多普勒频移

所谓多普勒效应就是当发射源与接收体之间存在相对运动时，接收体接收的发射源发射信息的频率与发射源发射信息频率不相同，这种现象称为多普勒效应，接收频率与发射频率之差称为多普勒频移。声音的传播也存在多普勒效应，当声源与接收体之间有相对运动时，接收体接收的声波频率f'与声源频率f存在多普勒频移Δf(dopplershift)即Δf=f'-f当接收体与声源相互靠近时，接收频率f'大于发射频率f即：Δf0当接收体与声源相互远离时，接收频率f'小于发射频率即：Δf0可以证明若接收体与声源相互靠近或相互远离的速度为v，声速为c，则接收体接收声波的多普勒频率为：f'=f·(c+-v1)/(c-+v2)括号中分子和分母的加、减运算分别为“接近”和“远离”之意。多普勒频移最基本的计算公式是：例如在一个运动速度为100km/h的列车上，使用GSM900MHz的手机进行通话，假设发射频率为900MHz，则最大的多普勒频移为fm=100000/3600/300*900*1=83Hz，此时列车移动的方向与无线电波发射的方向一致。如果列车运动的方向与发射方向成90°角，则无多普勒频移，夹角在两者之间时，为0~83Hz的范围值。如列车移动方向与无线电波发射的方向相反或呈90°~180°角，则频移为负值，范围为-83Hz~0。无线通话中频率误差的标准一般为0.05ppm，即百万分之0.05，则900MHz允许的频率误差为900*0.05=45Hz。多普勒频移当移动台以恒定的速率v在长度为d，端点为X和Y的路径上运动时收到来自远端源S发出的信号，如下图所示。多普勒效应示意图无线电波从源S出发，在X点与Y点分别被移动台接收时所走的路径差为：由于路径差造成的接收信号相位变化值为：由此可得出频率变化值，即多普勒频移为：由此可知，多普勒频移与移动台运动速度及移动台运动方向以及无线电波入射方向之间的夹角有关。若移动台朝向入射波方向移动，则多普勒频移为正，导致接收频率上升。若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负，接收频率下降。信号经不同方向传播，其多径分量造成接收机的多普勒扩散，因而增加了信号带宽。