21-30电波传播篇(修改稿)
[教育]移动信道电波传播及无线链路计算
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图 2 - 6 反射波与直射波
不同界面的反射特性用反射系数R表征， 它定义为反射 波场强与入射波场强的比值， 可表示为
R=|R|e-jφ 式中， |R|为反射点上反射波场强与入射波场强的振幅 比， φ代表反射波相对于入射波的相移。
对于水平极化波和垂直极化波的反射系数Rh和Rv， 分别由下列公式计算：
图2 - 1 移动通信场强实测记录(f=160 MHz)
2.1.1 电波传播方式 现代移动通信已广泛使用150 MHz(VHF)、 450
MHz、 900 MHz(UHF)频段， 因此， 必须熟悉它们的 传播方式和特点。
发射机天线发出的无线电波， 通过不同的路径到 达接收机， 当频率f＞ 30 MHz时， 典型的传播通路如 图2 - 2所示。
经辐射后， 能量均匀地分布在以O点为球心， d为半径 的球面上。 已知球面的表面积为4πd2， 因此， 在球面 单位面积上的功率应为PT/4πd2。 若接收天线所能接收 的有效面积取为 A = λ2/4π， 则接收功率为
图 2 - 3 自由空间传播损耗
通常， 定义发射功率与接收功率的比值为传播损 耗。 所以， 自由空间传播损耗Lbs为
•由此可得到
•(2 - 6)
由路径差Δd引起的附加相移为
•式中， 2π/λ称为传播相移常数。 • 这时， 接收场强E可表示为
• (2 - 7) • (2 - 8)
2.2 移动通信环境中的电波传播特性
2.2.1 场强测试曲线显示的电波传播特性 1. 固定通信环境中的电波传播特性 固定无线通信的接收点测试的模拟信号的场强特
(2) 移动台以速度v运动， 周围无散射体。 由于移 动台的运动产生多普勒效应， 因此会引起接收信号电 平的起伏。 接收信号可表示为
电波传播与天线专业培养方案
电波传播与天线专业培养方案一、培养目标本专业贯彻落实党的教育方针，坚持立德树人，培养德、智、体、美全面发展，爱国进取、创新思辨、团队协作，厚基础、宽口径、精术业、通工程，掌握必备的自然科学基础知识和专业知识，具有良好的学习能力、实践能力、专业能力，身心健康，具有国际视野的行业骨干和引领者，特别是从事电波传播、天线设计与应用领域中的科学研究、应用开发、管理等方面工作的创新型人才，和具有持续发展和终身学习能力的高级专门人才。
通过3-5年实际工作的锻炼，期望达到如下目标：1.具备良好的社会责任感、职业道德水准和敬业精神，有意愿和能力服务国家和社会；2.能够独立承担复杂环境电波传播与天线等的科学研究、技术开发、设计和测试工作；3.具有较强的科研创新能力，成为科研院所及企事业单位的中坚力量和业务骨干；4.具备良好的团队协作精神，作为初级领导或者重要成员有效地发挥作用；5.具有广阔的国际视野，能够通过继续教育或其它学习途径更新电波传播或天线方面的核心知识和能力，部分毕业生通过研究生教育能够开展横跨不同学科领域的科学研究。
二、毕业要求1.工程知识：具有从事电波传播与天线应用领域工作所需的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能在分析和解决复杂电波传播与天线工程问题中加以利用。
2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达，并通过文献研究分析电波传播特性和发射与接收天线器件设计、传播路径控制与信号发射、接收等复杂工程问题。
3.设计/开发解决方案：具有针对微波工程领域中的复杂系统、部件、控制过程的设计与开发能力，能够在电波传播与天线设计环节中体现创新意识并考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。
4.研究：具有运用科学原理和科学方法，设计和实施复杂电波传播与天线工程领域实验的能力，能够对实验结果进行分析并通过信息综合得到合理有效的结论。
5.使用现代工具：在电波传播工程活动中，具有选择和运用天线技术、资源和信息工具进行工程实践的能力。
短波段无线电波的传播规律与短波无线电通信的频率选择及预测
短波段无线电波的传播规律与短波无线电通信的频率选择及预测一、引言：在无线电通信中，无线电发射机的天线辐射载有信息的电磁波，到达接收点无线电接收机的天线，要经过一段自然路径。
无线电波在自然环境中的传播主要有三个路径常用于无线电通信：视距传播、地波传播、天波传播。
不同波长的无线电波在以上三种传播路径中有不同的传播规律。
短波无线电波（2—30Mhz）的传播有不同于其它频段的特殊规律，只有透彻认识和运用其特殊规律，才能发挥短波无线电通信设备的应有效能，建立稳定可靠的通信联系，提高通信质量。
二、无线电波的传播路径：（1）视距传播：视距传播是指电波在发射天线与接受天线互相“看得见”的距离内的传播方式。
电波在靠近地面的低空大气层中以近似直线的路径传播(见图-1），在发射功率一定的情况下，其通信距离相当大的程度上取决于收发双方的天线高度，多用于超短波通信，本文不多作讨论。
（2）地波传播：地波是指沿地球表面传播的电波。
当电波沿地表传播时，在地表面产生感应电荷，这些电荷随着电波的前进而形成地电流。
由于大地有一定的电阻，电流流过时要消耗能量，形成地面对电波的吸收。
地电阻的大小与电波频率有关，频率越高，地的吸收越大。
因此，地波传播适宜于长波和中波作远距离广播和通信；小型短波电台采用这种方式只能进行几公里至几十公里的近距离通信。
地波是沿着地表面传播的，基本上不受气候条件的影响，因此信号稳定，这是地波传播的突出优点。
（3）天波传播：天波是指地面发出的经电离层折射返回地面的电波。
短波无线电台站可以较小的发射功率，不依赖任何地面系统利用天波路径独自建立数百公里甚至数千公里的通信联系，是为有别于其它通信方式的突出优势。
但是，电离层随昼夜、季节、年度而变化，导致天波传播状况依时间变化。
因此，依赖电离层反射所建立的短波无线电天波通信是不稳定、不可靠的（相对于其他传播路径而言）。
远程短波通信要求设备操作人员对短波波段无线电波的传播规律有深入的了解和较多的实践经验，并且依赖于通信各方的配合默契。
电波传播基础知识
电波传播基础知识无线电波传播（radio wave propagation）频率从几十赫（甚至更低）到30000千兆赫左右（波长从几万千米到0.1毫米左右）整个频谱范围内的电磁波，称为无线电波。
发射天线或自然源辐射的无线电波，通过介质或受到介质分界面的影响，而到达接收天线的过程，称为无线电波传播。
无线电波在介质或介质分界面的影响下，有被折射、反射、散射、绕射和吸收等现象。
接收点的无线电信号，也有衰减和干扰出现。
为了确定无线电系统的频率、功率、增益、灵敏度、信号噪声比和工作方式等，都需要对无线电波传播特性有所了解。
根据何种介质或何种介质分界面对电波传播产生主要的影响，可将常遇到的电波传播方式分为：（1）地波传播（电波传播主要受地球表面的影响）。
（2）对流层电波传播（电波传播主要受对流层影响）。
（3）电离层电波传播（电波传播主要受电离层影响）。
（4）地—电离层波导电波传播（电波传播主要受电离层下缘和地面的影响，此外还有埋地天线、地壳中电波传播、火箭喷焰、再入等离子体鞘套和核爆炸等影响）。
各种频段的无线电波的传播方式和特点及其应用，可见各有关词汇。
地波传播（propagation of ground wave）沿地球表面的无线电波的传播，称为地波传播。
其特点是信号比较稳定。
在讨论地波传播问题时，一般是将对流层视为均匀介质（有时认为对流层的折射指数垂直梯度为常数），电离层的影响不予考虑，而主要考虑地球表面对电波传播的影响。
半导电性地球表面的影响，一方面使地波的垂直方向电场强度远大于水平方向电场强度，并因在地面上产生感应电流，使地波有较大的衰减；另一方面，由于地球是椭球形，在视线距离以外，地波传播可以认为是围绕弧形地球面的绕射传播。
垂直偶极子所产生的地波垂直电场E通常表示为E=E0ν其中：E0为理想导电地面上的垂直电场，ν称为衰减因子，它是频率、距离和地面电参数的复杂函数。
一般说来，频率愈高，地面电导率愈低，地波随距离衰减就愈快。
第2章 移动通信信道的电波传播 2.1 VHF、UHF频段的电波传播特性2.2 阴 影 效 应2.3 移动信道的多径传播
• 2.1 VHF、UHF频段的电波传播特性 • 2.2 阴 影 效 应 • 2.3 移动信道的多径传播特性 • 2.4 多径衰落的时域特征和频域特征 • 2.5 电波传播损耗预测模型与中值路径损耗
预测
2.1 VHF、UHF频段 的电波传播特性
2.1.1 自由空间电波传播方式 2.1.2 视距传播的极限距离 2.1.3 绕射损耗 2.1.4 反射波
d0 3.57( hR (m) hT (m)) (km)
即视距取决于收、发天线的高度。天线架设越高，
视线距离越远。考虑空气不均匀性对电波传播轨迹的
影响，在标准大气折射情况下，等效地球半径
R=8500 km，可得修正后的视距传播的实际极限距
离 重点2
d0 4.12( hR (m) hT (m)) (km)
通过电场实测可以得到慢衰落的统计规 律。统计分析表明，接收信号的局部均值rlm 近似服从对数正态分布，其概率密度函数为
P(rlm )
1
e
rlm rlm
2 2
2π
式中， rlm 为整个测试区的平均值，即
rlm的期望值，取决于发射机功率、发射和接
收天线高度以及移动台与基站的距离。σ为标
准偏差，取决于测试区的地形地物、工作频率
慢衰落速率主要决定于传播环境，即移 动台周围地形，包括山丘起伏，建筑物的分 布与高度，街道走向，基站天线的位置与高 度，移动台行进速度等，而与频率无关。
慢衰落的深度，即接收信号电平变化的 幅度取决于信号频率与障碍物状况。频率较 高的信号比频率较低的信号容易穿透建筑物， 而频率较低的信号比频率较高的信号更具有 较强的绕射能力。
作业
W2-1，简述移动通信中电波传播的方式
移动通信电波传播理论与模型
Pr
Gt Gr 1
L
4 d
2
L dB
10 lg
4 d
2
(dB)
20 lg
4 d
(dB)
[L]dB 32.44 20 lg f0 20 lg d
f0 为工作频率，单位为MHz；
d 为收发天线之间的距离，单位为km。
18
2.3 基本电波传播机制
3
发射机天线发出的无线电波， 可依不同的 路径到达接收机，当频率f＞30 MHz时，典 型的传播通路如图所示。 沿路径①从发射 天线直接到达接收天线的电波称为直射波， 它是VHF和UHF频段的主要传播方式；沿 路径②的电波经过地面反射到达接收机， 称为地面反射波； 路径③的电波沿地球表 面传播， 称为地表面波。
28
绕射发生在当接收机和发射机之间的无线路径被 尖利边缘阻挡时，由阻挡表面产生的二次波散布于空 间，即波在传播的过程中，行进中的波前上的每一个 点，都可作为产生次级波的点源，这些次级波组合起 来形成传播方向上新的波前。另外，当发射机和接收 机之间不存在视距路径时（LOS，line of sight，指移 动台可以看见基站天线；NLOS，非视距是指移动台 看不见基站天线），围绕阻挡体也会产生波的弯曲。
34
图3 – 4 绕射损耗与余隙关系
35
散射发生在介质中存在小于波长的物体 并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大 时。散射波产生于粗糙表面、小物体或 其他不规则物体，反射能量由于散射而 散布于所有方向。
36
i
当入射角为 i 时，则表面平整度的参数高度为：
hm 8sini
如果表面上最大的突起高度小于 hm，认为该表面
短波段无线电波的传播规律与短波无线电通信的频率选择及预测
短波段无线电波的传播规律与短波无线电通信的频率选择及预测一、引言：在无线电通信中，无线电发射机的天线辐射载有信息的电磁波，到达接收点无线电接收机的天线，要经过一段自然路径。
无线电波在自然环境中的传播主要有三个路径常用于无线电通信：视距传播、地波传播、天波传播。
不同波长的无线电波在以上三种传播路径中有不同的传播规律。
短波无线电波（2—30Mhz）的传播有不同于其它频段的特殊规律，只有透彻认识和运用其特殊规律，才能发挥短波无线电通信设备的应有效能，建立稳定可靠的通信联系，提高通信质量。
二、无线电波的传播路径：（1）视距传播：视距传播是指电波在发射天线与接受天线互相“看得见”的距离内的传播方式。
电波在靠近地面的低空大气层中以近似直线的路径传播(见图-1），在发射功率一定的情况下，其通信距离相当大的程度上取决于收发双方的天线高度，多用于超短波通信，本文不多作讨论。
（2）地波传播：地波是指沿地球表面传播的电波。
当电波沿地表传播时，在地表面产生感应电荷，这些电荷随着电波的前进而形成地电流。
由于大地有一定的电阻，电流流过时要消耗能量，形成地面对电波的吸收。
地电阻的大小与电波频率有关，频率越高，地的吸收越大。
因此，地波传播适宜于长波和中波作远距离广播和通信；小型短波电台采用这种方式只能进行几公里至几十公里的近距离通信。
地波是沿着地表面传播的，基本上不受气候条件的影响，因此信号稳定，这是地波传播的突出优点。
（3）天波传播：天波是指地面发出的经电离层折射返回地面的电波。
短波无线电台站可以较小的发射功率，不依赖任何地面系统利用天波路径独自建立数百公里甚至数千公里的通信联系，是为有别于其它通信方式的突出优势。
但是，电离层随昼夜、季节、年度而变化，导致天波传播状况依时间变化。
因此，依赖电离层反射所建立的短波无线电天波通信是不稳定、不可靠的（相对于其他传播路径而言）。
远程短波通信要求设备操作人员对短波波段无线电波的传播规律有深入的了解和较多的实践经验，并且依赖于通信各方的配合默契。
【单元卷】部编版2022-2023学年小学四年级语文上册第二单元测试卷(二)含答案
部编版小学四年级（上）第二单元测试卷（二）语文（时间：90分钟满分：100分）班级：姓名：得分： .第一部分：积累运用(48分)一、读句子，根据拼音写字词。
(7分)1.大自然中存在许多奥秘——为什么爬山虎的叶子pū()得那么jūn yún()，没有chónɡ dié()起来的，也不留一点儿kònɡ xì()？蟋蟀为什么shèn zhònɡ()地xuǎn zé()zhù zhǐ()……你有兴趣yán jiū()这些问题吗？2.zhēnɡ()眼细看，靠近jīnɡ()和yè bǐnɡ()的地方，可以清晰地qiáo jiàn()传shū()营养液的xì xiǎo()的叶脉。
二、字词综合练习。
（15分）1.下列加点字的读音有误的一项是（）（1分）A.僵．硬（jiānɡ）依赖．（lài）船舶．（bó）屋檐．（yán）B.囚．犯（qiú）喧．闹（xuān）潜．水（qián）蝙．蝠（biān）C.气氛．（fèn）家雀．儿（què）画框．（kuànɡ）洋溢．（yì）D.锐．利（ruì）荧．屏（yínɡ）震撼．（hàn）杠．杆（ɡànɡ）2.下列生字中，属于左形右声的是（）（1分）A.唤B.氛C.苔D.获3.用“\”划掉括号里使用不正确的字。
（3分）（账帐）单（架驾）驶（坚竖）直（既即）使（政证）明苍（蝇绳）4.下列加点的词语使用正确的一项是（）（2分）A.他今天的表现有点儿让人出乎意料．．．．。
B.我们班获得了这次拔河比赛的冠军，老师不问青红皂白．．．．，奖励了我们一节自由活动课。
C.他很气愤地站在那里，呼风唤雨．．．．地吼道：“你们怎么能说话不算数呢？”D.我们在学习时，要不耻下问．．．．，有不懂的问题多向老师请教。
无线电波传播原理及主要传播模型
无线电波传播原理1无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析1.1 电磁场与电磁波基础1820年奥斯特电磁1831年法拉第磁电产生产生变化的电场磁场变化的磁场电场激发?电磁场理论麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出了著名的电磁场理论（经典电磁场理论），指出变化电场和变化磁场形成了统一的电磁场，预言电磁场能以波动的形式在空间传播，称为电磁波；并得到电磁波在真空中传播的速度等于光速，从而断定光在本质上就是一种电磁波。
后来，赫兹用振荡电路产生了电磁波，使麦克斯韦的学说得到了实验证明，为电学和光学奠定了统一的基础。
因此，麦克斯韦的经典电磁场理论是人类对电磁规律的历史性总结，是19世纪物理学发展的最辉煌成就，是物理学发展史上一个重要的里程碑。
电磁波的诞生赫兹----德国物理学家赫兹对人类伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在，发现了光电效应。
1888年，成了近代科学史上的一座里程碑。
开创了无线电电子技术的新纪元。
赫兹用各种实验，证明了不仅电磁波的性质和光波相同，而且传播速度也相同，并可发生反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，即电磁波服从一般波动所具有的一切规律。
如果空间的电场或磁场变化是周期性的，我们用周期和频率来描述变化快慢。
电磁场变化过程中产生的电磁波的频率等于电磁场的变化频率；电磁波在传播中从一种介质进入另一种介质时，其频率不会发生改变，但其传播速度会发生改变。
电磁波的应用从1888年赫兹用实验证明了电磁波的存在，1895年俄国科学家波波夫发明了第一个无线电报系统。
1914年语音通信成为可能。
1920年商业无线电广播开始使用。
20世纪30年代发明了雷达。
40年代雷达和通讯得到飞速发展，自50年代第一颗人造卫星上天，卫星通讯事业得到迅猛发展。
如今电磁波已在通讯、遥感、空间控测、军事应用、科学研究等诸多方面得到广泛的应用。
无线电通信的起源1897 年：马可尼完成无线通信试验——电报发收两端距离为18 海里试验是在固定站与一艘拖船之间进行的20 世纪初：两次世界大战导致无线通信蓬勃发展步话机、对讲机等1941 年美陆军就开始装备步话机短波波段，电子管电磁波分类-按传输方式电磁波分类-按传输方式电磁波分类-按波长电磁波分类-按波长各波段电磁波特点长波通信：沿地面传播，衰减小、穿透能力强 中波通信：地波传播及夜晚电离层反射传播 短波通信：天波传播，适合远距离传输超短波通信：直线传播，视距通信，广播电视、移动通信微波通信：工作频带宽，长距离接力通信第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析传播途径①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析1.3 无线传播环境•问题：移动通信比较固定通信有那些特殊性呢?•多径无线传播无线路径是一个很复杂的传播媒介•手机发射功率有限手机的发射功率客观限制了蜂窝小区的服务范围手机电池寿命和对人体危害决定了发射功率大小•频率资源有限带宽一定信道编码等占用额外频率资源频率需要被重复利用==> 产生同频干扰•用户行为的不确定性第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析无线信道分析在移动通信研究中的意义无线通信系统的信道十分复杂：9地理环境的复杂性和多样性9用户移动的随机性9多径传播无线信道是制约移动通信质量的主要因素无线信道是研究各种技术的主要推动力量无线信道的建模对于整个移动通信系统仿真的正确性和可靠性有着举足轻重的意义1.4 无线信道分析•无线信道中的损耗一般分为三个层次：—大尺度（又称路径损耗）【path loss】—中等尺度（阴影衰落、慢衰落）【shadowing】—小尺度衰落（快衰落）【fast fading】无线信道分析场强平均值随距离增加而衰减（路径损耗，大尺度衰落）•电磁波在空间传播的损耗场强中值呈慢速变化（慢衰落，阴影衰落，中等尺度衰落）•由地形地貌导致场强瞬时值呈快速变化（快衰落，小尺度衰落）•多径效应——由移动体周围的局部散射体引起的多径传播，表现为快衰落•多普勒效应——由移动体的运动引起，多径条件下引起频谱展宽三种衰落区别•大尺度衰落主要是路径损耗，可用自由空间传播模型来近似；其特点是：慢变，信道在很长时间内可以认为是恒定的，而且衰落的幅度很小。
“天线与电波传播”课程教学改革思考与探索
“天线与电波传播”课程教学改革思考与探索作者：吴华宁谢慧赵林潘丽冯慧婷来源：《中国新通信》2023年第21期摘要：“天線与电波传播”课程是电子信息类专业的一门基础课程，该课程具有较强的实践性和综合性，在通信、雷达等专业人才培养中发挥着非常重要的作用。
同时，该课程理论性强、概念多且非常抽象，被认为是一门“学生难学、老师难教”的课程。
基于此，本文对该课程的教学现状进行分析，并从教学内容、教学形式和考核方式三个方面进行改革和探索，致力于激发学生的学习动力，并增强教学效果。
关键词：天线；电波传播；教学改革一、引言天线是任何无线电子系统的重要组成部分，在整个系统中起到了能量转换的作用。
“天线与电波传播”课程是普通高等学校电子信息类专业的一门非常重要的专业基础课，也是通信、雷达、电子对抗等专业的必修课。
该课程以“高等数学”“场论”“电磁场与电磁波”等课程为先导，为“雷达原理”等专业背景课夯实理论基础，在高校人才培养体系中起着承上启下的作用。
课程内容主要分为两大部分，第一部分为天线的基本原理和各种典型天线的结构特点、辐射特性及应用；第二部分为电波传播，主要讲授不同传播方式的特点。
该课程理论性强，并且涉及大量公式、物理概念抽象，因此对学生的数学和物理功底要求较高，被普遍认为是一门“学生难学，老师难教”的课程。
如何让学生较好地学习并掌握本门课程的相关知识，教师作为整个知识传授过程中的引导者和课程的组织实施者，起着非常关键的作用。
通过近几年的“天线与电波传播”课程的教学实践，笔者认真思考并总结了在教学过程中出现的问题，并基于学生的学情和课程情况，积极探索课程教学方式方法的改革，以激发学生的学习热情，提高课程的教学质量和效果。
二、“天线与电波传播”课程教学存在的问题（一）教学内容与教学学时数的矛盾突出随着国家高等本科教学的改革和学科专业的优化调整，本科院校学生所学的课程总量普遍增加。
在总学时不变的情况下，大部分课程的学时数都进行了一定的压缩。
超短波电台概述：历史和发展
超短波电台概述：历史和发展超短波（Ultra Shortwave，简称USW）电台是一种广播通信设备，使用超短波频段进行无线传输。
它以其高频率、短波长和广覆盖的特点而闻名。
本文将从历史和发展的角度，对超短波电台进行概述。
超短波电台的历史可以追溯到20世纪初。
在那个时候，无线电技术正处于起步阶段，而广播通信的需求不断增长。
传统的长波和中波广播频率已经被占用，因此人们开始探索新的通信频段，以满足日益增长的需求。
超短波频段（30 MHz至300 MHz）因其良好的传播特性而成为研究重点。
1921年，一位美国无线电技术专家G. E. G. Halske首次提出了超短波通信的概念。
随后的几十年中，无线电技术的不断发展，使得超短波电台的使用逐渐普及。
在二战期间，超短波电台在军事通信中发挥了关键作用。
它们提供了更高的保密性和可靠性，成为战争中的重要工具。
20世纪50年代，超短波电台的广播应用开始兴起。
各国纷纷建立起超短波广播电台网络，传输各类新闻、音乐和娱乐节目。
此时，人们逐渐认识到超短波的优势，如高质量的音频传输、多信道选择和较小的设备体积等。
这些优点促使超短波广播成为主流媒体之一，并继续在广泛的领域中发展和应用。
随着技术的不断进步，超短波电台逐渐实现了数字化和卫星通信的整合。
传统的模拟广播让位于数字广播，提供更高的音质和更多的节目选择。
卫星通信的引入使得超短波电台的覆盖范围得到拓展，提供了更广泛的服务。
在现代社会中，超短波电台的应用已经广泛渗透到各个领域。
无线通信和应急广播是其中两个重要的应用之一。
超短波的高频传输特性使其成为无线电通信的理想选择，它在军事和公共安全领域扮演着关键角色。
例如，警察和消防部门使用超短波电台进行实时通信，以便更好地协调行动。
此外，超短波电台也在娱乐领域得到了广泛的应用。
音乐、电台节目、体育转播等项目通过超短波无线传输，覆盖范围大大增加。
人们可以随时随地收听自己喜爱的节目，不受地理限制。
第3章 移动通信的电波传播
3.2.1传播路径与信号衰落
30
同时，大气折射也会产生衰落，在气象条件发生变化时，大气介电常数垂 直梯度会发生缓慢的变化，这种变化会随着时间改变，因此是时间的函数。这 种由于大气折射率变化导致的衰落对电波传播的影响远小于由于障碍物产生的 阴影衰落。
而这些由阴影效应和气象条件引起的信号接收电平的变化，主要造成的结 果是接收电平的场强中值缓慢变化，因此称为慢衰落。慢衰落一般服从对数正 态分布，如果用分贝数表示电平中值，则服从正态分布。
3.2.1传播路径与信号衰落
28
1.衰落的概念 由于实际传播环境中复杂的地形、建筑物和障碍物对传播信号的阻碍、反 射、绕射和散射，导致接收信号的随机变化，称为衰落。
3.2.1传播路径与信号衰落
29
1）衰落的类型和产生的原因 （1）阴影衰落和慢衰落 基站发射的电磁波的传播路径遇到阻挡时，例如起伏的地形或者高大的建 筑物，会在这些障碍物的背面产生阴影区。当移动台经过阴影区时，接收到的 信号均值会发生变化，这种变化称之为阴影衰落。 阴影衰落的特点在于：衰落速率与工作频率无关，取决于地形地物的分布、 高度以及移动台的运动速度。
fMAX = 80.8NMAX sec θ0
其中，NMAX是电波发射时的电离层最大电子浓度。发射频率f越高，就要求 反射处电子浓度Nn越高，因此需要在更高的地方才能够进行反射，而反射点越 高，意味着电磁波能够到达的距离就越远。当电波的频率超过最大频率fMAX时， 由于电离层此时不存在比NMAX更高的电子浓度，电磁波将不会被电离层反射回 来，而穿透电离层，进入宇宙空间。
如果出现了两2个0 l或og者10两−个0.以22上5Τ的v 刃形障碍物，则可以根据v ≤单−刃2的.4计算公式 进一步进行推导。目前，常见的求取多刃峰绕射损耗的方法有4 种，分别为
电波传播模型介绍分析
广播与电视技术２００６年第１２期57数字电视信号，码流同样采用伪随机码，接收天线选用适于移动接收的鞭状全向天线。
移动测试路线的选择应当包括市区路段、隧道、凹槽以及高速公路等有代表性的移动接收路径。
针对地面数字电视传输系统移动测试，广播电视规划院专门开发了基于地理信息系统（ＧＩＳ）的自动测试记录软件，在整个测试过程实时测量和记录接收信号电平、误码率和车速。
该系统还具有自动统计功能，可以实现测试信息以及车辆位置信息在电子地图上的可视化、一体化和集成化显示，极大地方便了移动测试。
图３、图４为测试记录软件记录的移动测试记录曲线（包括信号电平、误码率和车速）以及接收电平示意图。
测试时，测试车根据路况以各种速度行驶，由测试记录软件记录场强、每秒接收比特、误码、误码率、移动路线、每秒的位置、速度等数据，用录像机记录四画面合成器的图像，包括行进过程中的频谱图、车速及周围环境。
６ 室内移动测试室内移动测试用于测试被测系统在室内移动接收条件下的接收效果。
室内移动测试在低码率模式下进行，发射台发送垂直极化数字电视信号，码流采用伪码；接收天线选用适合于移动接收的鞭状无方向性天线；由测试记录软件记录每秒的接收比特、误码、误码率；用ＧＰＳ记录移动路线，每秒的位置等数据，并存入计算机。
（收稿日期：２００６－１０－２６）▲１ 引言无线电波主要在大气、真空以及水下空间等无线信道中传播，相对于有线信道，无线信道为信号的传播和接收带来了灵活性和机动性，但无线信道的开放性也使电波的传播更为复杂多变。
地面电视广播发射的无线电波以大气作为无线信道进行信号的传递，考虑障碍物等因素，无线电波在传播过程中将受到路径损耗、阴影衰落和多径衰落的影响［１］。
由于在地面电视广播规划的覆盖和干扰分析过程中，需要对信号场强进行预测，因此针对无线电波的传播特性，建立相关电波传播模型对地面电视广播规划非常关键。
２ 电波传播模型地面电视广播涉及到的频段主要是米波（ＶＨＦ）和分米电波传播模型介绍分析◎何剑辉 冯景锋 李熠星国家广电总局广播电视规划院【提要】 地面电视广播发射的无线电波以大气作为无线信道进行信号的传递。
移动信道中的电波传播讲课文档
全向天线
PT (W) TX
d (m)
功率密度：
S(W m2) PT
4d2
PR (W)
接收天线有效面积：
RX
A 2 4
第10页，共91页。
2.2.1自由空间传播（3）
实际全向性天线： 辐射能量集中 (水平大烧饼)
PT (W) GT
d (m)
功率密度：
S(W m2) PT GT GR
4d2
PR (W) GR
第36页，共91页。
3.4 阴影效应与慢衰落（1）
• MS移动时地形、地物大幅度慢变化会引起接收信号电平中
值存在周期为秒级的慢衰落。
最典型的情况是下图所示地形、地物的阴影效应：
山/大建筑物 TX
S大
S小 S大
MS
BS
当MS移动到山岳或高楼屏蔽电波所造成的阴影区时,
接收信号减小, 反之增大。
第37页，共91页。
ie x p j 0 t 0 i
式中，信号幅度 i 0 Li Ri
则
相移 i 0 ti 2 v c o sit ti i
N
S t Si t i1
第31页，共91页。
3.3多径传输与快衰落(4)
S2 S1
S2 S1
S
S
位置1
不同位置的接收信号 S
相对电平/dB
10 0 -10
x2 y2 A2 2
(2) 信号包络 r 为瑞利分布，相位θ 为均匀分布
Prr2 er2/2 , r 0
P 12 ,02
第35页，共91页。
3.3多径传输与快衰落(8)
Pr r er2/2,r0 2
P (r)
P=50% P=50%
电磁波传播原理（3篇）
电磁波传播原理(3篇)以下是网友分享的关于电磁波传播原理的资料3篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
篇一：电磁波传播原理4. 电波传播波主要分类:1. 长波低频(LF) 30—300KHZ2. 中波中频(MF) 300—3000KHZ3. 短波高频(HF) 3—30MHZ4. 超短波甚高频(VHF) 0.3—3GHZ任何无线电系统都离不开信息在空间的电波传播过程。
图1-15 无线通信系统框图电波传输是在一定的媒质中进行的（如：大气层、电离层、地下、水下以及自由空间等），不同媒质对无线电波的传播有着不同的影响。
根据不同媒质对电波传播产生的影响，可将电波传播方式大致分为地波传播、天波传播、直接波传播一和散射传播。
4.1 地波传播当天线架于地面时，最大辐射方向沿地球表面传播，属于地波传播模式。
图1-16地面波传播地波传输模式都采用垂直极化天线，如直立鞭状天线。
地波传播特点：信号稳定，基本不受气象条件、昼夜及季节变化影响，但随频率的增高，传播损耗迅速增加。
应用波段：中波、长波、超长波以及短波的低频端。
地波是沿空气和大地的交界面传播，地波传播主要取决地面的电参数情况和地面不平坦性。
当地面电参数接近良导体时地波传播的损耗比较小，例如海水对于中波、长波呈现良导体。
当地面电参数接近介质性质时地波传播的损耗比较大，例如干地、岩石地对于短波呈现介质性能。
由于地波传播主要取决于地参数，对于单一地面条件的地波场強计算，可以查不同地参数时的地波传播曲线图，下面给岀两张典型的地波传播损耗计算曲线，一张是海水条件下的，另一张是干土条件下的，它们都是在发射功率1KW，发射天线增益4.6dB时，不同距离、不同频率条件下，电场的大小。
可以看岀在相同距离、相同频率条件下，海面场强比干地场强大得多。
图1-17 地波传播曲线(海面20°C，σ＝5s/m，ε＝70，p＝1kw)图1-18 地波传播曲线(干地，σ＝3×10-5s/m，ε＝3，p＝1kw)4.2 天波传播图1-19 天波传播天波传播是指由发射天线向高空辐射的电波，经高空电离层反射后到达接收点的传播方式（也称电离层传播）。
无线电波传播特性
= 32 . 45 + 20 lg f ( MHz ) + 20 lg d ( Km ) 10 lg( g t g r )
上式可表示为：
Ls = Lbs Gt Gr
∴ Lbs = 32.45 + 20 lg f ( MHz ) + 20 lg d ( Km )
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4.4 相干时间
多普勒频展的倒数定义为相干时间 多普勒频展的倒数定义为相干时间TC 相干时间T
1 9 TC = ≈ FD 16πf m
物理意义：相干时间是表征时变信道对信 物理意义： 号的衰落节拍。 号的衰落节拍。
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4.5 衰落信道的类型
按多径时延扩展分
2
24
2
2
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25
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26
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3.3 多普勒频移 3.3
移动台在运动中通信时， 移动台在运动中通信时，接收信号频率会 发生变化。这种现象叫多普勒效应 多普勒效应。 发生变化。这种现象叫多普勒效应。 由多普勒效应所引起的附加频移称为多普 由多普勒效应所引起的附加频移称为多普 勒频移（ Shift）。 勒频移（Dopple Shift）。
自由空间路径传播损耗 慢衰落损耗 快衰落损耗
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4种主要效应
阴影效应 远近效应 多径效应 多普勒效应
8
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1.3 地形环境分类 1.3
地形特征定义 地形分类 传播环境分类
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1）地形特征定义
电波传播预测模型分析与研究
总第205期2011年第7期舰船电子工程Ship Electr onic EngineeringV o l.31No.784电波传播预测模型分析与研究*刘 勇1) 周新力2) 金慧琴2)(海军航空工程学院研究生管理大队1) 烟台 264001)(海军航空工程学院电子信息工程系2) 烟台 264001)摘 要 文章对O kumura H ata模型、CO ST231 H ata模型、Egli模型三种电波传播模型进行了简要分析。
通过对某地的电波传播损耗进行测量得到实测数据,与预测模型仿真结果进行对比分析,对比结果显示COST231 Hate模型与实测值最接近,并且通过对COST231 H ate模型的修正,使得修正后的模型满足高精度电波传播模型的6dB要求,适合用于预测本地的电波传播。
关键词 电波传播;O kumura H ata模型;COST231 Hata模型;Eg li模型;模型修正中图分类号 T N926Analysis and Research of Radio Wave Propagation M odelL iu Y ong1) Z ho u X inli2) Jin Huiqin2)(Gr aduate Students Brig ade o f N AA U1),Y antai 264001)(Depar tment o f Electro nic and Informat ion Eng ineering of N A AU2),Y antai 264001)A bstract T hree radio w ave pr opagatio n models:O kumura H ata M odel,COST231 H ata M o del and Eg li M odel,are firstly pr esented in this article.O n site test pr opagat ion loss data ar e used to get simulat ions o n these mo dels,simulatio n re sults and actual data a re t hen co mpar ed,r esults show that COST231 Hata M odel has narr ow er err or band.T his art icle lastly modifies COST231 Hata M odel,to make the modified model has ev en hig her accur acy6dB w hen applied t o the pr ediction of local radio pr opagation.Key Words electromagnetic w ave pro pagation,Okumura Hata model,COST231 Hata model,Egli model,model cor rection Class Nu mber T N9261 引言随着军队信息化进程的加快,军事领域电磁应用日益广泛,电磁环境日益复杂,电磁空间的斗争会更加激烈并将对争夺未来战争主动权,乃至国家安全与战略利益拓展产生重大影响[1]。
(24)国际电波传播研究的若干新进展
利用地面大功率雷达探测电离层
80年代初，电波所利用大功率雷达对电 离层的电子密度剖面进行了测量。同时还测 量了电子和离子温度。垂直投射观测只能观 测到电离层最大电子浓度以下部分，而非相 干散射雷达则可以探测到整个电离层。所以 雷达观测是一种重要的手段。最近，电波所 和欧洲非相干散射雷达观测网组织建立了合 作关系，可以共享他们的观测资料。
新发展举例（1）
• 无线电通信日新月异。 • 室内电波传播。 • 卫星通信出现新面貌 • 遥感技术的迅猛发展。 • 穿地雷达。
13பைடு நூலகம்
赤道异常现象的发现
早在40年代，武汉大学梁百先教授就发现了磁赤 道两侧电子浓度异常的现象。他写成论文，投寄给 英国《自然》（Nature）杂志，于1947年发表。而 国际上都把发现这个异常的桂冠加给英国的 Appleton。从而称为Appleton异常。Appleton 的论 文1946年也发表在这份杂志上，比梁先生早一年。 而两位先生文章中的曲线，却都是1944年各自的观 测资料。Appleton的是3月份，而梁先生的曲线则 是9月。两者相差不过6个月。由于种种原因，梁先 生的论文晚发表了一年。而观测和分析都是各自独 立分别进行的。公平地说，应该是Appleton 先生和 梁先生共同发现了这一赤道两侧的驼峰异常现象。
用计算技术计算、模 拟已经成为电波传播研 究的第三途径。数值计 算方法可以解决各种类 型的复杂问题。可以模 拟电波传播问题，不必 进行现场测试；通过信 号的接收，可以反演传 播媒质和目标的特性； 通过信号处理，可以从 接收信号中提取更多的 信息。总之，计算电磁 学的出现，极大地改变 了电波传播研究的面貌。 12
• 1995年10月，第五次电波传播年会在北京召开。 会上沙踪作了“应用牵引，交叉渗透 ”的报告。
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电波传播篇△21、陆地移动通信中无线电波传播的主要特点陆地移动通信中无线电波传播有两个最显著的特点：第一、随着移动体的行进，由于建筑物、树林、起伏的地形及其他人为的、自然的障碍物的连续变化，接收信号场强会产生两种衰落，即多径快衰落和阴影慢衰落。
前者是快速的微观变化，故称之为快衰落；后者是缓慢的宏观变化，是由阻挡物引起的阴影效应所造成的慢衰落。
这两种衰落叠加在一起就是陆地移动通信电波传播的主要特性。
第二、在城市环境中，衰落信号的平均场强与自由空间或光滑球面传播相比要小得多，并且接收信号的质量还要受到环境噪声的严重影响。
通常移动通信电波传播的路径（中值）损耗与距离和频率有关，与收发天线的高度有关，也与地形地貌有关。
各类场强预测模式都是人工模型，就是以某些特定的地形为基础，经过大量测试及计算机模拟分析以后提出的参考标准，随后再加以修正。
当工作频率确定以后，在特定的天线高度下，人工传播模型都有三个特征值：断点、斜率和附加修正因子。
LP =A+Blgdd+CA——当d = d0时的路径(中值)损耗，d即为断点B——路径（中值）损耗随距离而变化的斜率（衰减因子）C——对地形地貌的修正因子☆22、快衰落遵循什么分布规律？基本特征和克服方法。
在移动通信传播环境中，到达移动台天线的信号不是单一路径，而是来自许多路径的众多反射波的合成。
由于电波通过各个路径的距离不同，因而各条路径的反射波到达的时间不同，相位也不同。
不同相位和幅度的多个信号在接收端叠加，有时同相增强，有时反相减弱。
这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。
这种衰落是由多径传播所引起的，称为多径快衰落。
它的变化速率与移动体行进速度及工作频率（波长）有关，其变化范围可达数十分贝。
衰落的平均速率为2ν/λ（ν为车速m/s；λ为波长m）。
大量统计结果表明，绝大多数的多径衰落遵循瑞利（Rayleigh）分布。
一般来说，模拟移动通信系统主要考虑接收信号幅度的变化；而数字移动通信系统还需考虑信号的时延和扩展。
在第二代和第三代数字移动通信系统中，都采用了以下三个措施减少多径快衰落的影响：①采用合理的纠错编码（如卷积码、Turbo码等）、交织保护和重传协议，以增加信号的冗余度，并进行时间分集；②利用快速功控和（接收和/或发信）分集缓解功率损失；③使用多个Rake接收指峰进行多径分集接收，更好地集中能量。
☆23、慢衰落遵循什么分布规律？基本特征及对工程设计参数的影响？在移动通信传播环境中，电波在传播路径上遇到起伏的山丘、建筑物、树林等障碍物阻挡，形成电波的阴影区，就会造成信号场强中值的缓慢变化，引起衰落。
通常把这种现象称为阴影效应，由此引起的衰落又称为阴影慢衰落。
另外，由于气象条件的变化，电波折射系数随时间的平缓变化，使得同一地点接收到的信号场强中值也随时间缓慢地变化。
但因为在陆地移动通信中随着时间的慢变化远小于随地形的慢变化，因而常常在工程设计中忽略了随时间的慢变化，而仅考虑随地形的慢变化。
慢衰落的速率与频率无关，主要取决于阻挡物的尺寸和结构以及收发天线的高度和移动体的速度；而慢衰落的深度取决于信号频率和阻挡物的材质。
大量统计数据表明，阴影衰落服从对数—正态分布，正态分布有两个特征值，即均值（μ）和偏差（σ），按照对数—正态分布的特征可知，当覆盖区边缘的接收场强中值恰巧等于均值（μ）时，系统接收场强没有余量，只能保证覆盖区边缘50%的地点满足通信要求。
在移动通信系统的无线工程设计中，必须提供接收场强的余量才能保证更多地点的可通率，这个余量与偏差（σ）有关。
按对数—正态分布规律而σ值根据不同地形特征由实测得到，也可根据国际电联的相关推荐数据进行比较选择而定。
△24、什么是自由空间的传播模式？所谓自由空间是指相对介电常数和相对磁导率均恒为1的均匀介质所存在的空间，这相当于一个真空的空间，在360°的球体具有各向同性，电导率为零等特性。
自由空间传播与真空传播一样，只有扩散损耗的直线传播，而没有反射、折射、绕射、色散等等现象，其传播速度等于光速，因此，自由空间是一种科学的抽象，但它可以作为实际传播模式的参考。
特别在室内视线可见的范围内，其传播模式非常接近于自由空间模型。
自由空间的路径中值损耗Lbs=32.45+20lgf +20lgd式中f：工作频率（MHz）d：收发天线间距（km）需要指出, 对于自由空间以及下面以平面大地理论为基础的各类人工模式, 其适用条件是: d > 5(hb+hm).☆25、2G系统的宏小区传播模式国际电联推荐用奥村（Okumura-Hata）模式所提供的曲线及其归纳的经验公式作为第二代移动通信系统中城市宏小区传播模型。
LP = [69.55+26.16lgf-13.82lghb-α(h m)] + [44.9-6.55lghb] lgd（dB）该模型使用范围：f：150～1500MHz hb：30～200mh m：1～10md：1～20kmh m以1.5m为基准对于中小城市α(h m) = [1.1lgf-0.7] h m-[1.56lgf-0.7] （dB）对大城市α(h m) =8.29[lg（1.54 h m）]2-1.1 （dB）当f 300MHzα(h m) =3.2[lg（11.75 h m）]2-4.97 （dB）当f >300MHz☆26、3G系统的宏小区传播模式前述奥村模式工作频率的上限只有1500MHz。
因此，欧洲科学和技术研究协会（Euro-Cost）组成了COST—231工作委员会，提出了奥村模式的扩展模型，即COST—231 Hata 模型。
其路径损耗的计算公式为：LP （dB）=[46.3+33.9lgf-13.82lghb-α(h m)] + [44.9-6.55lghb] lgd +CM式中，CM为大城市中心校正因子。
在中小城市和郊区，CM =0，在市中心，CM=3 dB该模型适用于下列参数范围：f：1500～2300MHzhb：30～200mh m：1～10md：1～20km与前述奥村模式相比，前两项由69.55+26.16lgf变为46.3+33.9lgf，如果分别以f=900MHz和2000MHz代入，可知仅此一项2G与3G系统的路径损耗将相差10～12dB。
27、微小区传播模式随着3G的问世，微小区覆盖更显重要，我们介绍两种传播模型——COST—231WI模型该模型广泛用于建筑物高度近似一致的市、郊小区，该模型考虑了自由空间损耗、从建筑物顶到街面的损耗以及街道走向对电波传播衰耗的影响。
如图所示为该模型的传播示意图① 低基站天线情况如果电波在街道形成的峡谷中存在一个自由的视距可见（LOS ）路径的话，它与自由空间的传播特性是有差别的。
L=42.6+26logd(km)+20logf(MHz) d ≥0.02km② 高基站天线传播在这种情况下COST —231WI 模型由三项组成L=bf L +rts L +msd L式中，bf L 为自由空间损耗，即rts L =32.44+20logf(MHz)+20logd(km)rts L 为“最后的屋顶到街道的绕射散射损耗”-16.9-10lgw+10lgf+20lg m h +ori L R h ＞m h0 rts L ＜0ori L 为街道方向因子，即电波方向与街道方向之夹角。
-10～+2.50°≤ϕ＜35° +2.5～+4.0 35°≤ϕ＜55°+4.0～0 55°≤ϕ＜90°m s dL 为多重屏绕射损耗 b s hL + a k +d k logd+f k logf-9logb 0 msd L ＜0其中bsh L 和基站天线相对于建筑物高度有关-18log[1+b h ∆] b h ＞R h0 b h ＜R h54 b h ＞R h54-0.8b h ∆ d ≥0.5km ，b h ≤R h54-0.8b h ∆d/0.5 d ＜0.5km ，b h ≤R h18 b h ＞R h18-15b h ∆/R h b h ≤R h0.7[（f/925）-1] 树木密度适中的中等城市f k = -4 + 和郊区中心1.5[（f/925）-1] 大城市中心COST —231WI 模型的使用范围f ：800～2000MHzb h ：4～50mm h ：1～3md ：0.02～5KmR h ：3×楼层数+屋顶参数——双线模型双线模型的基本假设是：从发射天线到接收天线有两条路径，即视距可见直达波和地面反射波。
其路径损耗为收发之间距离d 的函数，并且可以用3条不同斜率的线段来表示。
双线模型中首先要确定一个突发点，即发射天线到该点的距离恰好是从发射到接收的第一菲涅尔半径椭球碰到地面的那一点的距离。
d= (4 ht hr)/λ对于f=1900MHz 时40+25logd d ＜2d b L= 40+25log （2d b ）+40log （b d 2d ） 2d b ≤d ＜4b d 40+25log （2d b ）+40log （4b d ）+60log （b 4d d ） d ≥4b d 对于建筑物相对较少的微小区，采用双线模型是比较合适的。
28、室内传播模式同样，室内传播模式也有多种版本，我们推荐从欧洲无绳电话（1.9GHz ）演绎的一个试验模型，可以用于室内多层环境，即Motely —Kennan 模型，其公式为：L P =L （d 0）+10νlg ⎥⎦⎤⎢⎣⎡0d d +∑=J1j wj Wj L N +∑=I 1i Fi Fi L N式中，L （d 0）表示参考点（1m ）处的路径损耗，ν为衰减斜率，N W j 、N Fi分别表示信号穿过不同类型的墙和地板的数目，L W j 、L Fi 则是对应的损耗因子，J 、I 分别表示各种墙和地板类型数目。
模型提出者给出的建议值是： L （d 0）=37 dBL Fi = 20 dB （对所有地板）L W j = 3 dB （对所有墙体）ν = 2如果电波需穿透一层地板和二堵墙体的话，则=37+20lgd+20+2×3LP=63+20lgd（dB）诚然，在实际工程中，还是需对地板和墙体的衰耗根据实际结构材质进行一些修正。
☆29、接收灵敏度、最低功率电平和无线覆盖区位置百分比的关系通常，在进行项目设计时，我们会得到一个数据，即所需覆盖区边缘的可通率和最低功率电平（如: 90% 和-85dBm）。
与这个数据有关的技术指标主要是：＊接收机灵敏度S（dBm）；V＊在实际噪声环境中的恶化量d（dB）；＊对覆盖区及其边缘的可通信概率（%）这些参数之间的关系可用下式表示：P rmin=S+d+xσV—接收机灵敏度指标值（dBm）SVd—在实际噪声环境中的恶化量d（dB）σ—阴影慢衰落的偏差值（dB）x —与覆盖区边缘的可通率有关的系数是指接收机在静态条件下（试验室内），满足一定的误码性能的条SV件下，其射频输入端所需的最低信号电平，通常用功率电平（dBm）表示。