常见的障碍物有山丘和建筑物等。相关波段主要是超短波和微波波段。
障碍物绕射传播的参数为衰减和相移。其中主要的是绕射衰减,
分贝。式中
为接收点的绕射场强;
为相同距离上的自由空间场强。障碍物的绕射特性,与无线电波长
、障碍物高度
(从收、发点连线算起,向上为正)、障碍物顶部曲率半径
和绕射角
等有关。如果曲率半径不大,
,则障碍物可视为刃形(图1a)。绕射场强可按遮光板边缘的光学绕射理论(即菲涅耳-克希霍夫理论)计算,绕射衰减(单位为分贝)为:
…(1)
式中;
为第一菲涅耳区半径;
分别为发射点和接收点到障碍物的距离;
和
为菲涅耳积分。
的图像如图2。由图中看出,当
时,
,即绕射场强达到自由空间场强;
时,
。当
较大时,
。如果障碍物顶部曲率半径足够大,
,则障碍物可视为圆顶形(图1b)。对此须利用波动方程处理。作为一级近似,圆顶障碍物绕射衰减(单位为分贝)可以表示为:
…(2)
式中为菲涅耳-克希霍夫绕射分量:
…(3)
分别为发射点、接收点到障碍物上的视平点间的距离;
为发射点到接收点之间的距离。
为电波入射于曲面时发生的附加损耗:
…(4)
…(5)
为电波沿障碍物顶部曲面传播时产生的附加损耗:
…(6)
…(7)
对于多个障碍物的绕射现象,通常难于进行精确的理论计算。在工程上,常在单个障碍物的绕射计算基础上,用某些近似方法进行估算,或者通过实验进行测量。
在同样的光滑地球表面的电路上,有时出现障碍物时的绕射信号比没有障碍物时的绕射信号还强,这种现象称为障碍增益现象。原因是在球面绕射时,传播路径都在球面附近,所以沿途都遭受衰减;而在障碍物绕射时,传播路径离开地面,电波主要在障碍物顶部遭受衰减。特别当障碍物两侧电路上的地形对反射有利时,接收点还可能出现多条同相路径分量,从而使总的接收信号进一步加强。不仅如此,在远距离传播电路上,超短波和微波障碍物绕射信号还可能比相应的对流层散射信号强。因此,障碍物绕射是实用中值得重视的一种远距离传播方式。
在工程上,为了获得较高的绕射场强,必须适当地选择地形、收发点位置和天线高度。必要时还可在障碍物顶部外加金属板以改变电波方向,把一条电路变成两条视线电路的串联(无源中继);或者外加绕射体,用来改善障碍物绕射性能。绕射体有屏蔽型和介质型两种,前者用于阻挡接收场中的反相分量;后者则用来把接收场中的反相分量变成同相分量。