edition）] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] J.E.Allnutt 著，吴岭 译，朱宏权，弓树宏 校

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• 无线电波传播
• 卫星通信
• 电磁波传播
• 无线电工程
• 国防科技
• 通信工程
• 信号传播
• 大气电磁波
• 电波传播模型
• 无线通信

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118106862

版次：1

商品编码：12235936

包装：精装

丛书名： 国防科技著作精品译丛

外文名称：Satellite-to-ground radiowave propagation （2nd edition）

开本：16开

出版时间：2017-02-01

用纸：胶版纸

页数：642

内容简介

　　十多年来，随着毫米波卫星通信以及空间激光通信等技术的兴起，星地电波传播理论和技术有了新的发展。J.E.奥尔纳特著的这本《星地电波传播（第2版）》针对卫星通信系统的星一地链路，介绍了电波传播领域的技术理论和新的研究成果。
　　全书共分为8章，第1章是无线电波星地通信的基本理论；第2章至第5章分别介绍了电波传播的电离层效应、晴空效应、衰减效应和去极化效应这四种典型效应；第6章讲述了用于移动卫星业务的电波传播效应；第7章单独介绍了光通信效应；第8章讨论了信号传播损伤恢复技术。
　　《国防科技著作精品译从：星地电波传播（第2版）》选材广泛，内容翔实，突出了技术实现和工程应用，适用于从事卫星通信、电波传播研究工作的工程技术人员和研究生阅读、参考，也可以作为高等院校有关专业的教学参考书。

内页插图

目录

第1章 地空无线通信
第2章 电离层效应
第3章 睛空大气的影响
第4章 衰减效应
第5章 去极化效应
第6章 移动卫星业务传播效应
第7章 光通信传播效应
第8章 信号传播损伤的恢复技术
附录

前言/序言

　　自1989年本书的第1版出版后，卫星通信领域发生了巨大变化。国际通信卫星机构（INTELSAT）作为一个曾经由140个国家共同参加的国际组织，已经与它最好的竞争者PanAmSat合并组成了世界上最大的卫星通信公司。基于卫星的商业通信已经普遍实现数字化，仅留下极少量的模拟链路还在使用。目前，超宽带陆地光纤已经连接了地球上的主要社区，因此，商业通信卫星已经成功地进入了各种不同的市场。它们提供了覆盖全球的广播电视业务、因特网线路备份业务、VSAT业务，以及所有支持国际电信联盟（ITU）区域的卫星移动通信业务。更重要的是，最近的两项创新技术将会完全改变现有的商用和军用的卫星通信行业，它们将会是21世纪的转折点。
　　第一项创新来自于2009年11月发射的下一代INTELSAT14卫星。与前几代卫星不同的是，这颗卫星的有效载荷中包含了一个由思科公司提供的因特网路由器，这个空间因特网路由器（lnternet Routerin Space，IRIS）构成了一个独特的多用途星上处理载荷。到目前为止，IRIS的测试结果良好，这意味着IRIS技术很可能在未来的商用和军用卫星系统中发挥重要作用。
　　卫星通信的第二项创新以军事应用为初始目标，但主要应用到了商业市场。它包括利用星间链路（Inter-satellite Links，ISL）和星上路由器（类似于IRIS）对在轨卫星进行组网使其形成一个卫星群。群中的各卫星可以相距很近（若干千米），也可以相隔很远（出于军事用途，如50km）从而规避意外事件或者敌方恶意攻击（如导弹发射）的威胁。这些卫星群在低轨、中轨、高轨都可以运行。组成群的单颗卫星尺寸通常会小于它所替代的常规卫星，因此卫星集群主要具有两个优势：一是，可以使用较小的火箭完成卫星发射，这将会带动小推力火箭（小于传统的阿丽亚娜五号等级的火箭）在商业市场的发展；二是，可以在不同时间发射构成群有效载荷的不同部件以更好地适应市场需求。2010年初，轨道科学受美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）委托展开了卫星群概念的研究。
　　与此同时，复合载荷（由多个用户操控的负载集合）技术也在商用通信卫星行业引起了一场技术革新。INTELSAT22卫星就是其中之一，它本身携带了澳大利亚军方使用的超高频（UHF）载荷，同时也可以很方便地通过ISL与其他处于合适位置的商用载荷卫星形成卫星集群。
　　从表面上看，上述卫星通信的技术概念似乎与本书的星地电波传播内容相去甚远，但实际上，以上提及的每一项新技术的实现都要依赖于一个高性能、高可用性的星地传输链路，这个链路必然要穿过大气层，而这正是本书的核心研究内容。
　　另外．本书第2版与第1版之间相隔了20多年，这就为本版的成稿带来了新的难题：第2版中究竟应该保留第1版的哪些内容，又应该增加哪些新内容。通常，一本书的前后版本之间仅相隔5年左右，而本书的版本之间足足跨越了卫星通信工程的一个时代。因此，决定保留第1版中诸多历史性介绍的内容，例如，4GHz链路的电离层闪烁是如何被发现的，漂移卫星怎样旁证了低仰角衰落现象，冰晶去极化现象为什么是一个重要发现（更具体地说，’如何被证明该现象应独立于雨去极化而单独存在），为什么天线极化纯度低会降低上行链路和下行链路去极化的相关性；各种传播模型是如何从提出概念到通过验证测试的；以及其他许多能帮助理解特殊现象的历史内容。
　　在本书第1版的行文过程中，我曾坚持了一些个人观点，随着时间的推移，这些观点依然存在并被广泛地证实。我认为，本书的核心应该是研究针对地球同步卫星的传播，因为地球同步轨道仍然是卫星系统中效益最大的轨道。虽然与地球同步卫星的固定通信业务相比，低中轨地球卫星、卫星集群以及深空探测器还有着不同的技术难题，但它们都有一个共同之处，那就是它们的信号必须穿过地球大气。

星地电波传播（第2版） 内容简介 《星地电波传播（第2版）》作为“国防科技著作精品译丛”的重要一员，是一部深入探讨卫星与地面系统之间电波传播规律的权威著作。本书是该领域研究的经典之作，经过全面修订和更新，融入了近十年来在卫星通信、导航、遥感以及空间探索等领域取得的最新理论成果和实践经验。本书以其严谨的科学体系、详实的数据分析以及前瞻性的研究视角，为广大从事通信工程、空间科学、电子工程、大气物理等相关领域的科研人员、工程师、技术专家以及高等院校师生提供了宝贵的研究和参考资料。 本书的出版，旨在填补当前星地电波传播研究领域在理论深度、应用广度和技术前沿性方面的不足。随着全球卫星通信网络的不断扩展，新一代导航系统的部署，以及对地观测和空间探索任务的日益频繁，对星地间电波传播特性的准确理解和精确建模变得至关重要。任何传播环境中的细微变化，都可能对信号的可靠性、系统的性能乃至任务的成败产生决定性的影响。本书正是为了应对这些挑战而生，它系统地梳理了从基础理论到前沿应用的脉络，力求为读者构建一个全面、深入、实用的知识体系。 核心内容深度解析 《星地电波传播（第2版）》在内容编排上，遵循了从基础概念到复杂模型，再到实际应用与未来趋势的逻辑顺序，力求让不同层次的读者都能有所收获。 第一部分：基础理论与模型 本书的开篇，系统回顾了电磁波传播的基本原理，并特别强调了在星地传播场景下的特殊性。这包括： 电磁波的产生与传播特性： 详细阐述了电磁波的产生机制、频谱划分，以及在真空中的传播行为。在此基础上，引出了在不同介质中传播时所遵循的规律，如反射、折射、衍射、散射等基本现象。 大气层对电波传播的影响： 这是星地电波传播研究的核心挑战之一。本书对地球大气层的结构、组成及其对电波的影响进行了细致的分析。 电离层传播： 重点分析了电离层对无线电波的吸收、反射、折射以及多径效应。详细讲解了不同频率范围的电波（如HF, VHF, UHF, L波段等）在电离层中的传播特性，以及电离层闪烁、吸收衰减等对信号质量的影响。特别对电离层不对称性、层结特性、日夜变化、季节变化以及太阳活动周期的影响进行了深入探讨，并给出了相应的传播模型，例如IRI（International Reference Ionosphere）模型、Bent模型等。 对流层传播： 详述了对流层（包括低层大气、对流层和同温层）中的水汽、氧气、雨、雪、雾、云等对电波的衰减、吸收、散射和折射作用。详细分析了雨衰、云衰、大气气体吸收等对不同频段电波的影响，特别是微波和毫米波频段。本书介绍了经典的对流层传播模型，如ITU-R推荐模型，并探讨了地理位置、气候条件、地形地貌等因素对对流层传播的影响。 大气折射与信道特性： 深入研究了大气折射现象，它会导致视线传播角度的偏差，影响卫星的跟踪精度和信号的到达角度。同时，详细分析了星地传播信道的统计特性，包括多径效应、多普勒效应、相干时间、相干带宽等，为系统设计和信号处理提供依据。 空间环境对电波传播的影响： 除了地球大气层，本书还探讨了更广阔空间环境的影响。 空间等离子体效应： 分析了太阳风、行星际等离子体以及星际介质对电波传播的影响，尽管这部分内容在传统的星地传播研究中占比较小，但对于深空探测任务和高频段通信至关重要。 电磁干扰与噪声： 探讨了来自太阳活动、人造卫星、地面雷达、其他通信系统等多种源的电磁干扰和噪声，以及它们对信号接收的潜在影响。 第二部分：传播建模与仿真技术 基于扎实的基础理论，本书系统介绍了用于分析和预测星地电波传播的各种模型和仿真技术： 确定性传播模型： 详细讲解了如何基于物理定律构建确定性模型，例如几何光学法、物理光学法、射线追踪法等，用于分析反射、折射、衍射等基本传播现象。 统计学传播模型： 介绍了如何利用统计学方法描述传播信道的不确定性和随机性，例如Rice分布、Rayleigh分布、Nakagami-m分布等，用于建模雨衰、多径衰落等。 混合模型与智能模型： 探讨了如何结合确定性模型和统计学模型的优点，以及利用机器学习、人工智能等新兴技术构建更精确、适应性更强的传播模型。 仿真技术与工具： 介绍了常用的电波传播仿真软件和平台，如MATLAB、HFSS、CST等，并提供了具体的仿真实例，指导读者如何利用这些工具对复杂传播场景进行建模和分析。 实测数据分析与模型验证： 强调了实测数据在模型验证和修正中的重要性，介绍了数据采集、处理和分析的方法，以及如何将实测结果与模型预测进行对比，评估模型的准确性。 第三部分：实际应用与工程挑战 本书将理论知识与实际应用紧密结合，深入探讨了星地电波传播在各个领域的应用以及面临的工程挑战： 卫星通信系统： 固定卫星通信： 分析了Ku、Ka等频段在不同气候条件下（如雨衰）的传播特性，以及多径效应对信号稳定性的影响。 移动卫星通信： 重点探讨了车辆、船舶、航空器以及个人终端在运动过程中面临的信号衰落、遮挡、多普勒频移等问题，以及相应的传播模型和抗衰落技术。 甚高频（VHF）和特高频（UHF）通信： 分析了在低频段，电离层和对流层对这些频段通信的影响，特别是在近地轨道卫星和中继卫星通信中的应用。 卫星导航系统（GNSS）： 多径效应与信号完整性： 详细分析了GNSS信号在城市峡谷、森林、室内等复杂环境中遭受的多径反射和散射，以及它们对定位精度和可用性的影响。 电离层延迟效应： 深入研究了电离层对GNSS信号传播延迟的影响，并介绍了各种电离层延迟改正模型（如单层模型、双层模型、全球电离层模型等）和技术。 信号干扰与欺骗： 探讨了GNSS信号易受到的干扰（如同频干扰、杂散信号）和欺骗攻击，以及相应的探测与抗干扰技术。 卫星遥感与测绘： 雷达遥感： 分析了星载雷达（如SAR）信号穿透云层、雨层的能力，以及地表散射特性对回波信号的影响。 光学遥感： 探讨了大气湍流、水汽吸收等对可见光和红外遥感图像质量的影响。 深空探测与空间科学： 远距离通信： 分析了信号在远距离空间中的传播损耗、散射效应，以及多普勒效应带来的挑战。 探测器与目标间的通信： 探讨了探测器在穿越行星大气层或在特殊空间环境中进行通信时所面临的传播障碍。 新兴应用： 低轨卫星星座（LEO Constellations）： 探讨了大规模低轨卫星星座在密集部署时，卫星间链路（Inter-Satellite Links, ISLs）和星地链路的传播特性，以及对网络可靠性的影响。 高通量卫星（HTS）与毫米波通信： 分析了毫米波和太赫兹频段在星地通信中的应用潜力，以及其在雨衰、气体吸收等方面的特殊传播挑战。 量子通信： 探讨了在星地量子通信中，光信号在空间和大气中的传播损耗、散射以及环境因素的影响。 第四部分：未来发展趋势与前沿研究 《星地电波传播（第2版）》的最后部分，展望了该领域的未来发展方向，为研究者提供了新的研究思路： 自适应传播模型： 探索开发能够实时感知和适应环境变化的智能传播模型。 集成通信、导航与感知（Integrated Sensing and Communication, ISAC）： 研究星地链路在提供通信服务的同时，如何兼顾感知和探测能力。 人工智能在传播建模中的深化应用： 进一步探索深度学习、强化学习等AI技术在复杂传播场景建模、预测与优化中的潜力。 高频段（毫米波、太赫兹）传播特性的深入研究： 随着对带宽需求的不断增加，高频段的应用将愈发广泛，对这些频段精确传播模型的建立是关键。 恶劣环境下的鲁棒传播技术： 针对电离层风暴、强降雨、沙尘暴等极端天气或空间事件，研究更鲁棒的传播技术和系统设计。 电磁兼容性与频谱管理： 随着星地系统数量的激增，星地间的电磁兼容性以及高效的频谱资源管理将成为重要议题。 本书的价值与特色 权威性与系统性： 本书汇集了该领域的权威专家和最新的研究成果，内容严谨，体系完整，覆盖了星地电波传播的方方面面。 理论与实践并重： 既有深厚的理论基础，又有详实的工程应用和案例分析，能够帮助读者将理论知识转化为实际问题解决方案。 前瞻性与创新性： 紧跟技术发展前沿，探讨了当前和未来星地通信面临的挑战与机遇。 更新与拓展： 第二版在内容上进行了全面的更新和拓展，增加了许多新兴领域的研究进展，使其更具时效性和指导意义。 面向读者广泛： 无论是专业研究人员，还是工程技术人员，亦或是高等院校学生，都能从中获得宝贵的知识和启发。 《星地电波传播（第2版）》不仅仅是一本教科书或参考书，它更是一座连接理论与实践、过去与未来的桥梁，为推动星地通信技术的发展和空间应用的拓展提供了坚实的理论支撑和技术指导。阅读本书，将有助于读者深刻理解星地电波传播的奥秘，掌握先进的建模与仿真技术，并能有效地应对在实际工程中遇到的各种挑战。

评分☆☆☆☆☆

我是一位刚开始接触卫星通信领域的学生，选择这本书作为入门读物，可以说是既有挑战性，又非常有成就感。一开始读的时候，确实觉得有些吃力，毕竟涉及到的数学工具和物理概念都比较专业。但是，当我慢慢深入下去，我开始体会到作者的用心良苦。书中循序渐进的讲解方式，从最基本的波传播原理，一步步过渡到复杂的信道模型，让我能够相对清晰地理解整个知识体系。每次读懂一个章节，都感觉自己的知识储备又上了一个台阶。我特别喜欢书中对各种传播损伤的分类和量化分析，这让我能够对实际系统中可能出现的信号衰减、干扰等问题有初步的认识。虽然有些章节的理解还需要借助其他资料，但这本书无疑为我打下了坚实的基础，让我对接下来的学习充满了信心。它就像一个导游，虽然带着我走过崎岖的山路，但最终让我看到了壮丽的风景。

评分☆☆☆☆☆

这本书的印刷质量和排版都相当不错，纸张的触感很好，文字清晰，图片和公式的展示也十分规整，这对于一本需要大量阅读和查阅的专业书籍来说，是非常重要的。封面设计虽然简洁，但透露出一种严谨、专业的学术气息，符合其“国防科技著作精品译丛”的定位。内容上，我认为它在学术研究和工程实践之间找到了一个很好的平衡点。一方面，它深入剖析了星地电波传播的物理机理，为理论研究提供了坚实的基础；另一方面，它也提供了许多实用的模型和算法，能够直接应用于卫星通信系统的设计和优化。我曾尝试利用书中的某些传播模型来仿真一个小型通信链路，结果发现仿真结果与实际测试数据有较高的吻合度，这充分证明了书中模型的有效性。这本书的价值，体现在它不仅能提升理论认知，更能指导实际工程应用，是值得反复推敲的案头必备。

评分☆☆☆☆☆

这本书我看了大概一半，总体感觉是一本非常有分量的著作。它的理论深度是毋庸置疑的，很多地方的推导都非常严谨，对于我这种想深入理解星地电波传播原理的人来说，非常有帮助。特别是关于电离层、对流层等传播媒介的详细分析，以及各种衰减机制的量化模型，都做得相当到位。虽然有些公式我需要花点时间去理解，但这正是这类专业书籍的魅力所在，它提供了扎实的学术基础。我印象比较深刻的是关于多径效应和瑞利衰落的章节，里面给出的分析方法和仿真思路，让我在思考实际场景中的信号稳定性问题时，有了更清晰的思路。这本书的参考文献也十分丰富，对于想要进一步拓展研究方向的读者，无疑是一份宝贵的资源库。虽然我还没有完全读完，但就目前阅读的章节而言，它绝对是我在专业领域里遇到过的最值得反复研读的文献之一。它填补了我在这方面知识体系中的一些空白，并且以一种系统性的方式将零散的知识点串联起来，形成了一个完整的知识图谱。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在卫星通信领域工作多年的工程师，我拿到这本书的第二版，立刻就被它的全面性所吸引。第一版我也有幸拜读过，这次的更新内容，尤其是关于新一代卫星系统（如低轨星座）的传播特性分析，让我耳目一新。作者在书中对这些新兴技术带来的挑战，例如更复杂的信号路径、更快的 Doppler 效应变化，以及对不同频段（Ka、Ku 频段等）传播特性的深入探讨，都做了详实的阐述。书中的图表和案例分析也非常具有指导意义，它们将抽象的理论知识具象化，帮助我更好地理解复杂的传播模型在实际应用中的体现。我尤其欣赏的是，书中不仅仅停留在理论层面，还触及了如何将这些理论应用于实际系统设计和性能评估，这对于我们工程技术人员来说，具有非常高的参考价值。我希望后续能够有更多类似这样的著作，能够将前沿的科研成果以如此清晰、系统的方式呈现出来，为行业发展提供坚实的技术支撑。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对前沿科技抱有浓厚兴趣的读者，虽然我的专业背景并非直接与卫星通信相关，但这本书的选题深度和广度深深吸引了我。它以一种非常系统的方式，将我们日常生活越来越离不开的卫星通信背后的科学原理，以一种严谨且易于理解（相对而言）的方式呈现出来。我印象最深刻的是关于电磁波在不同介质中传播的物理过程的描述，以及各种影响传播效率的因素的详细分析。书中对于天线、信道衰落、多普勒效应等概念的解释，虽然专业性较强，但作者通过恰当的比喻和类比，让非专业读者也能从中获得一些启发。这本书让我对我们头顶上那些无形但至关重要的通信网络有了更深层次的认识，也更加理解了技术背后所付出的努力和智慧。它是一扇窗，让我窥见了支撑现代科技进步的那些基础而又精妙的科学研究。