无线电波传播基础知识
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ε为传播媒质的介电常数
基本概念-波长λ
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
基本概念-频率f
10～1km 103～102m 102～10m
10～1m
102～10cm 10～1cm 10～1mm 1～0.1mm
目录
电磁波基础 无线电波的传播 无线电波传播模型
电磁波的波段划分
无线电波的传播
自由空间中的无线电 波传播
菲涅尔区、多普勒频 移和时间色散
视距与非视距传播
无线电波的传播
无线电波的衰落特性
GSM1800基站传播损耗在自由空间就比GSM900基站大6dB。
视距传播
无线电波的传播
视距传播
无线电波的传播
受地球曲率半径的影响,已知地球半径为R=6370km，极限直视距离Rmax 与 HT 和 HR间的关系为：
Rmax ＝ 3.57（√HT (m) +√HR (m) ） (km)
考虑到大气层的不均匀性对电波传播的影响，等效为地球半径R=8500km，极 限直视距离应修正为：
无线电波的实际传播 途径
陆地移动通信环境的 特点
自由空间中的电波传播
无线电波的传播
自由空间中的电波传播公式为：
PL(dB)=32.44+20lgf（MHz）+20lgd（km）
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
无线电波的传播
无ห้องสมุดไป่ตู้电波的实际传播途径
无线电波的传播
散射
当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体、并且单位体积内这种 障碍物体的数目非常巨大时，发生散射。 散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体，如：树叶、街道 标志和灯柱等。
无线电波的实际传播途径
无线电波的传播
穿透
电磁波在不同介质的交界处会发生反射和折射，这个介质物体远大于电波 波长。对于非理想介质，电波可能会贯穿介质，产生贯穿损耗。 穿透损耗大小不仅与电磁波频率有关，而且与穿透物体的材料、尺寸有关。 室内的电波分量是穿透分量和绕射分量的叠加，而绕射分量占绝大部分， 所以总的看来高频信号（如1800M）室内外电平差比低频信号（如900M） 室内外电平差要大。
相关基本概念
电磁波基础 电磁波波段划分
电磁波的产生
电磁波基础
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。
电磁波的传播
电磁波基础
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。
PL(dB)= 32.44+20lgf(MHz)+20lgd(km)
无线电波的实际传播途径
反射和折射
电磁波在不同介质的交界处会 发生反射和折射，这个介质物体 远大于电波波长； 对于良导体而言，反射不带来 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
Rmax ＝ 4.12 { √HT (m) +√HR (m) } (km)
非视距传播
绕射波 电离层反射波
无线电波的传播
对流层反射波
无线电波的实际传播途径
直射 反射 绕射 散射 穿透
无线电波的传播
无线电波的实际传播途径
无线电波的传播
直射
在自由空间中,电波沿直线传播而不被吸收,也不发生反射、折射和散射等 现象而直接到达接收点的传播方式。 直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗，公式同自由空间中的路 损公式，如下：
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
电磁波的产生
电磁波基础
电磁波的传播
电磁波的相关基本概念
电磁波基础
电磁波的波长 λ
电磁波的传播速 度v
电磁波的频率 f
相关的单位 dB/dBm/dBuv/d
Bi/dBd等
电磁波的相关基本概念
基本概念-传播速度v
电磁波基础
电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化 电磁波在真空中的传播速度等于光速 在其他媒质中的传播速度为：
Ｖε＝Ｃ/sqrt(ε)
电磁波的波段划分
电磁波基础
波段
频率范围
极长波（EFL，极低频）
3～30Hz
特长波（SLF，特低频）
30～300Hz
超长波（ULF，超低频）
300～3000Hz
甚长波（VLF，甚低频）
3～30KHz
长波（LF，低频）
30～300KHz
中波（MF，中频）
300～3000KHz
短波（HF，高频）
3～30MHz
超短波（VHF，甚高频）
30～300MHz
分米波（UHF，超高频）
300～ 3000MHz
微波 厘米波（SHF，特高频） 3～30GHz
毫米波（EHF，极高频） 30～300GHz
亚毫米波（超级高频） 300～3000GHz
波长范围 105～104km 104～103km 103～102km 102～10km
无线电波的传播
无线电波的实际传播途径
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 生绕射，“次级球面波” 传 播进入阴影区。 超出直射路径的长度导致相 移，费涅尔区表达了相对于 障碍物位置的相移。 若无LOS，绕射可帮助覆盖。
电磁波基础
W与dBm
P(dBm)=10lg（P(W)/10^-3）
dBi与dBd
dBi-天线相对于理想电源的增益 dBd-天线相对于单一对称半波振子的增益 dBi=2.15+dBd
dB
G(dB)=10lgG （G为增益，倍数） 3dBm-1dBm=2dB
dBuv
dBuv为电压特定的分贝单位，dBm为功率特定的分贝单位。
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。 这种周期性可以用振动的周期T来描述，振动的频率为周期的倒数，表示 为f=1/T，单位为Hz。
波长、频率和传播速度的关系：λ=v/f
基本概念-几个相关单位
基本概念-波长λ
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
基本概念-频率f
10～1km 103～102m 102～10m
10～1m
102～10cm 10～1cm 10～1mm 1～0.1mm
目录
电磁波基础 无线电波的传播 无线电波传播模型
电磁波的波段划分
无线电波的传播
自由空间中的无线电 波传播
菲涅尔区、多普勒频 移和时间色散
视距与非视距传播
无线电波的传播
无线电波的衰落特性
GSM1800基站传播损耗在自由空间就比GSM900基站大6dB。
视距传播
无线电波的传播
视距传播
无线电波的传播
受地球曲率半径的影响,已知地球半径为R=6370km，极限直视距离Rmax 与 HT 和 HR间的关系为：
Rmax ＝ 3.57（√HT (m) +√HR (m) ） (km)
考虑到大气层的不均匀性对电波传播的影响，等效为地球半径R=8500km，极 限直视距离应修正为：
无线电波的实际传播 途径
陆地移动通信环境的 特点
自由空间中的电波传播
无线电波的传播
自由空间中的电波传播公式为：
PL(dB)=32.44+20lgf（MHz）+20lgd（km）
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
无线电波的传播
无ห้องสมุดไป่ตู้电波的实际传播途径
无线电波的传播
散射
当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体、并且单位体积内这种 障碍物体的数目非常巨大时，发生散射。 散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体，如：树叶、街道 标志和灯柱等。
无线电波的实际传播途径
无线电波的传播
穿透
电磁波在不同介质的交界处会发生反射和折射，这个介质物体远大于电波 波长。对于非理想介质，电波可能会贯穿介质，产生贯穿损耗。 穿透损耗大小不仅与电磁波频率有关，而且与穿透物体的材料、尺寸有关。 室内的电波分量是穿透分量和绕射分量的叠加，而绕射分量占绝大部分， 所以总的看来高频信号（如1800M）室内外电平差比低频信号（如900M） 室内外电平差要大。
相关基本概念
电磁波基础 电磁波波段划分
电磁波的产生
电磁波基础
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。
电磁波的传播
电磁波基础
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。
PL(dB)= 32.44+20lgf(MHz)+20lgd(km)
无线电波的实际传播途径
反射和折射
电磁波在不同介质的交界处会 发生反射和折射，这个介质物体 远大于电波波长； 对于良导体而言，反射不带来 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
Rmax ＝ 4.12 { √HT (m) +√HR (m) } (km)
非视距传播
绕射波 电离层反射波
无线电波的传播
对流层反射波
无线电波的实际传播途径
直射 反射 绕射 散射 穿透
无线电波的传播
无线电波的实际传播途径
无线电波的传播
直射
在自由空间中,电波沿直线传播而不被吸收,也不发生反射、折射和散射等 现象而直接到达接收点的传播方式。 直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗，公式同自由空间中的路 损公式，如下：
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
电磁波的产生
电磁波基础
电磁波的传播
电磁波的相关基本概念
电磁波基础
电磁波的波长 λ
电磁波的传播速 度v
电磁波的频率 f
相关的单位 dB/dBm/dBuv/d
Bi/dBd等
电磁波的相关基本概念
基本概念-传播速度v
电磁波基础
电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化 电磁波在真空中的传播速度等于光速 在其他媒质中的传播速度为：
Ｖε＝Ｃ/sqrt(ε)
电磁波的波段划分
电磁波基础
波段
频率范围
极长波（EFL，极低频）
3～30Hz
特长波（SLF，特低频）
30～300Hz
超长波（ULF，超低频）
300～3000Hz
甚长波（VLF，甚低频）
3～30KHz
长波（LF，低频）
30～300KHz
中波（MF，中频）
300～3000KHz
短波（HF，高频）
3～30MHz
超短波（VHF，甚高频）
30～300MHz
分米波（UHF，超高频）
300～ 3000MHz
微波 厘米波（SHF，特高频） 3～30GHz
毫米波（EHF，极高频） 30～300GHz
亚毫米波（超级高频） 300～3000GHz
波长范围 105～104km 104～103km 103～102km 102～10km
无线电波的传播
无线电波的实际传播途径
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 生绕射，“次级球面波” 传 播进入阴影区。 超出直射路径的长度导致相 移，费涅尔区表达了相对于 障碍物位置的相移。 若无LOS，绕射可帮助覆盖。
电磁波基础
W与dBm
P(dBm)=10lg（P(W)/10^-3）
dBi与dBd
dBi-天线相对于理想电源的增益 dBd-天线相对于单一对称半波振子的增益 dBi=2.15+dBd
dB
G(dB)=10lgG （G为增益，倍数） 3dBm-1dBm=2dB
dBuv
dBuv为电压特定的分贝单位，dBm为功率特定的分贝单位。
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。 这种周期性可以用振动的周期T来描述，振动的频率为周期的倒数，表示 为f=1/T，单位为Hz。
波长、频率和传播速度的关系：λ=v/f
基本概念-几个相关单位