电波传播基本知识ppt
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(第六章)电波传播概论
色散效应是由于不同频率的无线电波在媒质中的传播速 度有差别而引起的信号失真。载有信号的无线电波都占据一定 的频带, 当电波通过媒质传播到达接收点时, 由于各频率成分传播 速度不同, 因而不能保持原来信号中的相位关系, 引起波形失真。 至于色散效应引起信号畸变的程度, 则要结合具体信道的传输情况 而定。
式中，h1和h2的单位为米。 视距传播时, 电波是在地球周围的大气中传播的, 大气对电波
产生折射与衰减。 由于大气层是非均匀媒质, 其压力、温度与湿 度都随高度而变化, 大气层的介电常数是高度的函数。
天线 与电波传播
在标准大气压下, 大气层的介电常数εr随高度增加而减小，
并逐渐趋近于1, 因此大气层的折射率n= 随高度的增加而减 小。若将大气层分成许多薄片层, 每一薄层是均匀的, 各薄层的 折射率n随高度的增加而减小。这样当电波在大气层中依次通过 每个薄层界面时, 射线都将产生偏折, 因而电波射线形成一条向 下弯曲的弧线， 如图 6-4 所示。
② 当工作波长λ和两天线高度h1和h2都不变时, 接收点场强随
两天线间距的增大而呈波动变化, 间距减小，波动范围减小，如 图6-7所示。
天线 与电波传播
图 6 – 6 接收点场强随天线高度的变化曲 图 6 –7 接收点场强随间距d的变化曲 线
天线 与电波传播
③ 当两天线高度h1和h2和间距d不变时, 接收点场强随工作波
图 6 – 8 接收点场强随工作波长λ的变化曲线
天线 与电波传播
6.3 天波传播
天波传播通常是指自发射天线发出的电波在高空被电离层 反射后到达接收点的传播方式, 有时也称电离层电波传播, 主要 用于中波和短波波段。
1. 电离层概况
电离层是地球高空大气层的一部分, 从离地面60km的高度 一直延伸到1000 km的高空。由于电离层电子密度不是均匀分 布的, 因此, 按电子密度随高度的变化相应地分为D, E, F1, F2四 层, 每一个区域的电子浓度都有一个最大值, 如图 6- 9所示。 电 离层主要是太阳的紫外辐射形成的, 因此其电子密度与日照密 切相关——白天大, 晚间小, 而且晚间D层消失; 电离层电子密 度又随四季不同而发生变化。 除此之外, 太阳的骚动与黑子活 动也对电离层电子密度产生很大影响。
式中，h1和h2的单位为米。 视距传播时, 电波是在地球周围的大气中传播的, 大气对电波
产生折射与衰减。 由于大气层是非均匀媒质, 其压力、温度与湿 度都随高度而变化, 大气层的介电常数是高度的函数。
天线 与电波传播
在标准大气压下, 大气层的介电常数εr随高度增加而减小，
并逐渐趋近于1, 因此大气层的折射率n= 随高度的增加而减 小。若将大气层分成许多薄片层, 每一薄层是均匀的, 各薄层的 折射率n随高度的增加而减小。这样当电波在大气层中依次通过 每个薄层界面时, 射线都将产生偏折, 因而电波射线形成一条向 下弯曲的弧线， 如图 6-4 所示。
② 当工作波长λ和两天线高度h1和h2都不变时, 接收点场强随
两天线间距的增大而呈波动变化, 间距减小，波动范围减小，如 图6-7所示。
天线 与电波传播
图 6 – 6 接收点场强随天线高度的变化曲 图 6 –7 接收点场强随间距d的变化曲 线
天线 与电波传播
③ 当两天线高度h1和h2和间距d不变时, 接收点场强随工作波
图 6 – 8 接收点场强随工作波长λ的变化曲线
天线 与电波传播
6.3 天波传播
天波传播通常是指自发射天线发出的电波在高空被电离层 反射后到达接收点的传播方式, 有时也称电离层电波传播, 主要 用于中波和短波波段。
1. 电离层概况
电离层是地球高空大气层的一部分, 从离地面60km的高度 一直延伸到1000 km的高空。由于电离层电子密度不是均匀分 布的, 因此, 按电子密度随高度的变化相应地分为D, E, F1, F2四 层, 每一个区域的电子浓度都有一个最大值, 如图 6- 9所示。 电 离层主要是太阳的紫外辐射形成的, 因此其电子密度与日照密 切相关——白天大, 晚间小, 而且晚间D层消失; 电离层电子密 度又随四季不同而发生变化。 除此之外, 太阳的骚动与黑子活 动也对电离层电子密度产生很大影响。
第9章电波传播模型
jϕ
9.2平面反射传播模型
最小有效天线高度 当天线架设较低时，表面波其主要作用，将表面波起支 配作用的天线高度称为最小有效天线高度。最小有效高 度和波长、极化方式、地面电特性性参数有关。 当f<30MHz时表面波其主要作用，当 30MHz<f<300MHz时电波以空间波和表面波两种方式 传播，当f>300MHz时电波以空间波的方式传播，表面 波可以忽略不计。
1 1 1 1 − = − R ρ Re ρ e
Re =
1
1 1 R − 1− R ρ ρ 1 =R = KR dn 1+ 气对电波传播的影响
• 在考虑大气折射的情况下，只要把电波在均匀大气 中传播时所得到的一系列计算公式中，所用的地球 半径用等效地球半径来代替，则电波就好象在无折 射的大气中一样，沿直线传播。 • 例如，在均匀大气中，视距传播的距离为
大于两天线高度和间的距离当收发天线之差引起的相位差入射波和反射波的路径5dre10jee当天线架设高度与波长相比较高时电波主要以空间波的方式进行传播这是可以忽略表面波工程设计中当频率大于150mhz时通常只考虑直射波和反射波92平面反射传播模型最小有效天线高度当天线架设较低时表面波其主要作用将表面波起支配作用的天线高度称为最小有效天线高度
接收功率的计算
2
h1h2 PA = P∑ 2 D1 D2 d
9.2平面反射传播模型
传播损耗的计算 光滑平面传播损耗的计算
P∑ d4 1 Ls = = 2 2⋅ PA h1 h2 D1 D2
实际地面传播损耗的计算
当地形起伏不超过15m，频率为40MHz的路径或 距离小于60KM频率小于1GHz时 : L p = 120 + 40 lg d − 20 lg h1h2 当频率40 < f < 450MHz时进行修正可得： f L p = 120 + 40 lg d − 20 lg h1h2 + 20 lg 40
第13章__电波传播
电道的传输损耗：
发射天线输入功率与接收天线输出功率（满足 匹配条件）之比，即
Pin 4 r 2 1 L ( ) 2 PL A Gr G L L L0 LF Gr GL dB
在路径传输损耗 Lb 为客观存在的前提下，降 低传输损耗L的重要措施就是提高收、发天线的增 益系数。
因此，频率越低，绕射能力越强。
衰减损耗、衰落 媒质效应 反射、折射、散射 极化偏转 干扰和噪声 时域、频域畸变 这些媒质效应对信息传输的质量和可靠性常常产 生严重影响，因此各种媒质中各频段电磁波的传播效 应是电波传播研究的主要对象。
电波
电波传播的基本特性
电波传播的基本特性即移动信道的基本特性 ——衰落特性
D=1的无方向性接收天线的有效接收面积为
Ae 4
2
所以该接收天线的接收功率为
2 PL Sav Ae ( ) Pr 4 r
于是自由空间传播损耗为
Pr 4 r L0 10lg 20lg dB PL
或 L0 32.45 20lg f ( MHz ) 20lg r( km)
划分菲涅尔半波带的球面是任意选取的，因此 当球面半径R变化时，尽管各菲涅尔区的尺寸也在 变化，但是它们的几何定义不变。而它们的几何定 义恰恰就是以A、P两点为焦点的椭圆定义。
如果考虑到以传播路径为轴线的旋转对称性， 不同位置的同一菲涅尔半波带的外围轮廓线应是一
个以收、发两点为焦点的旋转椭球。
A
2F1
A与工作频率、传播距离、媒质电参数、地貌 地物、传播方式等因素有关。
基本传输损耗：Lb L0 LF 自由空间传播损耗
dB
衰减损耗
如果发射天线的输入功率为Pin，增益系数为 Gr，接收天线的增益系数为GL，则相应的功率密 度和最佳接收功率分别为
无线电波传播的基础知识
(a )
(b )
(c)
除了上述3种基本的传播方式外，还有散射传播 – 散射传播是利用低空对流层、高空电离层下缘的不均匀的“ 介质团”对电波的散射特性来达到传播目的的。 – 散射传播的距离可以远远超过地-地视距传播的视距。 – 对流层散射主要用于100MHz~10GHz频段，传播距离 r<800km； – 电离层散射主要用于30~100MHz频段，传播距离r>1000km。 散射通信的主要优点是距离远，抗毁性好，保密性强。
35
36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
3.2
4 5.12 6.4 8 10 12.8 16 20 25.6 32
50
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
100
128 160 200 256 320 400 512 640 800 1000
dBm=10logmW
– 从物理知识中我们已经知道，只有当波长与障碍物高度可以 比较的时候，才能有绕射功能。在实际情况中只有长波、中 波以及短波的部分波段能绕过地球表面的大部分障碍到达较 远的地方。 – 在短波的部分波段和超短波、微波波段，由于障碍高度比波 长大，因而电波在地面上不绕射，而是按直线传播。
天波传播
– 发射天线向高空辐射的电波在电离层内经过连续折射而返回 地面到达接收点的传播方式称为天波传播。 – 尽管中波、短波都可以采用这种传播方式，但是仍然以短波 为主。它的优点是能以较小的功率进行可达数千千米的远距 离传播。 – 天波传播的规律与电离层密切相关，由于电离层具有随机变 化的特点，因此天波信号的衰落现象也比较严重。
dBm功率转换表
DBm 0 1 3 4 功率 （ W） 0.001 0.00125 0.002 0.0025 dBm 16 17 18 19 功率 （ W） 0.04 0.048 0.064 0.08 dBm 31 32 33 34 功率 （ W） 1.28 1.6 2 2.56 dBm 46 47 48 49 功率 （ W） 40 51.2 64 80
第十一章__电波在电离层中的传播
Ez, t Eme
Em
j 0t k 0 z
其中，Em为信号的平均振幅，
0
0
A e
dk j 0 z t d 0
d
Em随着时间和空间的改变而改变。但在
当将电离层看成理想介质时
Zm
nn n3
n2 n1 n0
N z n r 1 80.8 2 f
N Nm
n1 n2 nn
根据折射定律，有
i1 i0 i1 n1
n0 n1 i1 i0
当 n随高度增加时，路径向上弯曲； 当 n随高度减小时，路径向下弯曲。
n0 sin i0 n1 sin i1
dV eE m mV 在正弦稳态场中， E jVm mV e dt eE V jm m
e H j0 E Ne jm m E
2 Ne 1 j0 1 j E jm 0 2 Ne j 2 j0 1 2 E jm 0 Ne 2 Ne 2 j0 1 j 2 2 m 0 m 0 2 2 ' j0 r E
n0=1
电波在单电离层中的传播路径
nn n3 n2 n1 n0
路径方向的改变发生在in=90°的时候
2) 电波从电离层反射回来的条件
n0 sin i0 n1 sin i1 nn sin in
N z 令 in 90 则 sin i0 nn 1 80.8 2 f
大约８０
大约 ２１０１１
大约１１０
２ ～ ４ １０１１
电波传播基本知识
雷达系统利用电波 传播进行目标探测 和定位
雷达通过发射电波 并接收回波信号， 计算目标距离和位 置
电波传播的稳定性 和可靠性对于雷达 系统至关重要
雷达领域的电波传 播技术不断发展， 提高了探测精度和 距离
卫星定位系统：通过接收来自卫星的信号，实现全球定位和导航
雷达导航：利用雷达发射和接收电波信号，实现精确的定位和导航
传播速度：电波 在真空中的传播 速度等于光速
传播范围：电波的 传播距离取决于发 射功率和频率
干扰因素：电波 传播易受到电磁 干扰的影响
无线电波：通过自 由空间传播，不受 地面障碍物影响
微波：通过大气层 传播，用于卫星通 信和电视广播
红外线：通过物体 表面反射传播，用 于遥控器和感应器
紫外线：通过空气 和物体表面传播， 用于杀菌和消毒
直射传播：电波直接从发射天线直线传播到接收天线，不受障碍物阻挡 反射传播：电波在地面或建筑物等障碍物上反射后传播到接收天线 折射传播：电波在经过不同介质时，由于折射率不同而发生方向改变的传播 多路径传播：电波经过多个路径到达接收天线，产生多径效应
定义：电波在真空中的传播速度等于光速，约为每秒30万公里。 影响因素：电波传播速度受介质影响，在空气、水、土壤等介质中传播速度会有所降低。 传播方式：电波传播包括直线传播、反射、折射、绕射和散射等方式。 与频率的关系：电波传播速度与频率无关，不同频率的电波在同一介质中传播速度相同。
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汇报人：
01
02
03
04
05
06
电波传播是指 电磁波在空间
传播的过程
传播方式：直 射、反射、折
射和透射
电波传播基本概念
r
dE AA' exp( jk) exp( jkr) cos dS
r
R点实际场强是S面上所有二次辐射源在R点产生辐射场强的 叠加结果，因此R点总场强E为
E
AA '
exp(
jk )
S
exp( r
jkr)
cos
dS
A' j
——惠更斯—菲涅尔原理的数学表达式
E
d1
O
d2
R
n rn d n·( / 2)
P
满足上面第i个方程的所有Oi点在TOiR平面上是个以T和R为焦 点的椭圆，将该椭圆以TR为轴旋转得到一个旋转椭球面，上式
中每个方程都对应一个旋转椭球面。这些椭球面所包围的空间
区域称为第i菲涅尔区。相邻菲涅尔区之间的相位差为180度（
l/2的波程差）。
2
赫兹实验示意图
1901年12月12日， 马 可 尼 成功进行了跨大西洋通信实验 ，距离2000英里。 俄国物理学家波波夫制成了无线电接收机，成功 实 现 了无 线电报。
4
电波传播研究进程: 1899年Sommerfield研究了麦克斯韦方程组的解。他的
学生Zenneck发现了沿地表传播的电磁波，称为Zenneck 波。 1902年，Kennelly ， Heaviside认为上空存在导电层， Appleton和Barnett在1925年，Briet和Tuve在1926年试 验证实了电离层的存在。1926-1945年左右，开始了电离 层和电离层传播的研究。 我国在1936年开始观测日食对电离层的影响，1945年开 始对电离层进行垂直探测。 1934-1946年，开始微波视距传播研究。 1945-1960年，开始微波远距离传播研究，主要研究大气 波导传播、流星余迹散射传播、对流层散射传播、电离层 散射传播、山峰绕射远距离传播等。
电波传播基本知识
一般地，线状目标反射的电波中平行线极化分量占优势；具有大的反射平面的目标 的反射波中，与入射电波极化相同的分量占优势。
有耗表面反射波特性
对于有耗地表面，其介电常数为复数。表征地表面的有耗表面。 有耗表面对电波的影响主要有两点：1. 反射波幅度减小，2. 反射波产生去极化效应。 反射波的极化相对入射极化的变化，一般称为“去极化效应”。 对于有耗媒质，其去极化效应不仅与目标形状有关，而且与有耗媒质参数有关
Rs
Wfn
发射点 S
d
接收点
对第n个菲涅尔区，从发射机到椭圆体上任一点， 再到接收机的距离比直线距离大n个半波长
菲涅尔区距离：
菲涅尔距离与其意义
菲涅尔区的意义
1. 电波传播模型的拐点由第一菲涅尔区决定。 2. 电波传播余隙设计与第一菲涅尔区息息相关，
如山区电波设计、超视距传播的设计、微波传播等。 3. 隧道内电波的模式转换与第一菲涅尔区息息相关。 4. 电波传播中天线与反射体的距离要求与第一菲涅尔区息息相关。 5. 微小区与室内电波传播与第一菲涅尔区相关
电波反射的退极化作用
电波反射的退极化作用除了有耗地面的反射以外，不规则的反射目标也是造成电波 去极化的原因之一。
移动信道中的各种物体目标对电波的反射过程，是目标表面上每一部分对电波的散 射的综合。其中还包含某些表面结构的二次甚至更多次反射。目标上的每一部分， 相对电波发射天线的取向和形态是各异的。所以复杂形状的目标具有极强的、多样 的退极化作用。
无线电波反射与极化的关系
无线电波反射特性说明
问题1：水平极化能否发生全透射？ 不可能(除非反射面两侧的介质具有不同磁常数)。
问题2：有全透射是否存在全反射？ 全反射是存在的。其是光纤与介质波导存在的物理基础。但其只存在于从光密 媒质到光疏媒质中。移动通信中只有当入射角等于90度存在。
有耗表面反射波特性
对于有耗地表面，其介电常数为复数。表征地表面的有耗表面。 有耗表面对电波的影响主要有两点：1. 反射波幅度减小，2. 反射波产生去极化效应。 反射波的极化相对入射极化的变化，一般称为“去极化效应”。 对于有耗媒质，其去极化效应不仅与目标形状有关，而且与有耗媒质参数有关
Rs
Wfn
发射点 S
d
接收点
对第n个菲涅尔区，从发射机到椭圆体上任一点， 再到接收机的距离比直线距离大n个半波长
菲涅尔区距离：
菲涅尔距离与其意义
菲涅尔区的意义
1. 电波传播模型的拐点由第一菲涅尔区决定。 2. 电波传播余隙设计与第一菲涅尔区息息相关，
如山区电波设计、超视距传播的设计、微波传播等。 3. 隧道内电波的模式转换与第一菲涅尔区息息相关。 4. 电波传播中天线与反射体的距离要求与第一菲涅尔区息息相关。 5. 微小区与室内电波传播与第一菲涅尔区相关
电波反射的退极化作用
电波反射的退极化作用除了有耗地面的反射以外，不规则的反射目标也是造成电波 去极化的原因之一。
移动信道中的各种物体目标对电波的反射过程，是目标表面上每一部分对电波的散 射的综合。其中还包含某些表面结构的二次甚至更多次反射。目标上的每一部分， 相对电波发射天线的取向和形态是各异的。所以复杂形状的目标具有极强的、多样 的退极化作用。
无线电波反射与极化的关系
无线电波反射特性说明
问题1：水平极化能否发生全透射？ 不可能(除非反射面两侧的介质具有不同磁常数)。
问题2：有全透射是否存在全反射？ 全反射是存在的。其是光纤与介质波导存在的物理基础。但其只存在于从光密 媒质到光疏媒质中。移动通信中只有当入射角等于90度存在。
2020高中物理竞赛-电磁学篇(电磁场理论)07电波传播理论基础：电磁波的衍射(共14张PPT)
电磁场理论
Electromagnetic Theory 2020高中物理竞赛 （电磁学篇）
7.5 电磁波的衍射
1 电磁波的衍射现象 当电磁波在传播过程中遇到障碍物或透过屏幕上 的小孔时，由于波动特性，电磁波不按直线传播 的现象称为电磁波的衍射，它是波动的一个基本 的特征。
2 Huygens-Fresnel原理
r'
A R0
exp
jk R0
R0 r' r0
' r'
jk
1 R0
1 R0
exp
jk R0
Rˆ 0
应用Huygens-Fresnel公式，面积分应该由两个部 分组成，即屏幕和半无穷大空间的边界。 半无穷 大边界面上的积分为零，得到：
r
A 4π Sa
Rˆ 0
jk
1 R0
Rˆ
jk
1 e jkR0
2 辐射条件
如果 R ， ds Rˆ R2dΩ
' r' Rˆ
R
r lim 1 R r' jkr' d Ω ejkR lim 1 r' d Ω ejkR
R 4π S R
R 4π S
表示无穷远边界上次波源在空间内r点辐射场的叠 加，其结果必为零。否则有限区域内电磁场因与
无穷远边界上电磁场有关 而具有多值特性。即：
Huygens在研究波动现象时指出：波在传播过程 中，波阵面上的每一点都是产生球面子波的次波 源，而波阵面上各点发出的许多次波所形成的包 络面是原波面在一定时间内所传播到的新波面。
Fresnel在研究Huygens原理的基础上认为： 波在传播过程中，波阵面上的每一点都是产生球面 子波的次波源，空间其它点任意时刻的波动是波阵 面上的所有次级波源发射子波的干涉叠加，进一步 完善了Huygens原理，称为Huygens-Fresnel原理。
Electromagnetic Theory 2020高中物理竞赛 （电磁学篇）
7.5 电磁波的衍射
1 电磁波的衍射现象 当电磁波在传播过程中遇到障碍物或透过屏幕上 的小孔时，由于波动特性，电磁波不按直线传播 的现象称为电磁波的衍射，它是波动的一个基本 的特征。
2 Huygens-Fresnel原理
r'
A R0
exp
jk R0
R0 r' r0
' r'
jk
1 R0
1 R0
exp
jk R0
Rˆ 0
应用Huygens-Fresnel公式，面积分应该由两个部 分组成，即屏幕和半无穷大空间的边界。 半无穷 大边界面上的积分为零，得到：
r
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Rˆ 0
jk
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Rˆ
jk
1 e jkR0
2 辐射条件
如果 R ， ds Rˆ R2dΩ
' r' Rˆ
R
r lim 1 R r' jkr' d Ω ejkR lim 1 r' d Ω ejkR
R 4π S R
R 4π S
表示无穷远边界上次波源在空间内r点辐射场的叠 加，其结果必为零。否则有限区域内电磁场因与
无穷远边界上电磁场有关 而具有多值特性。即：
Huygens在研究波动现象时指出：波在传播过程 中，波阵面上的每一点都是产生球面子波的次波 源，而波阵面上各点发出的许多次波所形成的包 络面是原波面在一定时间内所传播到的新波面。
Fresnel在研究Huygens原理的基础上认为： 波在传播过程中，波阵面上的每一点都是产生球面 子波的次波源，空间其它点任意时刻的波动是波阵 面上的所有次级波源发射子波的干涉叠加，进一步 完善了Huygens原理，称为Huygens-Fresnel原理。
微波与天线技术第7章电波传播概论
电波在地球表面传播时，会受到地面的反射和吸收作用，影响传 播效果。
地形地貌的影响
地形地貌的起伏变化会对电波传播产生影响，如山丘、建筑物等障 碍物。
应用场景
移动通信、无线局域网、广播等。
04
电波传播的应用
无线通信
无线通信是电波传播最重要的应 用之一，它利用电磁波在空气中 传播信号，实现远距离的信息传
应用场景
卫星通信、广播、雷达等。
大气中的电波传播
折射与散射
01
电波在大气中传播时，会受到大气中各种粒子的折射和散射作
用，导致传播方向发生改变。
吸收与衰减
02
大气中的水蒸气、氧气、二氧化碳等成分对电波具有吸收作用，
导致能线通信、广播、气象观测等。
地球表面上的电波传播
地面对电波的反射与吸收
随着导航技术的发展，智能交通系统、物流配送等领域也得到了广泛应用，提高了 交通效率和安全性。
05
电波传播的未来发展
电波传播技术的进步
1 2
5G及未来通信技术
随着5G技术的普及，电波传播技术将进一步优 化，实现更高速、更低延迟的数据传输。
毫米波与太赫兹波段的应用
毫米波和太赫兹波段具有大带宽和高速传输的潜 力，未来将广泛应用于电波传播领域。
电磁波的折射
当电磁波从一种介质进入另一种介质时，其 传播方向会发生改变，这种现象称为折射。 折射角与入射角和两种介质的折射率有关。
03
电波传播的介质特性
自由空间的电波传播
传播方式
电波在自由空间中以球面波的方式传播，随着距离的 增加而扩散。
传播特性
电波在自由空间中的传播损耗与频率的平方成正比， 与距离的平方成正比。
3
第7章 电波传播概论
⑥ 天波通信, 特别是短波通信, 建立迅速 ，机动性好, 设备 简单, 是短波天波传播的优点之一。
第7章电波传播概论
7.4 地面波传播
一 、概念
无线电波沿地球表面传播的传播方式称为地面波传播。
当天线低架于地面 ， 且最大辐射方向沿地面时 ， 主要是 地面波传播。
在长 、 中波和短波的低频段(几K～几MHz)常用这种传播 方式。
④ 电离层所能反射的频率范围是有限的, 一般是短波范围。 由于波段范围较窄, 因此短波电台特别拥挤, 电台间的干扰很 大 ， 尤其是夜间； 由于电离层吸收减小, 电波传播条件有所改 善, 台间干扰更大。
⑤ 由于天波传播是靠高空电离层的反射, 因而受地面的吸 收及障碍物的影响较小, 也就是说这种传播方式的传输损耗较 小, 因此能以较小功率进行远距离通信。
当超短波 、短波投射到这些不均匀体时 ， 就在其中产生感 应电流 ， 成为一个二次辐射源, 将入射的电磁能量再辐射。
这种再辐射是无序的 ， 随机 方向的辐射 ，称为散射。
通过散射 ， 电波就能到达不 均匀介质团能“看见 ”但发射点 却不能“看见 ”的超视距范围。
第7章电波传播概论
三 、散射通信的特点
几千米或十几千米的近距离通信。
海水的电导率比陆地的高 ， 因此在海面上要比陆地上传得 远的多。
2 、传输质量稳定
由于地表面的电性能及地貌 、地物等并不随时间很快地变 化 ， 并且基本上不受气候条件的影响, 因此信号稳定, 这是地面 波传播的突出优点。
第7章电波传播概论
7.5 不均匀媒质的散射传播
一 、定义 电波在低空对流层或高空电离层下缘遇到不均匀的“介质
1 、损耗大： 散射波相当微弱 ， 传输损耗很大（包括自由 空间传输损耗 、散射损耗 、大气吸收损耗及来自天线方面的损 耗, 一般超过200dB） ， 因此对流层散射通信要采用大功率发 射机 、 高灵敏度接收机和高增益天线。
第7章电波传播概论
7.4 地面波传播
一 、概念
无线电波沿地球表面传播的传播方式称为地面波传播。
当天线低架于地面 ， 且最大辐射方向沿地面时 ， 主要是 地面波传播。
在长 、 中波和短波的低频段(几K～几MHz)常用这种传播 方式。
④ 电离层所能反射的频率范围是有限的, 一般是短波范围。 由于波段范围较窄, 因此短波电台特别拥挤, 电台间的干扰很 大 ， 尤其是夜间； 由于电离层吸收减小, 电波传播条件有所改 善, 台间干扰更大。
⑤ 由于天波传播是靠高空电离层的反射, 因而受地面的吸 收及障碍物的影响较小, 也就是说这种传播方式的传输损耗较 小, 因此能以较小功率进行远距离通信。
当超短波 、短波投射到这些不均匀体时 ， 就在其中产生感 应电流 ， 成为一个二次辐射源, 将入射的电磁能量再辐射。
这种再辐射是无序的 ， 随机 方向的辐射 ，称为散射。
通过散射 ， 电波就能到达不 均匀介质团能“看见 ”但发射点 却不能“看见 ”的超视距范围。
第7章电波传播概论
三 、散射通信的特点
几千米或十几千米的近距离通信。
海水的电导率比陆地的高 ， 因此在海面上要比陆地上传得 远的多。
2 、传输质量稳定
由于地表面的电性能及地貌 、地物等并不随时间很快地变 化 ， 并且基本上不受气候条件的影响, 因此信号稳定, 这是地面 波传播的突出优点。
第7章电波传播概论
7.5 不均匀媒质的散射传播
一 、定义 电波在低空对流层或高空电离层下缘遇到不均匀的“介质
1 、损耗大： 散射波相当微弱 ， 传输损耗很大（包括自由 空间传输损耗 、散射损耗 、大气吸收损耗及来自天线方面的损 耗, 一般超过200dB） ， 因此对流层散射通信要采用大功率发 射机 、 高灵敏度接收机和高增益天线。
电波传播
3.1 电波传播模式及衰落
3.1.7 抗衰落技术
1. 抗频率选择性衰落
抗频率选择性衰落的技术主要是自适应均衡技术。扩频技术 和正交频分复用（OFDM）技术等。
2. 抗瑞利衰落
抗瑞丽衰落主要采用分集技术。 （1）分集的概念 分集是指通过两条或两条以上的途径传输同一信息，只要不 同路径的信号是统计独立的，并且到达接收端后按一定规则适当 合并，就会大大减少衰落的影响，改善系统性能。 （2）分集合并的方式 采用分集技术接受下来的信号，按照一定的规则进行合并； 合并方式不同，分集效果也不同。分集技术采用的合并方式主要 有三种：选择合并；最大比合并；等增益合并。
图3-1 电波传输模式
3.1 电波传播模式及衰落
空间波是指在大气对流层中进行传播的电波传播模式。 地表面波是指沿地球表面传播的电波传播模式。 天波是利用电离层的折射、反射和散射作用进行的电波传播 模式。
2. 电波传播机制
电磁波在空间中的传播机制有多种，通常有：直射传播、反 射传播、绕射传播和散射传播。 （1）直射传播。直射传播又称视距离传播，是指视距范围内 无遮挡的传播。 （2）反射传播。当电磁波在传播路径中遇到某个物体表面， 且物体尺寸远大于电磁波自身波长λ 时，就会出现反射现象。 反射的影响主要表现为：物体表面可以把发射天线辐射信号 中的一部分能量反射到接受天线，与直射波信号进行矢量相加。
40 lg
d1、d2分别表示基站与移动台MS1、MS2相对的近距离和远距离。
d1
3.2 移动通信系统中的电波传播
1. 多普勒效应
当以一定速率运动的物体，例如飞机，发出了一个载波频率 f1，地面上的固定接收点收到的载波频率不会是f1，而是产生了一 个频移fd。物体运动的速率v不同，产生频移大小的程度也不同， 通常把这种现象称为多普勒效应。多普勒效应引起的附加频移称 为多普勒频移 v
无线电基础知识ppt课件
调幅检波的过程：
Date: 2024/3/12
15
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
5）无线电波的调频解调（检波二）
Date: 2024/3/12
4）无线电波的调幅解调（检波一）
幅度检波： 从调幅波中取出调制信号的过程,称为幅度检波。从高频调幅波 中解调出原调制信号
常用的检波电路 三种:小信号平方律检波,大信号包络全波和乘积检波。
分类
Date: 2024/3/12
14
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1.3.5 无线电信号的解调
解调：将调制信号还原出来的过程。解调又有检波与鉴频和鉴相之分。
1.1.2 无线电波的波段
段号 频段名称
频段范围 （含上限不含下限）
1 甚低频（VLF） 3～30千赫（KHz）
2 低频（LF） 30～300千赫（KHz）
3 中频（MF） 300～3000千赫（KHz）
4 高频（HF） 3～30兆赫（MHz）
5 甚高频（VHF） 30～300兆赫（MHz）
Date: 2024/3/12
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5）无线电波的调频解调（检波二）
Date: 2024/3/12
4）无线电波的调幅解调（检波一）
幅度检波： 从调幅波中取出调制信号的过程,称为幅度检波。从高频调幅波 中解调出原调制信号
常用的检波电路 三种:小信号平方律检波,大信号包络全波和乘积检波。
分类
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12
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1.3.5 无线电信号的解调
解调：将调制信号还原出来的过程。解调又有检波与鉴频和鉴相之分。
1.1.2 无线电波的波段
段号 频段名称
频段范围 （含上限不含下限）
1 甚低频（VLF） 3～30千赫（KHz）
2 低频（LF） 30～300千赫（KHz）
3 中频（MF） 300～3000千赫（KHz）
4 高频（HF） 3～30兆赫（MHz）
5 甚高频（VHF） 30～300兆赫（MHz）
无线电波传播基础知识
无线电波传播基础
移动研究所网规网优部
课程目的 学习完本课程，你将能够：
了解电磁波的相关基本概念 掌握无线电波的几种实际传播途径 掌握无线电波的衰落特性 了解菲涅尔区和多普勒频移现象 了解常用的宏蜂窝及微蜂窝模型
目录 电磁波基础
无线电波的传播
无线电波传播模型
提纲
电磁波基础
电磁波的产生
电磁波的传播
自由空间中的电波传播
自由空间中的电波传播公式为：
PL(dB)=32.44+20lgf（MHz）+20lgd（km）
无线电波的传播
其中，PL为自由空间的路损，单位是dB； f为载波的频率，单位是MHz； d为发射源与接收点的距离，单位是km。
当f
和d扩大一倍时，Ls均增加6dB
GSM1800基站传播损耗在自由空间就比GSM900基站大6dB。
衰减；
对于绝缘体而言，只反射入射
波能量的一部分，剩下的被折射 入新的介质继续传播；
对于非理想介质，会吸收电磁
波的能量，产生贯穿衰落
无线电波的实际传播途径
无线电波的传播
绕射
在发射机与接收机之间有边
缘光滑且不规则的阻挡物体， 该物体的尺寸与电波波长接 近，电波可以从该物体的边 缘绕射过去；
当波撞击在障碍物边缘时发
包络更接近与均值。
快衰落
无线电波的传播
快衰落的瑞利分布
瑞利分布：指在无直射波的N
个路径中，若每条路径的信号幅度均为高
斯分布、相位均为0~2π均匀分布，则合成信号包络分布为瑞利分布
标准偏差σ取决于不同的应用环境。
快衰落
无线电波的传播
快衰落恶化量储备
移动研究所网规网优部
课程目的 学习完本课程，你将能够：
了解电磁波的相关基本概念 掌握无线电波的几种实际传播途径 掌握无线电波的衰落特性 了解菲涅尔区和多普勒频移现象 了解常用的宏蜂窝及微蜂窝模型
目录 电磁波基础
无线电波的传播
无线电波传播模型
提纲
电磁波基础
电磁波的产生
电磁波的传播
自由空间中的电波传播
自由空间中的电波传播公式为：
PL(dB)=32.44+20lgf（MHz）+20lgd（km）
无线电波的传播
其中，PL为自由空间的路损，单位是dB； f为载波的频率，单位是MHz； d为发射源与接收点的距离，单位是km。
当f
和d扩大一倍时，Ls均增加6dB
GSM1800基站传播损耗在自由空间就比GSM900基站大6dB。
衰减；
对于绝缘体而言，只反射入射
波能量的一部分，剩下的被折射 入新的介质继续传播；
对于非理想介质，会吸收电磁
波的能量，产生贯穿衰落
无线电波的实际传播途径
无线电波的传播
绕射
在发射机与接收机之间有边
缘光滑且不规则的阻挡物体， 该物体的尺寸与电波波长接 近，电波可以从该物体的边 缘绕射过去；
当波撞击在障碍物边缘时发
包络更接近与均值。
快衰落
无线电波的传播
快衰落的瑞利分布
瑞利分布：指在无直射波的N
个路径中，若每条路径的信号幅度均为高
斯分布、相位均为0~2π均匀分布，则合成信号包络分布为瑞利分布
标准偏差σ取决于不同的应用环境。
快衰落
无线电波的传播
快衰落恶化量储备
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概述
在电波传播中经常遇到下面后些概念：
菲涅尔区 大气折射 等效地球半径 视距 传播余隙 ...
-
第二章 移动通信电波传播的几个概念
第一节 菲涅尔区
第二节 大气折射 第三节 视距
-
菲涅尔区
菲涅尔区是一个围绕从发射体到接收机直连线的旋转椭球体， 且以发射机与接收点为椭圆焦点
-
第二章 移动通信电波传播的几个概念
第一节 菲涅尔区
第二节 大气折射
第三节 视距
-
大气折射
大气折射对电波传播的影响
现象名称 零折射 负折射
标准折射
临界折射 超折射
大气折射及其对电波的特性
WCDMA电磁波传播方式为微波传播，微波的传播类 似于光波的传播，是一种视距传播。
-
本章小结
本章主要讲述了无线通信的概念、无线通信的频段和波动的划 分以及无线通信的电磁波传播方式及其特点。
-
课程内容
第一章 无线通信基本概念 第二章 移动通信电波传播的几个概念 第三章 移动通信电波传播特性 第四章 移动通信信道与预测
第三节 无线通信中的电 波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
-
电波传播方式的分类
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）地表面波传播（电波传播主要受地球表面的影响）。 （2）对流层电波视距传播（电波传播主要受对流层影响）。 （3）电离层电波反射传播（电波传播主要受电离层影响)。
电波传播基本知识
前言
电波传播特性研究是任何无线通信系统所遇到的首 要问题。
本文对电波的一些基本概念进行了说明，并试图说 明了移动通信信道的一些特点。：
了解无线通信的基本概念 了解电波传播中的基本概念 了解移动通信信道的一些基本特性
-
参考资料
《无线通信技术》，深圳市华为技术有限公司 《现代无线通信系统电波传播》，Hernry L.Bertoni 《移动通信工程(理论与应用)》，william C.Y.Lee 《网络规划设计》，深圳市华为技术有限公司
为什么会为多种传播方式：
低频时，电波也会被电离层反射，只是相比于表面波信号传播衰 减。频率变高时，地面逐渐满足瑞利准则，地面衰减变大，所以 地表面波传播方式逐渐消失。
电离层相当于由离子体构成的筛子，电波长时会被反射，波长短 时会被透射。因此对于高频信号，电离层不起作用。
-
电波传播方式的说明
地表面波是建立在地球表面的一种电波传播形式，在频率小于 5MHz且天线高度小于地面半波长时，此传播形式占主导作用。 其特点是传播距离远，易与水下建立通信，不受天气与地面环 境的阻挡。
-
无线通信使用的频段与传播方式
表1-1 无线通信使用的电磁波的频率范围与传播方式
-
无线通信使用的频段与传播方式
表1-1 无线通信使用的电磁波的频率范围和传播方式
-
思考题
何谓无线通信？ WCDMA的电波传播方式及其特点？
-
解答
利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通 信 方 式 称 之 为 无 线 电 通 信 （ Radio Communication），也称之为无线通信。
➢ 在对流层的上面一层是平流层，又称同温层，距地面约20~40公里。 在平流层上面是电离层。
➢ 电离层大气在太阳的辐射作用以及宇宙射线的影响下产生电离，形成 相当多的离子和自由电子。电离层也是分层分布的。
-
大气媒质的分层情况
-
第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述 第二节 无线通信中的大
气媒质
-
第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述
第二节 无线通信中的大 气媒质
第三节 无线通信中的电 波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
-
无线通信中的大气媒质
电磁信号的媒质效应通常是电波传播的支撑，无线通信中重要 媒质---大气层的特性：
➢ 地球大气层中最低的一层是对流层，其厚度平均约10~20公里。对流 层的平均高度随地域变化而有所差异，温带地区为10~12公里，赤道 附近为16~18公里。在对流层集中了大气中90%以上的水气和3/4以上 的大气质量。
Rr
Rs
Wfn
发射点 S
d
接收点
对第n个菲涅尔区，从发射机到椭圆体上任一点， 再到接收机的距离比直线距离大n个半波长
-
菲涅尔距离与其意义
菲涅尔区距离：
菲涅尔区的意义 1. 电波传播模型的拐点由第一菲涅尔区决定。 2. 电波传播余隙设计与第一菲涅尔区息息相关，
如山区电波设计、超视距传播的设计、微波传播等。 3. 隧道内电波的模式转换与第一菲涅尔区息息相关。 4. 电波传播中天线与反射体的距离要求与第一菲涅尔区息息相关。 5. 微小区与室内电波传播与第一菲涅尔区相关
对流层电波传播是无线通信中占主导作用的传播形式，频率在 30MHz以上时，视距传播成为主要传播方式，此时需注意对流层 折射系数的影响(一般地，此种传播又称地面传播)，传播特点 是视距传播，易受地面环境的阻挡影响，传播衰减较大。
电离层传播是在地表面波频率与对流层传播频率之间的频率， 利用电离层的反射作用的传播方式。特点是：可超视距传播， 受电离层变化的影响较大，极化等通信参数难以控制。
-
课程内容
第一章 无线通信基本概念 第二章 移动通信电波传播的几个概念 第三章 移动通信电波传播特性 第四章 移动通信信道与预测
-
第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述
第二节 无线通信中的大 气媒质
第三节 无线通信中的电 波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
-
概述
利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式称之 为无线电通信（Radio Communication），也称之为无线通信。 利用无线通信可以传送电报、电话、传真、数据、图像以及广 播和电视节目等通信业务。
-
第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述 第二节 无线通信中的大
气媒质 第三节 无线通信中的电
波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
-
无线通信使用的频段与传播方式
目前无线通信使用的频率从超长波波段到亚毫米波段（包括亚 毫米波以下），以至光波。无线通信使用的频率范围和波段见 下表1-1。
概述
在电波传播中经常遇到下面后些概念：
菲涅尔区 大气折射 等效地球半径 视距 传播余隙 ...
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第二章 移动通信电波传播的几个概念
第一节 菲涅尔区
第二节 大气折射 第三节 视距
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菲涅尔区
菲涅尔区是一个围绕从发射体到接收机直连线的旋转椭球体， 且以发射机与接收点为椭圆焦点
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第二章 移动通信电波传播的几个概念
第一节 菲涅尔区
第二节 大气折射
第三节 视距
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大气折射
大气折射对电波传播的影响
现象名称 零折射 负折射
标准折射
临界折射 超折射
大气折射及其对电波的特性
WCDMA电磁波传播方式为微波传播，微波的传播类 似于光波的传播，是一种视距传播。
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本章小结
本章主要讲述了无线通信的概念、无线通信的频段和波动的划 分以及无线通信的电磁波传播方式及其特点。
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课程内容
第一章 无线通信基本概念 第二章 移动通信电波传播的几个概念 第三章 移动通信电波传播特性 第四章 移动通信信道与预测
第三节 无线通信中的电 波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
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电波传播方式的分类
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）地表面波传播（电波传播主要受地球表面的影响）。 （2）对流层电波视距传播（电波传播主要受对流层影响）。 （3）电离层电波反射传播（电波传播主要受电离层影响)。
电波传播基本知识
前言
电波传播特性研究是任何无线通信系统所遇到的首 要问题。
本文对电波的一些基本概念进行了说明，并试图说 明了移动通信信道的一些特点。：
了解无线通信的基本概念 了解电波传播中的基本概念 了解移动通信信道的一些基本特性
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参考资料
《无线通信技术》，深圳市华为技术有限公司 《现代无线通信系统电波传播》，Hernry L.Bertoni 《移动通信工程(理论与应用)》，william C.Y.Lee 《网络规划设计》，深圳市华为技术有限公司
为什么会为多种传播方式：
低频时，电波也会被电离层反射，只是相比于表面波信号传播衰 减。频率变高时，地面逐渐满足瑞利准则，地面衰减变大，所以 地表面波传播方式逐渐消失。
电离层相当于由离子体构成的筛子，电波长时会被反射，波长短 时会被透射。因此对于高频信号，电离层不起作用。
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电波传播方式的说明
地表面波是建立在地球表面的一种电波传播形式，在频率小于 5MHz且天线高度小于地面半波长时，此传播形式占主导作用。 其特点是传播距离远，易与水下建立通信，不受天气与地面环 境的阻挡。
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无线通信使用的频段与传播方式
表1-1 无线通信使用的电磁波的频率范围与传播方式
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无线通信使用的频段与传播方式
表1-1 无线通信使用的电磁波的频率范围和传播方式
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思考题
何谓无线通信？ WCDMA的电波传播方式及其特点？
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解答
利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通 信 方 式 称 之 为 无 线 电 通 信 （ Radio Communication），也称之为无线通信。
➢ 在对流层的上面一层是平流层，又称同温层，距地面约20~40公里。 在平流层上面是电离层。
➢ 电离层大气在太阳的辐射作用以及宇宙射线的影响下产生电离，形成 相当多的离子和自由电子。电离层也是分层分布的。
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大气媒质的分层情况
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第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述 第二节 无线通信中的大
气媒质
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第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述
第二节 无线通信中的大 气媒质
第三节 无线通信中的电 波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
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无线通信中的大气媒质
电磁信号的媒质效应通常是电波传播的支撑，无线通信中重要 媒质---大气层的特性：
➢ 地球大气层中最低的一层是对流层，其厚度平均约10~20公里。对流 层的平均高度随地域变化而有所差异，温带地区为10~12公里，赤道 附近为16~18公里。在对流层集中了大气中90%以上的水气和3/4以上 的大气质量。
Rr
Rs
Wfn
发射点 S
d
接收点
对第n个菲涅尔区，从发射机到椭圆体上任一点， 再到接收机的距离比直线距离大n个半波长
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菲涅尔距离与其意义
菲涅尔区距离：
菲涅尔区的意义 1. 电波传播模型的拐点由第一菲涅尔区决定。 2. 电波传播余隙设计与第一菲涅尔区息息相关，
如山区电波设计、超视距传播的设计、微波传播等。 3. 隧道内电波的模式转换与第一菲涅尔区息息相关。 4. 电波传播中天线与反射体的距离要求与第一菲涅尔区息息相关。 5. 微小区与室内电波传播与第一菲涅尔区相关
对流层电波传播是无线通信中占主导作用的传播形式，频率在 30MHz以上时，视距传播成为主要传播方式，此时需注意对流层 折射系数的影响(一般地，此种传播又称地面传播)，传播特点 是视距传播，易受地面环境的阻挡影响，传播衰减较大。
电离层传播是在地表面波频率与对流层传播频率之间的频率， 利用电离层的反射作用的传播方式。特点是：可超视距传播， 受电离层变化的影响较大，极化等通信参数难以控制。
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课程内容
第一章 无线通信基本概念 第二章 移动通信电波传播的几个概念 第三章 移动通信电波传播特性 第四章 移动通信信道与预测
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第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述
第二节 无线通信中的大 气媒质
第三节 无线通信中的电 波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
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概述
利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式称之 为无线电通信（Radio Communication），也称之为无线通信。 利用无线通信可以传送电报、电话、传真、数据、图像以及广 播和电视节目等通信业务。
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第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述 第二节 无线通信中的大
气媒质 第三节 无线通信中的电
波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
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无线通信使用的频段与传播方式
目前无线通信使用的频率从超长波波段到亚毫米波段（包括亚 毫米波以下），以至光波。无线通信使用的频率范围和波段见 下表1-1。