多径传播

沿两个或多个路径到达接收机天线的传播现象

多径传播是从发射机天线发射的无线电波（信号），沿两个或多个路径到达接收机天线的传播现象。

简介

多径传播是从发射机天线发射的无线电波（信号），沿两个或多个路径到达接收机天线的传播现象。

无线电波是一种电磁波，其传播的主要方式是空间波，即直射波、反射波、折射波、绕射波以及它们的合成波。当无线电波遇到物体时，产生反射、折射和散射，而在电波传播的过程中会遇到不同的物体，因而会产生不同的反射、折射和散射，所以在任何一个接受点上均可能收到来自不同路径的同源电磁波，这就是多径传播。

接收端接收到的信号是直达波和多个反射波的合成。由于大气折射是随时间变化的，传播路径差也会随时间和地形地物而变化。那么多径信号如果同相，则相加；如果反相，则抵消。由此造成接收端信号的幅度变化，称为衰落。由于这种衰落是由多径引起的，因此称之为多径衰落。

在FM（调频）无线电广播中，在发射台和接收机之间，信号出现了二个或更多个的传播途径的情况。多径传播效应是由于大型建筑物或山脉反射信号所引起的。接收天线将会收到直达信号和经反射而有延迟的信号。多径效应会产生失真，在收看电视节目时，多径传播效应便会让图像出现“重影”。

国内外研究现状

国外研究

在雷达跟踪中，对多径传播的认识几乎与对该学科本身的认识一样早。在过去的几十年里，国外许多研究人员对多路径问题进行了大量研究，并取得了不少科研成果。早在五十年代，人们己经开始注意雷达的多路径效应。六十年代至七十年代中期，对雷达的低空问题研究达到了高潮。这期间人们建立了多路径效应的镜面反射模型、漫反射模型，并提出了多种抑制多路径影响的方法。七十年代中期以后，漫反射模型得到进一步改进。

Beckman-Spizzichin作为早期的研究者，提出了适用于远场粗糙面漫反射的经典理论，假设表面高度起伏服从均值为零的高斯分布，并且高度分布的自相关函数也服从高斯分布，统计独立。在这样的表面上，他们提出了闪烁表面的理论，认为闪烁表面内的反射波才能到达雷达天线，不考虑小面元之间的遮蔽效应。

Barton. D. K.主要分析了雷达低空目标跟踪时由于粗糙反射面的漫反射所产生的雷达测量误差。他指出这时目标回波在雷达测量坐标上不是唯一的，而是按照一定的功率分布函数分布的(通常是莱斯分布)，相应地，雷达量测也是各坐标上按一定概率分布的随机值。当目标与镜像相对雷达的夹角和反射系数幅度达到一定条件时，镜面反射在总反射中所占的分量加大，导致接收目标信号的功率多路径衰落，这时需要单独考虑这一因素。

在单脉冲比幅测角体制下，针对如何抑制多路径效应，早期的W. D. White针对镜面反射造成的多路径干扰，提出用最大似然法估测俯仰角的测量。九十年代初，Bruder指出雷达在平坦反射面上由于镜面反射而出现固定偏差，Bar-Shalom. Y, Sinha. A和Daeipour.E对单脉冲下比幅的多路径效应进行了系统了研究，分别设法用最大似然法和交互多模法来抑制多路径干扰，实现低仰角下的目标跟踪。并且Daeipour. E针对 Bruder指出的在单脉冲比幅测角系统中的由镜面反射而出现的固定偏差，提出偏差补偿算法。

美国航空学和太空航空学研究机构(AIAA), D. Bucco, Yiding Hu等人在雷达制导导弹的前提下，总结了己有的各种多路径信号模型，并对不同的模型进行了比较，给出了在不同实际情形下的模型的适用程度。

国内研究

国内对低空多路径的研究始于七十年代末、八十年代初。十四所、西安导航技术研究所、西安电子科技大学、成都电子科技大学、国防科技大学等研究单位分别结合不同的方法讨论了多路径的抑制。

国内中国电波研究所张瑜、李玲玲等人给出了镜面反射和漫反射引起的多路径效应的代表性模型，以及考虑表面粗糙度、遮蔽效应等影响的修正粗糙面散射模型。北京航空航天大学的段世忠、周萌清等人对于平整和起伏的地面或海面，分别给出了一种基于多反射点复杂目标的多路径回波的时域复包络波形数字仿真模型。中国航天科工集团公司二院所施贵宁、陈军文等对于半主动式多普勒导弹低空多路径效应给出了一个完整的仿真模型，它包括雷达天线模型、地面散射模型和目标模型三大部分，针对不同的目标航迹、导弹航迹和地物类型，通过它们的几何关系和散射关系结合起来。复旦大学李彦佐、金亚秋采用一种海面起伏双尺度近似模型进行多路径海杂波频谱的数值模拟，通过谱拟合模拟时变随机粗糙海面，计算收发高度和间距给定条件下海面多路径有效散射面积，计算接收点电场强度、雷达双站散射系数以及接收点功率谱密度海杂波频谱刀。另外北航的党群等人采用闭环跟踪法计算仰角误差，并利用改进的小平面法计算电磁波在起伏地海面上的漫反射，经过实际计算表明，可以较为实际地模拟导引头在跟踪低空目标时的仰角跟踪误差，并使计算时间大大减小。国防科大杨世海详细研究了相控阵跟踪系统中多路径的消除技术，根据实际的情形提出了对复角法、复单脉冲比和联合相对相位的动态偏差补偿法等经典的单脉冲测角多路径抑制算法的改进方法。

多径效应

多径效应（multipath effect）：指电磁波经不同路径传播后，各分量场到达接收端时间不同，按各自相位相互叠加而造成干扰，使得原来的信号失真，或者产生错误。比如电磁波沿不同的两条路径传播，而两条路径的长度正好相差半个波长，那么两路信号到达终点时正好相互抵消了（波峰与波谷重合）。这种现象在以前看模拟信号电视的过程中经常会遇到，在看电视的时候如果信号较差，就会看到屏幕上出现重影，这是因为电视上的电子枪从左向右扫描时，用后到的信号在稍靠右的地方形成了虚像。因此，多径效应是衰落的重要成因。多径效应对于数字通信、雷达最佳检测等都有着十分严重的影响。

多径效应不仅是衰落的经常性成因，而且是限制传输带宽或传输速率的根本因素之一。在短波通信中，为保证电路在多径传输中的最大时延与最小时延差不大于某个规定值，工作频率要求不低于电路最高可用频率的某个百分数。这个百分数称为多径缩减因子，是确定电路最低可用频率的重要依据之一。对流层传播信道中的抗多径措施，通常有抑制地面反射、采用窄天线波束和分集接收等。

多径效应在不同条件会使传输信号发生平坦衰落、时间选择性衰落和频率选择性衰落，主要还是频率选择性衰落。

假设信号码元长度为T，第i条传输路径的信号时延与信号平均时延这差为△t,则二者的不同组合可产生三种不同的衰落现象。

〔1〕当信号码元长度T较小，且△t<

〔2〕当信号码元长度T较长，且△t<

〔3〕当信号码元长度T比较小，而△t比较大，且不满足△t<时间间隔内，引起码间干扰，因此，频率选择性衰落对于高速数据传输危害最大。

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