无线电波传播理论&天线原理选型

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无线电信号的传播原理

无线电信号的传播原理无线电波是指在空间中传播的电磁波，具有特定的频率和波长。

无线电信号的传播原理是电磁波的传播原理，要了解其原理，首先需要了解电磁波的基本特性。

一、电磁波的基本特性1.频率和波长无线电波具有特定的频率和波长，频率和波长是电磁波两个基本参数中的关系。

频率越高，波长越短，能量越强。

例如，如果有两个无线电波，一个频率为1MHz，一个频率为2MHz，那么2MHz的无线电波的波长是1MHz的无线电波的一半。

2.传播速度无线电波是在真空中传播的，其传播速度为光速，即约为300,000 km/s。

3.极化电磁波的方向和振动方向之间的关系称为极化。

无线电波可以是水平、垂直或圆极化。

不同极化方式的无线电波在传播过程中受到的衰减程度也不同。

二、无线电信号的传播方式无线电波的传播可以分为三种主要的传播方式：地面波、天波和空间波。

1.地面波地面波是指沿着大地表面传播的电磁波。

地面波的传播距离一般不超过数百千米，其主要特点是传输距离较短，适用于在负责的局域内通信。

2.天波天波是指折射在电离层上方的电磁波。

由于电离层具有反射和折射的特性，天波可以传播数千千米，其主要特点是传输距离较远，适用于远距离通信。

3.空间波空间波是指由天线向空间发射的电磁波，其传播距离与地球曲率半径成正比，可以传播数百到数千千米。

空间波传输主要分为直射和反射两种方式，具体的传播方式取决于天线的高度和环境的情况。

三、无线电信号的传播影响因素无线电信号的传播受到各种因素的影响，主要包括：1.频率无线电波传播的频率越高，传输距离越短，对障碍物的穿透能力越差。

2.反射和衰减无线电波在传播过程中会遇到障碍物并遭到反射、折射和散射，这些因素会改变信号的传播方向和功率，导致信号衰减。

3.天气状况天气的变化会对无线电波的传播产生影响。

例如，电离层的变化会影响天波信号的传播，大气条件的变化会影响空间波信号的传播。

4.传输距离传输距离对无线电波的传播也有很大的影响。

无线电波的传播原理

无线电波的传播原理无线电波的传播原理是指无线电波从发射器向接收器传播的过程。

无线电波是一种电磁波，它的传播过程主要受到电磁波的特性、天线的特性和传输环境的影响。

首先，电磁波的传播是通过电场和磁场相互作用而实现的。

无线电波由交变的电流在天线上产生，并形成一个环绕天线的电磁场。

这个电磁场在空间中传播，并会被接收器中的天线捕获。

其次，无线电波的传播会受到天线的特性影响。

天线作为无线电波的收发器，它的尺寸和结构会对无线电波的辐射方向、辐射功率等起到重要作用。

天线的设计和选择能够影响无线电信号的传输距离、传输质量等。

不同类型的天线适用于不同的场景和环境，例如杆状天线适用于远距离传输，而补偿天线适用于增强信号强度。

最后，无线电波的传播还会受到传输环境的影响。

无线电波在空气、水、建筑物和地形等环境中传播时会与这些介质发生干扰、反射、折射和散射等现象，从而影响无线电信号的传播性能。

例如，在城市中，建筑物的多个反射面会引起多径传播，导致信号的时延扩展和多径衰落。

此外，在开放空旷区域，无线电波传播的路径会较为直接，传播损耗较小。

通过以上原理，无线电波可以实现远距离传输和通信。

当发射器发出无线电波时，它会被天线辐射，形成一个电磁场，从而造成电磁波的发射。

这个电磁波会在空间中自由传播，当它遇到接收器的天线时，电磁波会产生电流，从而实现信号的接收。

接收器将接收到的信号经过处理后，可以恢复出原始的信息。

无线电波的传播原理是无线通信技术的基础。

通过研究无线电波的传播规律，我们可以优化通信系统的性能，提高信号的传播距离和传输质量。

在实际应用中，我们需要选择适当的天线和调节传输环境，以实现最佳的无线通信效果。

综上所述，无线电波的传播原理主要包括电磁波的相互作用、天线的特性和传输环境的影响。

通过深入研究和理解这些原理，我们可以更好地利用无线电波进行远距离的通信和传输。

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

《无线电波的发射、接收和传播》讲义

《无线电波的发射、接收和传播》讲义一、无线电波的概述在我们的日常生活中，无线电波无处不在。

从手机通信到广播电视，从卫星导航到无线局域网，无线电波在信息传递中扮演着至关重要的角色。

那么，什么是无线电波呢？无线电波是一种电磁波，其频率范围非常广泛，从低频的几千赫兹到高频的几十亿赫兹。

它们能够在自由空间中传播，不需要像电线那样的物理连接就能传递信息。

二、无线电波的发射要实现无线电通信，首先需要发射无线电波。

无线电波的发射主要依靠天线和发射机。

天线是发射和接收无线电波的重要设备。

发射时，电流通过天线，产生变化的电磁场，从而向周围空间辐射出无线电波。

天线的形状和尺寸会影响发射的效率和方向性。

发射机则负责产生高频振荡电流。

这个电流具有特定的频率和功率，决定了发射的无线电波的特征。

为了有效地发射无线电波，发射机通常会对信号进行调制。

调制就是把要传递的信息加载到高频载波上。

常见的调制方式有调幅（AM）和调频（FM）。

调幅是使载波的振幅随信号变化，而调频则是使载波的频率随信号变化。

经过调制后的信号，能够携带更多的信息，并且更适合在空间中传播。

三、无线电波的传播无线电波在空间中的传播方式主要有地波传播、天波传播和直线传播三种。

地波传播是指无线电波沿着地球表面传播。

这种传播方式适合频率较低的无线电波，如长波和中波。

地波传播比较稳定，但传播距离有限，且容易受到地面障碍物和地球曲率的影响。

天波传播是指无线电波被发射到高空的电离层，然后被反射回地面。

这种传播方式适合中波和短波。

电离层是地球大气层中的一个区域，其中存在大量的自由电子和离子，能够反射无线电波。

但电离层的状态会随时间和季节变化，导致天波传播的稳定性较差。

直线传播是指无线电波以直线的方式传播。

这种传播方式适合频率较高的无线电波，如超短波和微波。

直线传播的信号强度随距离的增加而迅速衰减，因此需要通过中继站来延长传播距离。

此外，无线电波在传播过程中还会受到各种因素的影响，如大气衰减、障碍物阻挡、多径传播等。

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。

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。

无线电波传播的基础知识.课件

衰减系数
无线电波在传播过程中会受到介质的吸收作用，导致能量逐渐衰减。不同的介质具有不同的衰减系数，因此会影响无线电波的传播距离和信号强度。
04
无线电波的应用领域
通信领域
无线电波在通信领域有着广泛的应用，包括长波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。
长波通信主要用于海底电缆、大地导电等场合，中波通信主要用于广播、导航等，短波通信主要用于远程通信、广播、电视等，而微波通信则主要用于现代移动通信、卫星通信等。
01
02
03
04
无线电波可以在各种介质中传播，包括空气、水、土壤等。
无线电波的传播速度等于光速，不受介质影响。
无线电波的传播距离受发射功率、天线高度、频率等因素影
响。
无线电波易受到干扰，如其他电磁波、雷电等。
02
无线电波的传播介质
电离层
01
电离层概述
电离层是地球大气的一个区域，其中包含自由电子和离子。它对于长波
雷达领域
无线电波在雷达领域的应用主要包括雷达测距、雷达测速和雷达测角等。
雷达通过发射无线电波并接收回波，可以实现对目标物体的距离、速度、角度等参数的测量，广泛应用于军事、航空、气象等领域。
导航领域
01
无线电波在导航领域的应用主要包括航海导航、航空导航和卫星导航等。
02
航海导航主要利用长波和超长波，航空导航主要利用中波和短波，而卫星导航则主要利用微波无线电波进行定位和导航。
信号相对稳定，但易受到干扰。
无线电波的分类
短波：频率在30-300MHz之间，波长在10-1m之间。主要用于短距离通信和广播。
信号传输稳定，但传输速率较慢。
无线电波的分类

无线电波的传播

五、多普勒效应
多普勒效应是指发射源与接收点相对移动而产生频率变化的现象；多普勒频移：f = (v/λ)*cosα ；其中v/λ为最大多普勒频移例如：900MHz频率，移动台速度50Km/h，则 f = (50*1000/3600)/(3/9) = 41.6Hz。
六、室分设计电波传输考虑
1.室内分布系统的无线传播也是多径传播，也存在多径现象。因为室内环境比较稳定，多径衰落呈现慢衰落的现象。所以，在计算电平时，常常采用自由空间的传播计算方式。 2.由于不考虑信号的多径叠加问题。所以，在电平计算上主要考虑的是直射波。在直射波传播路径上有阻挡，则考虑阻挡衰减。 3.折射波、反射波的应用。某些曲折死角，可以巧妙地应用电波的折射和发射。 4.电波的隧道效应。
一、自由空间传播
2.自由空间的传播
自由空间：均匀无损耗的无限大空间；各向同性；电导率为零；空间无限大。空气中电导率不为零，且方向不同性，所以不是自由空间，但是近似自由空间。有一发射功率为Pt的点源，通过增益为Gt的天线发射；在距离该点源 d的球面上有一有效接收为A的天线，则该天线单位面积上接收到的功率为 S = Gt * Pt / (4πd2) 天线截获的功率Pr = S *A ，有效接收面积 A = Gr * λ2/ (4π) 所以，Pr = Pt * Gt * Gr * λ2 /（4πd）2 定义路径衰耗Ls = （4πd）2 / λ2 = （4π fd）2 / c 2 其中，f为频率；C为电磁波在自由空间传播速度。用分贝表示为 Ls = 32.45dB + 20log(f) +20log(d) f 单位为单位为MHz；d单位为单位为Km ；单位为
重点和思考
重点：无线电波自由空间传播公式。多径传输产生的结果。天线的种类、指标。思考：相对运动改变无线电波的频率，动车或高铁怎样覆盖信号比较合适？

第3讲无线电波传播理论

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
阴影衰落（慢衰落）：
它是由于电波传播路径上的障碍物的阻挡而产生的损耗。
强变化。信道工作于符合瑞利分布的快衰落并叠加有信号
幅度满足对数正态分布的慢衰落。
传播损耗－自由空间传播损耗
自由空间的传播损耗可以由下式表示：
L

32
.
4

20
log(
f
)

20
log(
d
)
p
MHz
km
其中f为频率(MHz)，d为距离(km)。上式与距离d成反比
，当距离增加一倍时，自由空间的路径损耗增加6dB。同时，
第三章无线电波传播理
论
参考书目：
樊昌信.《通信原理》
马玉珉.《通信系统理论》
闻映红.《天线与电波传播理论》
马华兴.《传播模型优化的研究》
主要内容：
3.1 无线电波传播机制
3.2 无线电波衰落特性
3.3 无线电波传播模型
3.1无线电波传播机制
无线电波传播特性的研究和了解是移动通信网
络规划和建设的基础,从频段的确定、频率分配、无
3至30GHz
30至300GHz
相当米制划分
万米波
千米波
百米波
十米波
米波
分米波(十分之一米波)
厘米波(百分之一米波)
毫米波(千分之一米波)

无线电波的传播机理与信号处理

无线电波的传播机理与信号处理无线电波是一种能够通过空气释放能量、传递信息的电磁波。

它们在通信、雷达、卫星通讯等许多领域都有广泛的应用。

本文将着重探讨无线电波的传播机理和信号处理技术。

一、无线电波的传播机理无线电波在传播过程中会与周围的物质相互作用，产生吸收、反射、散射等现象。

这些现象是决定无线电波传播的重要因素。

1. 吸收现象吸收现象是指无线电波在传播过程中被周围介质吸收的现象。

介质的吸收特性由介质的电性能和磁性能决定。

在大气中，气体、水汽和云雾等都会对无线电波产生一定的吸收作用。

2. 反射现象反射现象是指无线电波在传播过程中遇到较大的障碍物而被反射回来的现象。

如果障碍物是平面的，则反射波的入射角等于反射角。

如果障碍物是曲面的，则反射波会沿不同的方向散射开来。

3. 散射现象散射现象是指无线电波在传播过程中遇到比自己尺寸小的物体而发生的反射和散射。

该现象会使无线电波在传播过程中发生频率和相位的改变。

二、信号处理技术无线电波的信号在传播过程中会受到干扰和噪声的影响，使得信号质量下降，因此需要采用一些技术来提高信号的质量。

1. 功率控制功率控制是指在传输过程中，动态地调整信号的功率以使其达到最佳状态。

此技术可有效减少信号的失真和干扰，提高信号的质量。

2. 多路径补偿多路径补偿是指针对具有多条信号路径的传输信道的技术。

在这种情况下，传输信号会有多条路径到达接收端，由于路径长度和反射等复杂的因素的影响，会引起信号的码间串扰及多径干扰。

通过使用多路径补偿技术，可以完全消除这些干扰，从而提高信号的质量。

3. 信道编码技术信道编码技术是指在传输过程中，对原始数据进行编码以达到提高传输质量的效果。

这种编码技术可以允许接收端对信号进行错误检测和纠正，并实现数据压缩的效果。

4. 多天线技术多天线技术是指在发射和接收方同时安装多个天线，以提供更多的路径和增加信号的可靠性。

多天线技术可以通过最大化信号传输的分集增益来减少干扰和抗多径干扰，并改善信号的覆盖范围。

无线电波传播基础理论-PPT文档资料27页

Coverage Threshold dBm
Location P robablity %
-70 -74 -78 -82 -86 -90 -94 -98 -102 -106 -110
1.8 传播模型
• 总体而言GSM1800MHz频段的覆盖比GSM900M频段要差一些：
– Okumura – Hata公式中GSM1800M频段的路径损耗比GSM900M频段大
9.79dB
– 功率预算中GSM1800M频段MS发射功率比GSM900M频段小3dB(各自分别为30dBm和33dBm）
– 50m长 7/8” 电缆损耗差值为0.97dB – GSM1800与GSM900相比较，所有以上各项给出了 13.77 dB差值 • 但实际的场强测量和1800M频段的模型校正发现平均差值并没有这么大 – 通常 Okumura – Hata模型1800M频段的修正因子比900M频段小3～6dB。
1.1 研究电波传播特性的必要性
• 无线电波传播特性的研究和了解是移动通信网络规划和建设的基础,从频段的确定、频率分配、无线电波的覆盖范围、计算通信概率及系统间的电磁干扰，直到最终确定无线设备的参数，都必须依靠对电波传播特性的研究、了解和据此进行的场强预测。
• 无线电波传播与工作频率有关，如450MHz、900MHz和1800MHz的电波传播特性差别很大；
1805-1850MHz(BS)
CDMA
825-835MHz (MS) 870-880MHz (BS)
由上表可以看出移动通信频段位于UHF频段范围内，是以空间波的方式进行传输的。
1.3 dB概念的介绍
• Calculations in dB (deci-Bel) • logarithm ic, relative scale

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

无线电波传播手册

无线电波传播手册第一章无线电波传播原理1.1 无线电波的产生无线电波是一种由电磁场产生的电磁波，其产生过程基于电磁感应定律。

1.2 无线电波的特性无线电波具有波长、频率、速度等特性，其传播受到地形、天气、电离层等因素的影响。

1.3 无线电波的传播方式无线电波的传播方式主要有直线传播、地面传播、天波传播、散射传播等。

第二章空中传播2.1 直射传播直射传播是指无线电波直接从发射天线到达接收天线的传播方式，适用于开放空旷地区。

2.2 折射传播折射传播是指无线电波在穿过不同介质界面时，由于光速的改变而发生弯曲的传播方式。

2.3 绕射传播绕射传播是指无线电波在遇到屏障或障碍物时，在其周围或边缘绕过的传播方式。

2.4 天波传播天波传播是指无线电波在特定频段通过电离层反射和折射后传播到地面的方式。

第三章地面传播3.1 地波传播地波传播是指无线电波在地面与天线之间的接触面上沿地球曲率传播的方式。

3.2 多径传播多径传播是指无线电波由于地面反射、散射等产生多条传播路径，到达接收天线的方式。

3.3 衍射传播衍射传播是指无线电波在遇到障碍物边缘时弯曲传播的方式，适用于山谷、城市建筑密集区等地形。

第四章天波传播4.1 电离层基本概念电离层是指地球大气中电离分子和自由电子较为密集的区域，对无线电波的传播有重要影响。

4.2 太阳活动与天波传播太阳活动引起的电离层变化会对天波传播产生显著影响，太阳黑子数量与无线电通信质量存在关联。

4.3 天波传播相关参数天波传播的状况可通过参数如电离层频率、MUF（最高可用频率）等进行描述和预测。

第五章散射传播5.1 散射现象及机制散射传播是指无线电波在穿越大气中的气体、雾霾、云层等微粒时发生分散传播的现象。

5.2 散射传播的影响因素散射传播的影响因素主要包括频率、信号强度、物体粒径和散射角度等。

5.3 散射传播在通信中的应用散射传播在通信中常用于障碍物背后的信号传输、城市建筑物信号强化等。

无线电波传播理论

在任意时刻，波长在空间的分布具有周期性，即物理量在空间周期分布，这种周期性用波长λ来描述。
电磁波的波长是指电磁波在介质中传播时，相邻两个波峰与波峰之间，或者波谷与波谷之间的距离，单位为米
频率f
电磁波基础
电磁波的传播具有周期性，这又包括时间周期性和空间周期性
在波场中任一位置（点），该点的物理量经过一定的时间后又恢复原来的数值，具有时间周期性。
多普勒频移符合下面的公式： f = f0-fdcos θ = f0-(v/λ) cos θ
当移动台快速远离基站时为f=f0-fd；当移动台快速靠近基站时为f=f0+fd。
时间色散
时间色散起源于反射，其反射信号来自远离接收天线的物体约在几千米远处。
码间干扰采用自适应均衡技术可减少时间色散的影响。
多径传播效应对于进行中的车载台和对于停着的车载台及手持机所造成的恶化量是不同的。
步行条件下：2.0--5.0dB 高速移动条件下：0dB 在GSM系统中，语音和数据两种业务的快衰落量均取
3dB。
多普勒效应
多普勒效应
由于波源和接收者之间存在着相互运动而造成接收者接收到的频率与波源发出的频率之间发生变化。
麦克斯韦电磁理论
在时变电磁场中，变化的磁场激发旋涡电场；而变化的电场同样可以激发涡旋磁场。
电场与磁场的相互联系，相互激发，时间上周而复始，空间上交链重复。
TEM波的传播形式
电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。
电磁波的相关基本概念
电磁波的波长 λ
电磁波的传播速度v
快衰落
快衰落的产生原因
由于信号的多径传播而产生的衰落，反映了小范围波长量级（短时间）的接收电平变化

无线电波传播理论&天线原理选型

无线电信号的传播原理

无线电波的传播原理

无线电波传播理论

无线电传播理论

无线电波传播的基础知识

《无线电波的发射、接收和传播》 讲义

5.无线电波传播的基本理论(V0.2)

无线电波传播原理及主要传播模型

无线电波传播

无线电波传播的基础知识.课件

无线电波的传播

第3讲无线电波传播理论

无线电波的传播机理与信号处理

无线电波传播基础理论-PPT文档资料27页

无线电波传播第二讲电波传播基本理论

无线电波传播手册

无线电波传播理论

《无线电波的发射、接收和传播》讲义