无线通信原理与应用第二章

第2章 移动信道的传播特性
2.直射 直射波传播可按自由空间传播来考虑。自由空间传播 是指天线周围为无限大真空区时的电波传播，它是理 想的传播条件。在这种理想空间中，电磁波的能量不 会被障碍物所吸收，也不存在电波的反射、折射、绕 射、散射和吸收等现象。陆地传播环境中，满足如下 条件的电波可视作在自由空间传播：
性天线）的辐射功率为 PT W ，则距辐射源 d （单位 m ） 处的电场有效值Eo为： 磁场有效值H0为：
E0
H0
30 PT d
30 PT 120 πd
(V / m)
(A / m)
（2-1） （2-2）
第2章 移动信道的传播特性
单位面积上的电波功率密度S为： PT 2 S (W / m ) （2-3） 2 4πd 若用发射天线增益为GT的方向性天线取代各向同性天线 ，则上述公式应改写为：
第2章 移动信道的传播特性
2.1 无线电波传播机制
2.2移动信道的特征
2.3 陆地移动信道的场强估算
2.4移动信道的传播模型
第2章 移动信道的传播特性
§2.1无线电波传播机制
1.电波传播方式
无线电波从发射机天线发出，可以沿着不同的途径
和方式到达接收天线，这与电波频率和极化方式有关。
f＞30MHz时，典型的传播路径如图2-1所示。
图2-1
电波传播典型路径
第2章 移动信道的传播特性
①从发射天线直接到达接收天线的电波称为直射波，也称 为视距传播（Line Of Sight，LOS），它是VHF和UHF频 段的主要传播方式； ②的电波经过地面反射到达接收机，称为地面反射波； ③的电波沿地球表面传播，称为地表面波。 除此之外，在移动信道中，电波遇到各种障碍物时 会发生反射、绕射和散射现象，称为非视距传播（None Line Of Sight ， NLOS ），它们与直射波发生干涉，导 致多径衰落现象。而在非均匀介质中传播时会产生折射 现象，折射现象会直接影响视距传播的极限距离。
Rh = Rv = −1
180°。
（2-18）
即反射场强的幅度等于入射场强的幅度，而相位相差
第2章 移动信道的传播特性
（2）两径传播模型 在简化条件下，地面电波两径传播模型如图2-3所 示。图中，由发射点 T 发出的电波分别经过直射线（ TR）与地面反射路径（ToR）到达接收点R，由于两者 的路径不同，从而会产生附加相移。由图 2-3 可知， 反射波与直射波的路径差为：
满足下列关系。
（2-7）
式中， AR 为接收天线的有效面积，它与接收天线增益 GR
式中，λ 2/4π 为各向同性天线的有效面积。 由式（2-6）～式（2-8）可得
λ PR PT GT GR 4 π d
2
λ AR GR 4π
2
（2-8）
（2-9）
第2章 移动信道的传播特性
①地面上空的大气层是各向同性的均匀媒质；
②媒质的相对介电常数ε r和相对导磁率μ r都等于1 ③传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面
第2章 移动信道的传播特性
即使电波在自由空间里传播，由于辐射能量的扩散，经 过一段路径传播之后，能量仍会受到衰减。由电磁场
理论可知，若各向同性天线（亦称全向天线或无方向
图2-3
两径传播模型
第2章 移动信道的传播特性
d a b c (d1 d 2 ) 2 (ht hr ) 2 (d1 d 2 ) 2 (ht hr ) 2 ht hr ht hr d 1 1 d d
想介质表面。在考虑地面对电波的
反射时，按平面波处理，即电波在
图2-2 平滑表面的反射
反射点的反射角等于入射角，如图2-2所示。
第2章 移动信道的传播特性
不同界面的反射特性用反射系数R表征，它定义为反射 场强与入射波场强的比值，R可表示为 j （2-14） R Re 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。 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： 2 1/ 2 sin ( cos ) c Rh Rh e j sin ( c cos 2 )1/ 2 （2-15）
当收、发天线增益为 0dB ，即当 GR = GT = 1时，接收天 线上获得的功率为：
λ PR Hale Waihona Puke Baidu PT 4 πd
2
（2-10） （2-11）
由上式可见，自由空间传播损耗Lfs为 2 PT 4 πd Lfs PR λ 以dB计，得：
2
4πd 4πd （2-12） (dB) 201g (dB) Lfs (dB) 101g λ λ 或 ：
c sin ( c cos 2 )1/ 2 Rv c sin ( c cos 2 )1/ 2
（2-16）
第2章 移动信道的传播特性
式中，c是反射介质的等效复介电常数，它与反射介 质的相对介电常数r、电导率和工作波长λ 有关，即 c = r − j60 （2-17） 电磁波的极化方式可分为线极化、圆极化和椭圆极化 等 对于地面反射，当工作频率高于 150MHz （ <2m ） ，θ 1<10时，由式（2-15）和式（2-16）可得
Lfs (dB) 32.44 201gd (km) 201gf (MHz) （2-13）
第2章 移动信道的传播特性
3.反射 当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，如果 界面尺寸比电波波长大得多，就会产生镜面反射。电 磁波反射发生在不同物体界面上，如地球表面、建筑 物和墙壁表面。反射是产生多径衰落的主要因素。 （1）平滑表面的反射 假定反射表面是平滑的，即所谓理
E0 H0 30 PT GT d 30 PT GT 120 πd (V / m) (A / m)
（2-4）
（2-5） （2-6）
PT GT 2 S (W / m ) 2 4πd
第2章 移动信道的传播特性
接收天线获取的电波功率等于该点的电波功率密度乘以 接收天线的有效面积，即：
PR = SAR