频谱管理与监测（第2版）

第1章 绪论 1

1.1 电磁频谱及其特性 1

1.1.1 电磁频谱 1

1.1.2 电磁频谱划分 2

1.1.3 电磁频谱特性 3

1.2 电磁空间与电磁环境 5

1.2.1 电磁空间 5

1.2.2 电磁环境 6

1.3 电磁频谱管理基本概念 9

1.3.1 电磁频谱管理的定义和特点 9

1.3.2 电磁频谱管理的主要内容 10

1.3.3 电磁频谱管理的地位和作用 11

1.4 电磁频谱管理发展历史 12

1.4.1 国外电磁频谱管理及其发展 12

1.4.2 我国电磁频谱管理发展历史 15

第2章 电波传播 18

2.1 地球大气层和电离层 18

2.1.1 大气层 18

2.1.2 电离层 19

2.2 电波传播方式 24

2.2.1 地波（地表面波）传播 24

2.2.2 天波传播 25

2.2.3 视距传播 26

2.2.4 散射传播 26

2.2.5 波导电波传播 26

2.2.6 各波段电波传播特性及代表性业务表 27

2.3 自由空间传播 29

2.3.1 自由空间传播时的场强及接收功率 29

2.3.2 自由空间传播损耗 30

2.4 地波传播及场强计算 30

2.4.1 地球表面的特性 31

2.4.2 地波沿平面地面传播时场强的计算 32

2.4.3 地波沿球形地面传播时场强的计算 33

2.4.4 地下和水下传播 36

2.5 天波传播及场强计算 39

2.5.1 电波在电离层中的传播 39

2.5.2 短波天波传播 42

2.5.3 中、长波天波场强计算 47

2.5.4 短波天波场强计算 48

2.6 视距传播及计算 49

2.6.1 视线距离 49

2.6.2 地形地貌对微波传播的影响 51

2.6.3 低空大气层对微波传播的影响 54

2.7 对流层散射的传播损耗计算 58

2.8 常用传播模型 59

2.8.1 传播模型的选择 60

2.8.2 奥村-哈塔（Okumura-Hata）模型 60

第3章 电磁频谱管理机构及法规标准 62

3.1 国际电信联盟 62

3.1.1 国际电信联盟成立发展 62

3.1.2 国际电信联盟组织结构 63

3.1.3 国际电联的宗旨与职能 64

3.1.4 国际频率登记 65

3.2 国家无线电管理机构 66

3.2.1 组织结构 66

3.2.2 主要职责 67

3.3 国际法规及建议 69

3.3.1 《无线电规则》 69

3.3.2 ITU-R建议 70

3.4 国家法规制度 71

3.4.1 《中华人民共和国无线电管理条例》 72

3.4.2 《中华人民共和国无线电频率划分规定》 72

3.4.3 《中华人民共和国无线电管制规定》 73

3.4.4 《业余无线电台管理办法》 74

3.5 技术标准 79

第4章 频率管理 82

4.1 频率划分 82

4.1.1 无线电业务 83

4.1.2 国际频率划分 86

4.1.3 我国频率划分 88

4.2 频率规划 91

4.2.1 频率规划的原则 91

4.2.2 频率规划的程序 92

4.2.3 频率规划的分类 93

4.2.4 频率规划的内容 94

4.3 频率分配 97

4.4 频率指配 100

4.4.1 频率指配方法 100

4.4.2 频率指配工作程序 104

4.4.3 频率指配的权限和要求 104

4.5 卫星轨道/频率资源管理 105

4.5.1 卫星轨道/频率资源管理的内容 105

4.5.2 国际电联的卫星网路运行规定 107

4.5.3 我国设置卫星网络空间电台管理规定 108

4.5.4 卫星网络空间电台执照 111

第5章 无线电台站设备管理 113

5.1 台站设置管理 113

5.1.1 台站设置审批权限 113

5.1.2 台站设置管理程序 114

5.1.3 电台执照 115

5.1.4 电磁兼容分析 116

5.2 台站使用管理 118

5.2.1 使用管理的主要内容 118

5.2.2 使用管理方法 119

5.2.3 使用管理要求 120

5.3 台站资料管理 121

5.3.1 数据库的作用 121

5.3.2 数据库的内容 121

5.3.3 资料管理的方法和要求 122

5.4 无线电设备管理 123

5.4.1 管理方法 123

5.4.2 型号核准 124

5.4.3 辐射电磁波的非无线电设备管理 127

第6章 常用参数的概念和计算 128

6.1 电磁波属性 128

6.2 分贝（dB）单位 129

6.3 增益G（或衰减L） 132

6.4 天线增益 132

6.5 天线因子 134

6.6 功率与功率密度 135 2100433B

本书全面介绍了频谱管理和频谱监测的基本理论知识和工程实践知识，详细阐述频谱管理的机构、法规，管理的内容、过程和方法，频谱监测测向定位的基本原理、系统设备组成分类，以及频谱监测和频谱检测的主要参数的测试原理、方法步骤和要求。

频谱光学频谱

模拟的自然光光谱图案光谱，全称为光学频谱，是复色光通过色散系统（如光栅、棱镜）进行分光后，依照光的频率（或波长）的大小顺次排列形成的图案。光谱中最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分，在这个频率范围内的电磁辐射被称作可见光。光谱并没有包含人类大脑视觉所能区别的所有颜色，譬如褐色和灰色。

原理

复色光中有着各种频率（或波长）的光，这些光在介质中有着不同的折射率。因此，当复色光通过具有一定几何外形的介质（如三棱镜）之后，频率不同的光线会因出射角的不同而发生色散现象，投映出连续的或不连续的彩色光带。

日光被三棱镜分色这个原理亦被应用于著名的太阳光的色散实验。太阳光呈现白色，当它通过三棱镜折射后，将形成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺次连续分布的彩色光谱，覆盖了大约在300~750THz的可见光区。历史上，这一实验由英国科学家艾萨克·牛顿爵士于1665年完成，使得人们第一次接触到了光的客观的和定量的特征。

光谱分类

1.按频率区域

在一些可见光谱的红端之外，存在着频率更低的红外线；同样，在紫端之外，则存在有频率更高的紫外线。对于红外线和紫外线，我们视神经的共振频率达不到这两个极限，所以红外线和紫外线都不能为肉眼所觉察，但可通过仪器加以记录。因此，除可见光谱，光谱还包括有红外光谱与紫外光谱。

2.按产生方式

按产生方式，光谱可分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱。

有的物体能自行发光，由它直接产生的光形成的光谱叫做发射光谱。

发射光谱可分为三种不同类别的光谱：线状光谱、带状光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子，由一些不连续的亮线组成；带状光谱主要产生于分子由一些密集的某个频率范围内的光组成；连续光谱则主要产生于白炽的固体、液体或高压气体受激发发射电磁辐射，由连续分布的一切频率的光组成。

太阳光光谱是典型的吸收光谱。因为太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时，太阳大气层中的各种原子会吸收某些频率的光而使产生的光谱出现暗线。在白光通过气体时，气体将从通过它的白光中吸收与其特征谱线频率相同的光，使白光形成的连续谱中出现暗线。此时，这种在连续光谱中某些频率的光被物质吸收后产生的光谱被称作吸收光谱。通常情况下，在吸收光谱中看到的特征谱线会少于线状光谱。

当光照射到物质上时，会发生非弹性散射，在散射光中除有与激发光频率相同的弹性成分（瑞利散射）外，还有比激发光频率高和低的成分，后一现象统称为拉曼效应。这种现象于1928年由印度科学家拉曼所发现，因此这种产生新频率的光的散射被称为拉曼散射，所产生的光谱被称为拉曼光谱或拉曼散射光谱。

3.按产生本质

按产生本质，光谱可分为分子光谱与原子光谱。

在分子中，电子态的能量比振动态的能量大50～100倍，而振动态的能量又比转动态的能量大50～100倍。因此在分子的电子态之间的跃迁中，总是伴随着振动跃迁和转动跃迁的，因而许多光谱线就密集在一起而形成分子光谱。因此，分子光谱又叫做带状光谱。

在原子中，当原子以某种方式从基态提升到较高的能态时，原子内部的能量增加了，这些多余的能量将被以光的形式发射出来，于是产生了原子的发射光谱，亦即原子光谱。因为这种原子能态的变化是非连续量子性的，所产生的光谱也由一些不连续的亮线所组成，所以原子光谱又被称作线状光谱。

频谱无线电频谱

无线电的频谱资源也称为频率资源，通常指长波、中波、短波、超短波和微波。一般指9KHz－3000GHz频率范围内发射无线电波的无线电频率的总称。无线电频率以Hz（赫兹）为单位，其表达方式为：

―― 3 000kHz以下（包括3 000kHz），以kHz(千赫兹)表示；

―― 3MHz以上至3 000MHz（包括3 000MHz），以MHz(兆赫兹)表示；

―― 3GHz以上至3 000GHz（包括3 000GHz），以GHz(吉赫兹)表示。

无线电频谱划分

频谱利用率定义为：

每小区每MHz支持的多少对用户同时打电话；而对于数据业务来讲，定义为每小区每MHz支持的最大传输速率。在这里，小区的频率复用系数f非常重要：f越低，则意味着每小区可选的频率自由度越大。在CDMA系统中，每个小区都可以重复使用同一频带(f=1)。在一个小区内对每个移动台的总干扰是同区内其他移动台干扰加上所有邻区内移动台干扰之和。