电磁波传输损耗

电磁波传输损耗及远场区的场强预测

广播电视无线电波的频段较高，电磁波信号传输时以直射波为主，但是也存在反射、绕射和散射等。电磁波在空间传播时，向外传输的电磁波以球面波的形式向外发射，距离越大，球面半径就越大，单点的电磁信号就越小，空间损耗也就越大。另外，电磁波在空间传播的过程中会受到空气中的尘埃、水滴、水汽等物质的影响，造成反射和散射；电磁波在接近地表传输时，会由于地表不是绝对光滑，而是存在高低起伏、树木遮挡、建筑物遮挡、大型水面或湖面的影响，而产生反射、绕射等情况，这样，电磁波信号到达接收天线时就会由各种传播方式传播到的所有信号叠加而成。因为各个地区的地形存在很大差异，同一地区各个方向上的建筑物、树木、河流湖泊等情况也不尽相同，因此这种不是由于空间球面扩散而产生的损耗就是很难预测的；同时，由于各个区域的电磁覆盖情况都不一样，随之带来的电磁干扰情况也不一样，这就更为场强覆盖预测带来难度。

一、球面传播的电磁波的空间损耗

Pr ：接收信号功率

Pt ：发射信号功率

Gt ：发射天线增益

Gr ：接收天线增益

d ：接收和发射天线之间的距离

λ：射频信号波长

有球面面积可计算得

自由空间传播路径损耗（发射天线和接收天线都为点源天线）可写为：

可以看出，传输距离越大，空间损耗越大，频率越高，传输损耗越大。

二、 实际电磁波的传播损耗

电磁波在空间传播时，都会受到空气中的粒子、地面建筑物、地面植被等其他物体的影响，而产生反射、折射、绕射、散射等。电磁波通常不会按照球面波的传输损耗到达接收天线。这样，实际电磁波的传播损耗，在自由空间传播路径损耗的基础上还要加上一些修正值。传播损耗按照性质分类可分为：经验模型、半经验模型、确定性模型。

MHZ

mi MHZ Km r t fs f d f d d d P P dB L 1010222log 20log 2058.36log 20log 2045.324log 20)4(log 10log 10)(1010++=++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==λππλ()/24t r r t G G P P d πλ=

经验模型：根据大量结果统计后分析而得出的模型，例如，Okumura-Hata 模型，COST231-Hata 模型等。

半经验模型：半经验模型是在经验性模型基础上改进而成，例如，COST231 Walfisch-Ikegami 模型，校正之后的Standard Macrocell 模型。

确定性模型：是对实际的现场环境直接应用电磁理论计算的方法，但是这种模型因为地形原因、气候原因随时变化，因而某一次的计算结果不能显示出所有情况下该地区的实际信号强度，且由于计算量巨大，该计算方法需要计算机辅助设计才能完成。

我们常用到广播电视发射信号预测的模型是Okumura-Hata 模型。Hata 在 Okumura 模型基础上，设定了一系列的限制条件，通过曲线拟合出来的经验公式

模型假设条件：

（1）.作为两个全向天线之间的传播损耗处理；

（2）.作为准平滑地形而不是不规则地形处理；

（3）.以城市市区的传播损耗公式作为标准，其他地区采用校正公式

进行修正。

该公式适用到UHF 电视频段

为天线高度增益矫正因子。K 为覆盖区域校正因子，包括：大城市城区，小城镇，郊区，开阔地带

()..lg .lg ()(..lg )lg 121692526161382449655MHz Km L dB f h a h h d K =+--+--()2a h