02 无线电波传播理论

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无线电波传播途径

无线电波在均匀介质 (如空气)中，具有直线传播的特点。

只要测出电波传播的方向，就可以确定出信号源（发射台）所在方向。

无线电测向是指通过无线电测向机测定发射台（或接收台）方位的过程，但是无线电测向运动中，要快速寻找隐蔽巧妙的信号源，必须掌握无线电波的传播规律。

一、无线电波的发射与传播无线电波既看不见，也摸不着，却充满了整个空间。

广播、移动通讯、电视等，已经是现代社会生活必不可少的一部分。

无线电波属于电磁波中频率较低的一种，它可直接在空间辐射传播。

无线电波的频率范围很宽，频段不同，特性也不尽相同。

我国目前开展的无线电测向运动涉及三个频段:频率为1.8—2兆赫的中波波段，波长为150—166.6米，称160米波段测向；频率为3.5—3.6兆赫的短波波段，波长为83.3—85.7米，称80米波段测向；频率为144—146兆赫的超短波段，波长为2.08—2.055米，称2米波段测向。

（一）无线电波的发射过程无线电波是通过天线发射到空间的。

当电流在天线中流动时，天线周围的空间不但产生电力线 (即电场)，同时还产生磁力线。

其相互间的关系，如图2-1-1所示。

如果天线中电流改变方向，空间的电力线和磁力线方向随之改变。

如果加在天线上的是高频交流电，由于电流的方向变化极快，根据电磁感应的原理，在这些交替变化的电场和磁场的外层空间，又激起新的电磁场，不断地向外扩散，天线中的高频电能以变化的电磁场的形式，传向四面八方，这就是无线电波。

从图2-l可知，电力线 (即电场)方向与天线基本平行，磁力线 (磁场)的形状则是以天线为圆心，与天线相垂直的方向随之变化的无数同心圆。

图2-1-1 无线电波的发射（二）无线电波的特性l.无线电波的极化交变电磁场在其附近空间又激起新的电磁场的现象称无线电波的极化。

空间传播的无线电波都是极化波。

当天线垂直于地平面时，天线辐射的无线电波的电场垂直于地平面称垂直极化波。

天线平行于地平面时，天线辐射的无线电波的电场平行于地面称水平极化波。

《无线传播理论》PPT课件

振子
电场
磁场
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电场电波传输方向
磁场
电场
基本原理－电磁波的传播
• 池塘中的波纹：能量从源点向四周传播，并逐渐减弱 • 电磁波的传播与此类似，不同之处（当辐射源是各向同性的理想点源时）：
– 在三维空间以球面波的形式传播 – 传播介质不同，空气、障碍物、反射物
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基本原理－传播途径
• 空间分集
– 采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式。
• 极化分集 • 频率分集
– GSM体制采用跳频 – CDMA体制采用扩频技术
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电波时延扩展
• 起源于反射，主要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题，当多径信号不能被接收机区分时就产生同信道干扰（CCI），
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无线传播环境
•电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素：
– 自然地形（高山、丘陵、平原、水域） – 人工建筑的数量、分布、材料特性 – 该区域植被特征 – 天气状况
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地形分类
T
•准平滑地形
表面起伏平缓，起伏高度小于等于20
Classification
Extremely Low Frequency Voice Frequency
Very-low Frequency Low Frequency
Medium Frequency High Frequency
Very High Frequency Ultra High Frequency Super High Frequency Extremely High Frequency

无线电波传播理论

02
电离层传播模型需要考虑电离层的结构、成分、电子密度等参数，以及电离层对电波的吸收和反射等作用。
地面对无线电波的吸收
地面对无线电波的吸收是指电波在传播过程中，由于地面物质的吸收作用而导致的能量损耗。
VS
地面对无线电波的吸收与地面的物质成分、湿度、温度等因素有关，不同的地面类型对电波的吸收程度不同。
对流层传播模型
对流层传播模型适用于电波在对流层中的传播，由于对流层的气象条件复杂多变，电波传播受到大气折射、散射、吸收等因素影响。
对流层传播模型需要考虑大气温度、湿度、气压等参数，以及气象条件对电波传播的影响。
电离层传播模型
01
电离层传播模型适用于电波在电离层中的传播，电离层对电波的折射、反射、散射等作用会影响电波的传播路径和强度。
、雷达等领域。
无线电波的产生与传播
产生
无线电波可以通过电子运动、振荡器、天线等设备产生。
传播
无线电波在传播过程中会受到多种因素的影响，如大气、地形、建筑物等，其传播方式和距离也会因此而有所不同。
02 无线电波传播方式
直射传播
直射传播是指无线电波直接从发射天线沿直线到达接收设备，不经过其他介质或物体的反射、折射或散射。直射传播的路径损耗较小，信号质量较好，但受地形、建筑物等遮挡物的影响较大。
自由空间传播模型
自由空间传播模型适用于电波在自由空间中的传播，其假设电波在均匀介质中沿直线传播，不受地球曲率、大气折射等因素影响。
自由空间传播模型的公式为：$d = frac{c}{2pi f sqrt{epsilon}}$，其中 $d$为电波传播距离，$c$为光速，$f$ 为电波频率，$epsilon$为介电常数。

无线电传播理论

视距传播对于导航信号而言是一种优秀的传播方式,获得了非常广泛的应用。目前,民用航空所使用的绝大部分导航系统,如VOR、DME、ILS、MLS、LRRA以及GNSS 等,均采用了这种传播方式。
4.三种传播方式特点的比较及导航信号的传播方式
导航信号的传播方式有三种。 ➢ 地波传播、 ➢ 视距传播、 ➢ 波导模传播（OMEGA系统）
图地波传播（Ground-Wave Propagation）
地波传播的优点和缺点可以看出,地波传播是适合传播导航信号的,但对于要求苛刻的航空用户而言,相比于视距传播, 地波传播并不是一种优秀的传播方式。采用地波传播的导航系统主要有奥米加导航系统、罗兰-A和罗兰-C以及 ADF-NDB,但对于民用航空使用的奥米加导航系统和ADFNDB来讲,ICAO已在20世纪90年代停止使用奥米加导航系统,ADF-NDB尽管还在使用,但只能作为辅助导航系统。
2.天波传播（Ionospheric Propagation）
天波传播是指电波由发射天线向高空辐射,在高空被电离层连续折射或散射而返回地面接收点的传播方式,有时也称为电离层电波传播,如图2-x所示。长、中、短波都可以利用电离层反射传播,但以短波为主。
电离层是地球高空大气层的一部分,高度从60km一直延伸到1000km左右。在此范围内,主要由于太阳的紫外辐射和高能微粒辐射,也受其他星体紫外辐射的影响, 使大气分子部分游离,形成了自由电子、正负离子和中性分子、原子等组成的等离子体。
3.视距传播（Direct-Wave Propagation）
视距传播是指在发射天线和接收天线之间能相互“看见”的距离内,电波直接从发射点传播到接收点的一种传播方式,也常称为直达波传播,如图2-x所示。这种传播方式主要发生在甚高频(VHF)以及VHF以上各频段信号的传播。

无线电波如何传输信息

无线电波如何传输信息无线电波是一种电磁波，它在无需导体的情况下传输信号和信息。

能够利用无线电波进行通信的设备广泛应用于无线电、电视、移动通信等领域。

在本文中，我们将探讨无线电波如何传输信息的原理和过程。

一、无线电波的载波和调制无线电波传输信息的过程可以简单地理解为将信息载入到无线电波中，然后通过空气介质传播。

在这个过程中，无线电波的载波和调制起着关键作用。

载波是指频率稳定的正弦波，它作为信号的基准存在，用来传输和接收信息。

调制则是通过改变载波的某些特性来携带信息。

常见的调制方式有调频（FM）和调幅（AM），它们通过改变载波的频率或振幅来实现信息的传输。

二、调频（FM）的原理和传输信息调频是一种通过改变无线电波的频率来传输信息的调制方式。

在调频过程中，音频信号（即要传输的信息）会改变载波的频率，频率的改变程度与音频信号的幅度有关。

在调频广播中，音频信号被转换为模拟电压信号，然后通过频率调制电路，将这个电压信号应用在载波上。

当音频信号的幅度增大时，载波的频率也会相应增加；当音频信号的幅度减小时，载波的频率也会相应减小。

然后，通过天线将调制后的无线电波发送出去。

接收端的调频广播接收机会收到传输的无线电波，并通过解调过程将音频信号从无线电波中提取出来。

解调的过程中，频率偏移将被检测并转换为与原始音频信号相匹配的电压信号。

通过这种方式，调频广播可以传输语音、音乐等模拟信号，并且具有较高的抗干扰能力和较好的音质效果。

三、调幅（AM）的原理和传输信息调幅是一种通过改变无线电波的振幅来传输信息的调制方式。

在调幅过程中，音频信号会改变载波的振幅，振幅的改变程度与音频信号的幅度有关。

在调幅广播中，音频信号经过模拟电压信号转换后，被应用在载波上，改变载波的振幅。

当音频信号的幅度增大时，载波的振幅也会增大；当音频信号的幅度减小时，载波的振幅也会相应减小。

然后，通过天线将调制后的无线电波发送出去。

接收端的调幅广播接收机会收到传输的无线电波，并通过解调过程将音频信号从无线电波中提取出来。

无线电波

卫星存在两种形式：INMARSAT和铱星系统。两种系统都提供全球覆盖服务。 INMARSAT使用地球同步卫星，需要定向的高增益天线。铱星则是低轨道卫星系统，直接使用手机天线
通常的模拟电视信号采用将图像调幅，调频并合成在同一信号中传播。数字电视采用MPEG-2图像压缩技术，由此大约仅需模拟电视信号一半的带宽。
移动通信系统选择所用频段时要综合考虑覆盖效果和容量。UHF频段与其他频段相比，在覆盖效果和容量之间折衷的比较好，因此被广泛应用于手机等终端的移动通信领域。当然，随着人们对移动通信的需求越来越多，需要的容量越来越大，移动通信系统必然要向高频段发展。
无线电波的速度只随传播介质的电和磁的性质而变化。
传播
感谢观看
雷达
雷达通过测量反射无线电波的延迟来推算目标的距离。并通过反射波的极化和频率感应目标的表面类型。
无线电波的多经传送效应导航雷达使用超短波扫描目标区域。一般扫描频率为每分钟两到四次，通过反射波确定地形。这种技术通常应用在商船和长距离商用飞机上。多用途雷达通常使用导航雷达的频段。不过，其所发射的脉冲经过调制和极化以便确定反射体的表面类型。优良的多用途雷达可以辨别暴雨、陆地、车辆等等。
调频广播的边带可以用来传播数字信号如，电台标识、节目名称简介、、股市信息等。在有些国家，当被移动至一个新的地区后，调频收音机可以自动根据边带信息自动寻找原来的频道。
航海和航空中使用的电台应用VHF调幅技术。这使得飞机和船舶上可以使用轻型天线。
政府、消防、警察和商业使用的电台通常在专用频段上应用窄带调频技术。这些应用通常使用5KHz的带宽。相对于调频广播或电视的带宽，保真度上不得不作出牺牲。
民用或军用高频服务使用短波用于船舶，飞机或孤立地点间的通讯。

第3讲无线电波传播理论

ε μ
E2
θ θ E1
WdBm XdBm
穿透损耗=X-W=B dB
电磁波穿透墙体的反射和折射
物体阻挡/穿透损耗为：
隔墙阻挡：5～20dB
楼层阻挡：＞20dB，
室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层
家具和其它障碍物的阻挡： 2～15dB
厚玻璃： 6～10dB
火车车厢的穿透损耗为：15～30dB
基本原理－传播路径
①建筑物反射波 ②绕射波 ③直达波 ④地面反射波
在一个典型的蜂窝移动通信环境中，在蜂窝基站与
移动台之间的通信不是通过直达路径，而是通过许多其
他路径完成的。
无线电波以视距内直射波、反射波和散射为主要传
播方式，大部分情况是移动台附近散射体产生的多个反
射波。这些经过不同传播路径到达接收机的信号将具有
3.3无线电波传播模型
无线传播模型是计算电磁波在传播过程中的传播损耗
的数学模型。
传播模型是十分重要的，是移动通信网规划的基础。
无线电波的传播模型就是通过实际的测量，并借助计算机，对不同区域的测量结果进行曲线拟合，最终勾勒出电波在不同地形条件的传播公式。
传播模型的准确与否关系到小区规划是否合理，运营
号，在接收端对不同频率的信号进行合成，利用不同频
率的无线载波的不同路径减少或消除衰落的影响。
由于频率资源的限制，在移动通信系统中一般不
采用这种分集技术。
抗多径衰落技术—分集接收
分集的含义 �� 接收机对多个携带同一信息且衰落特性相互独立的接收信号处理后达到克服多径衰落的目的
两种处理方法：
无线传播环境十分复杂，传播方式多种多样，几乎包括了电波传播的所有过程，如：直射、绕射、反射、散射。直射：直射是无线电波在自由空间传播的方式。自由空间是一个理想的无限大的空间，是为了减化问题的研究而提出的一种科学的抽象。在自由空间的传播衰落不考虑其它衰落因素，仅考虑由能量的扩散而引起的损耗。

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。

5.无线电波传播的基本理论(V0.2)

L = K1 + K 2 Log10 (d ) + K 3 H ms + K 4 Log10 H ms + K 5 Log10 ( H eff ) + K 6 H eff Log10 (d m ) + K 7 ( LDIFF ) + K clutter
移动台距基站的距离绕射损耗
d
LDIFF
H eff 基站天线的有效高度
6
反射
在平地面上传播的双射线模型
7
多径衰落
多径衰落
当接收机在可引起反射、绕射的复杂环境下移动时，当接收机在可引起反射、绕射的复杂环境下移动时，在不到一个波长范围内会出现几十分贝的电平变化和激烈的相位摆动
8
绕射
当接收机和发射机之间的无线路径被物体的边缘阻挡时发生绕射。绕射使得无线电信号能够传播到阻挡物后面。到阻挡物后面。
通常基于几何绕射理论）、物理光学（GTD）、物理光学）、（PO）的射线跟踪或其）他精确方法。他精确方法。
29
三类小区
宏小区（宏蜂窝）宏小区（宏蜂窝）
覆盖范围通常大于1Km 覆盖范围通常大于高发射功率，大于20W 高发射功率，大于高增益天线10dBi～20dBi 高增益天线～天线高过周围环境常用于郊区、农村、常用于郊区、农村、公路等解决覆盖问题通常采用经验传播模型或半确定性经验传播模型进行预测
16
陆地移动通信中的无线信号
小尺度衰落小尺度上信号包络的变化是描述多径衰落的，小尺度上信号包络的变化是描述多径衰落的，通常服从瑞利概率密度函数，通常服从瑞利概率密度函数，因而也称为瑞利衰落。衰落。中尺度衰落中尺度的传播机制描述的是阴影衰落，中尺度的传播机制描述的是阴影衰落，当以分贝表示时，当以分贝表示时，这种变化趋向于正态高斯）分布，（高斯）分布，通常称为对数正态衰落大尺度衰落大尺度的传播机制描述的是区域均值，是区域均值，具有幂定律传播特征，传播特征，即中值信号功率与距离长度增加的某次幂成反比变化

无线电波传播

无线电波传播无线电波通过介质或在介质分界面的连续折射或反射，由发射点传播到接收点的过程。

无线电通信是利用无线电波的传播特性而实现的。

因此，研究无线电波的传播特性和模式，是提高无线电通信质量的重大课题。

传播模式通常指电磁波在各种介质中传播的一些典型方式。

在地球上，无线电波的传播介质有地壳、海水、大气等。

根据物理性质，可将地球介质由下而上地分为地壳高温电离层、地壳介质岩层、地壳表面导电层、大气对流层、高空电离层。

不同频率的无线电波，在各层介质中传播的折射率n和吸收衰减常数ɑ各不相同。

因而各种频段的无线电波在介质中传播均有其衰减较小的传播模式。

适于通信的传播模式主要有以下九种。

地壳波导传播以地壳表面导电层和地壳高温电离层为界面，以地壳介质岩层为介质形成地壳波导的传播模式。

超长波或更长波段的电波可以在地壳波导中传播到千余公里。

但由于深入地下数公里的天线难以建造，现在还不能实际应用于通信。

水下传播无线电波在海水中传播的传播模式。

电波在海水中的吸收衰减随频率升高而增大，目前仅用于超长波水下通信。

地表波传播无线电波沿地壳表面传播的传播模式，又称地波传播。

地面吸收衰减导致波阵面前倾，使单位距离吸收衰减率随传播距离的增大而增大。

地面吸收衰减随频率升高而增大。

地波传播无线电波传播无线电波传播用于中频（中波）以下频段。

电离层传播利用电离层和地面对电磁波的一次或多次反射进行传播的传播模式，又称天波传播。

电离层按高度由下而上地分为D、E、F1和F2等几个主要层次。

各个层次中部的电子密度最大值由下而上逐层增加，而电子和中性气体分子的单位时间碰撞次数则逐层减少。

电离层的高度和电子密度均随季节、昼夜和太阳黑子活动而变化（见图）。

无线电波只能在折射率n值随高度递减的区域开始折返地面，电波途径最高点处的折射率n值等于电波入射角θ0的正弦函数。

对应于某一折射角，存在一个最高频率，其传播途径的最高点可以达到F2层的最大电子密度区。

此频率称为最高可用频率MUF。

第二章移动通信无线电波传播

Lbs 32.45 20lg d (km) 20lg f ( MHz)dB
其中,d为距离(km),f为工作频率(MHz)。
(3.1)
2.1.2 视距传播的极限距离
图2-3 视距传播的极限距离
2.1.2 视距传播的极限距离
视线所能到达的最远距离称为视线距离 d0。已知地球半径为R=6370km，设发射天线和接收天线高度分别为hT和hR(单位 m)，理论上可得视距传播的极 hT (m))km
2.1.2 视距传播的极限距离

当考虑空气的不均匀性对电波传播轨迹的影响后，等效为地球半径 R=8500km，可得修正后的视距传播的极限距离：
d0 4.12( hR (m) hT (m))km
2.1.3 反射波
图2-4 反射波和直射波
2 G r 天线垂直于通量的有效面积等于 A r 4 2
t t r r 2
4d
所以天线接收功率为 P S * A P G G 。通过上式可 (4d ) 以看出天线接收功率与波长有关，与发送端到接收端距离有关。
2.1.1 自由空间的电波传播
Pt L 我们把自由空间的传播损耗L定义为： Pr

图2-1 典型的移动信道电波传播路径
传播模型的建立：

通常人们在分析研究无线信道时，常常将无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型： 1 大尺度传播模型：描述发射机和接收机之间（T-R）在长距离（几百米或几千米）上的信号强度的变化模型。 2 小尺度传播模型：描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内的信号强度的快速波动的传播模型。
2.1.5 散射

散射：当波穿行的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，发生散射。散射波产生于粗糙表面，小物体或其他不规则物体。在实际的通信系统中，树叶、街道标志和灯柱等会引发散射。

无线电传输原理

无线电传输原理无线电传输原理是指通过无线电波来传输数据、信号或者信息的一种技术原理。

无线电技术的应用已经广泛渗透到我们的日常生活中，例如手机通话、无线网络、卫星通信等，都离不开无线电传输原理的支持。

本文将详细介绍无线电传输原理的基本原理、应用和发展趋势。

一、无线电传输原理的基本原理无线电传输原理是基于电磁波的传播和接收原理。

电磁波是一种能量的传递方式，包括电场和磁场的变化。

当电磁波通过空气或其他媒介传播时，可以通过天线接收到这些电磁波，并将其转化为电信号。

这一过程中，发送端通过调制技术将要传输的信息转换为电信号，并经过放大、调频等处理后，通过天线将电信号转化为电磁波进行传输。

接收端的天线接收到电磁波后，通过解调等技术将电磁波转化为原来的信号，实现数据的传输。

二、无线电传输原理的应用1. 通信领域：无线电传输技术在通信领域得到广泛应用。

手机通话、无线网络、卫星通信等都是基于无线电传输原理实现的。

通过无线电传输技术，我们可以随时随地进行通信，实现信息的快速传递。

2. 广播电视：广播电视是无线电传输原理的重要应用之一。

广播电视通过无线电波将音视频信号传输到用户终端，实现大规模信息的传播和共享。

3. 无线电测量：无线电传输原理在无线电测量中也得到广泛应用。

例如雷达测量、无线电定位等技术，都是基于无线电传输原理实现的。

4. 定位导航：无线电传输原理在定位导航领域有着重要应用。

全球定位系统（GPS）就是一种通过卫星和接收器进行无线电传输的定位导航技术。

5. 无线电频谱利用：无线电传输原理中的频谱利用是一项重要内容。

通过合理规划和管理无线电频谱，可以提高频谱利用效率，避免频谱资源的浪费。

三、无线电传输原理的发展趋势1. 高频带宽应用：随着无线通信的发展，对传输带宽的需求越来越高。

未来无线电传输技术将朝着更高频段的方向发展，以满足更大的数据传输需求。

2. 高效能量利用：无线电传输中的能量利用效率也是一个重要的研究方向。

电波传播

适合范围：频率范围f：基站天线高度hb: 移动台天线高度hm: 距离d:
150～1500MHz 30 ～200m 1 ～10m 1 ～20km
无线电波传播模型
COST231-Hata模型
Lp＝46.3＋33.9×log(f)-13.82×log(hb)-a(hm)+ [44.9-6.55×log(hb)]×Log(d)+Cm
无线电波基本原理
电波的各种传播方式 • 散射传播当天线辐射出去的电波，投射到那些不均匀体的时候，类似于光的散射和反射现象，电波发生散射或反射，一部分能量传播到接收点，这种传播称为散射传播。 • 空间波传播－（移动通信的主要方式）电磁波直接从发射天线传播到接收天线，另外还可以经地面反射而到达接收天线。所以接收天线处的场强是直接波和反射波的合成场强，直接波不受地面影响，地面反射波要经过地面的反射，因此要受到反射点地质地形的影响。
无线电波传播特性
多普勒频移在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，即 “多普勒效应” 。最大多普勒频移 fm 与载波频率 fc 及接收机最大移动速度 vm相关： fm= fc vm /C，其中C为无线电波传播速度。如发射机的载波频率为910MHz， • 以步行速度1.33m/s移动由此引起的最大多普勒频移为 ±4Hz； • 以60英里/小时的速度移动，则多普勒频移将增加到能的几个主要指标：
• 传送的功率指的是发射机所发射的能量。拥有较高的传输功率将有助于压制它的频带内其他的干扰信号，但是有较高传输功率的设备也可能耗电较多，同时对别的信号的干扰也加强。 • 灵敏性指的是在信道中可以被接收机接受的最弱信号的测量值。数值愈低的那台接收机的设备就愈好，前提要求所有的制造商和标准都用相同的参考值（如包丢失率）来定义灵敏度。 • 信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，信道有一定的带宽，同时也有信道质量的衡量。

无线电波传播第二讲电波传播基本理论

对于均匀、各向同性介质，式中 v ( 0 0 )1 / 2 /( )1 / 2 c / n ，代表电磁波在介质中的
1/ 2 n ( ) 传播速度，n代表介质的折射指数，。
Principle of EM waves
平面波解
亥姆霍兹方程有多种解：平面波解，球面波解，高斯波解等等。其中最简单、最基本的形式为平面波解。平面电磁波：传播方向一定，波阵面与传播方向垂直的一种波设电磁波沿z轴传播，此时可用一维模型替代： d2 1 2 E ( z, t ) E ( z, t ) 2 0 2 2 dz c t 它的一个解是：
Principle of EM waves
无线电通讯是利用电磁波的辐射和传播、经过空间传送信息的通信方式。 1831年，英国法拉第发现电磁感应。1865年，英国麦克斯韦从理论上预言了电的任何波动可以在远处产生感应即电磁波的存在、并且电磁波能够从产生的地方以光的速度辐射出去，但他本人未能亲自作出实验验证。1887 年，德国物理学家赫兹（Hertz,H.R., 1857～1894）利用静电的火花放电实验，证明了电磁波的存在，激起了人们利用电磁波的念头，而赫兹却英年早逝，未能在电磁波的应用技术方面开展科研工作。敏感的发明家们已经意识到电磁波可以用于无线电通讯。以意大利的马可尼和俄国的波波夫为代表的科学家、发明家，在前人已掌握的电磁学和电磁波知识的基础上，大胆探索、奋勇实践，开启了电磁波应用的大门并开创了无线电通信这门新技术。
连续性方程
J 0 t
• 运动的电荷形成电流。连续性方程规定电荷密度和电流密度之间的关系
Principle of EM waves
E B / t H D / t J / t J 0

无线传播理论

第一章无线电波基本原理第二章无线电波传播特性第三章无线电波传播模型
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无线传播环境
电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素：自然地形（高山、丘陵、平原、水域）人工建筑的数量、分布、材料特性该区域植被特征天气状况
解决
均衡、RAKE技术均衡、技术
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Doppler频移
Doppler效应的例子：火车经过你的身边
移动通信中的Doppler频移
f1 f3
V：移动台速度 θ：信号到达角度
f2 V(km/h)
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绕射损耗
电磁波在绕射点四处扩散绕射波覆盖除障碍物外的所有方向扩散损耗最为严重计算公式复杂，随不同绕射常数变化
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穿透损耗（2）
物体阻挡/穿透损耗为：隔墙阻挡：5－20dB 楼层阻挡：＞20dB，室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层家具和其它障碍物的阻挡： 2－15dB 厚玻璃： 6－10dB 火车车厢的穿透损耗为：15－30dB 电梯的穿透损耗： 30dB左右茂密树叶损耗：10dB
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计算机辅助计算模型（1）
ASSET规划软件模型规划软件模型规划软件
Pathloss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff) +K6lg(Heff)lg(d)+K7+Kclutter
Pathloss：路径损耗(dB) K1：与频率相关的常数 K2：距离衰减常数 K3、K4：移动台天线高度修正系数 K5、K6：基站天线高度修正系数 K7：绕射修正系数 Kclutter：地物衰减修正系数 d：基站与移动台之间的距离(km) Hms、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m) K参数参数 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 参考值 152/1800M Urban 44.90 -2.55 0.00 -13.82 -6.55 -0.80

无线电波的传播方式

无线电波的传播方式一、无线电波的传播方式无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后，是经过不同的传播路径到达接收点的。

人们根据这些各具特点的传播方式，把无线电波归纳为四种主要类型。

1）地波，这是沿地球表面传播的无线电波。

2）天波，也即电离层波。

地球大气层的高层存在着“电离层”。

无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”。

因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。

我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。

3）空间波，由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。

有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。

直射波和反射波合称为空间波。

4）散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。

在业余无线电通信中，运用最多的是“天波”传播方式，这是短波远距离通信向必要条件。

空间波和散射波的运用多见于超高频通信，而地波传播“般只用于低波段和近距离通信。

二、电离层与天波传播1．电离层概况在业余无线电中，短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。

短波段信号的传播主要依靠的是天波，所以我们必需对电离层有所了解。

地球表面被厚厚的大气层包围着。

大气层的底层部分是“对流层”，其高度在极区约为九公里，在赤道约为十六公里。

在这里，气温除局部外总是随高度上升而下降。

人们常见的电闪雷鸣、阴晴雨雪都发生在对流层，但这些气象现象一般只对直射波传播有影响。

在离地面约10到50公里的大气层是“同温层”。

它对电波传播基本上没有影响。

离地面约50到400公里高空的空气很少流动。

在太阳紫外线强烈照射下，气体分子中的电子挣脱了原子的束缚，形成了自由电子和离子，即电离层。

由于气体分子本身重量的不同以及受到紫外线不同强度的照射，电离层形成了四个具有不同电子密度和厚度的分层，每个分层的密度都是中间大两边小。