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电磁波的概念
基本概念
无线电波在传播时电波会减弱 无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无
线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用Ｃ＝３０００ ０ ０ 公 里 ／ 秒 表 示 。 在 媒 质 中 的 传 播 速 度 为 ： Ｖ ε` ＝ Ｃ /√ε，式中ε为传播媒质的相对介电常数。空气的相对介电 常数与真空的相对介电常数很接近，略大于１。
超短波和微波的频率很高，波长较短，它的地面 波衰减很快。因此也不能依靠地面波作较远距离的传 播，它主要是由空间波来传播的。空间波一般只能沿 直线方向传播到直接可见的地方。在直视距离内超短 波的传播区域习惯上称为“照明区”。在直视距离内 超短波接收装置才能稳定地接收信号。
电磁波的概念
基本概念
超短波和微波的视距传播(续上）
无线技术基础
2020/10/13
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第一部分 基本概念
本部分重点: ❖ 熟悉并掌握无线电波的基本知识 ❖ 熟悉并掌握天线的基本知识 ❖
电磁波的概念 电磁波的传播
基本概念
电磁波的概念
基本概念
什么叫无线电波？
无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，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。
因此，无线电波在空 气中的传播速度略小于光 速，通常我们就认为它等 于光速。
传输介质
传输介质（通信介质）：计算机用以收发电子/光 子信号的物理路径。分类如下：
引导性介质（线缆介质）
电磁波沿着一个固态介质传播。例如：金属导体、玻 璃。
非引导性介质（无线介质）
提供了传输电磁信号的手段，但不加以引导。例如： 大气层、外层空间。
反射、衍射和散射
电磁波的概念
基本概念
衰落特性 衰落一般分为快衰落与慢衰落两种
慢衰落
慢衰落是由接收点周围地形地物对信号反射，使得信号电平在几十米范 围内有大幅度的变化，若MS在没有任何障碍物的环境下移动，则某点信号 电平与该点和发射机的距离有关。
快衰落 快衰落是叠加在慢衰落的信号上的，这个
慢衰落
定向传播（directional）
天线把所有的能量集中于一 小束电磁波
全向传播（Omnidirectional）
信号沿所有方向传播 可被所有的天线接收
发射设备和接收设备不必在物理 上对准
电磁波的概念
基本概念
无线电波的传播方式
直射 直射是无线电波在自由空间传播的方式。 反射 当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地 球表面、建筑物和墙壁表面。 绕射 当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。 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 物数目非常巨大时，就会发生散射。
无线传输的电磁频谱
无线频谱的分配
频率统一分配（FCC/ITU_R/各个国家）
根据信息类型分配频谱（AM/FM无线电台、TV 、蜂窝电话…）
工业科学医学频段（ISM）
可自由使用但限制功率 专用于非许可的商业用途
救护车、出租车、无线遥控玩具、无线电家用设备等
工业科学医学频段
全向传播与定向传播
电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互 相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移 动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平 面，有效地传递能量和动量。
电磁波的概念
基本概念
无线电波的极化 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律
而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的 电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂 直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场 方向与地面平行，则称它为水平极化波。
基本概念
电磁波的概念
准平滑地形高区路径传播衰耗中 值
基本概念
电磁波的概念
移动台天线高度增益因子
基本概念
电磁波的概念
基站天线高度增益因子
电磁波的概念
基本概念
无线电波的波长、频率和传播速度的关系 该关系可用式 λ＝Ｖ/ｆ 表示，其中Ｖ为速度，单位
为米/秒；ｆ为频率，单位为赫芝；λ为波长，单位为米。
散射（Scattering）
散射：当信号遇到波长更小的物体（树 叶、街牌、灯柱）就发散成几个弱的出 境信号
散射（Scattering）
散射还与障碍物表面的粗糙度有关。表 面越粗糙，越容易引起散射。
例如，
在户外，树木和路标都会导致移动电话信号 的散射。
在室内，椅子、书籍和计算机都会导致无线 Lan信号的散射。
信号强度
Leabharlann Baidu
衰落的速度很快，每秒钟可达到几十次，除
与地形地物有关，还与MS的速度和信号的 波长有关，并且幅度可达几十个dB，信号的
快衰落
变化呈瑞利分布，也叫瑞利衰落。
移动台路径
电磁波的概念
基本概念
衰落特性
对于移动通信的电波传播,其衰落特性由下列已知 公式及图示表征
--- 自由空间的传播衰耗： Lbs＝32.45+20lgD(km)+20lgf(MHz) (5) --- 准平滑地形市区路径传播衰耗中值： Ltt＝Lbs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f) (6) Am(f,d)，Hb(hb,d)，Hm(hm,f)为相应的修正因子， 其中An(f,d)为基本衰耗中值，Hb(hb,d)为基站天线高度 增益因子，Hm(hm,f)为移动天线高度增益因子。
直视距离和发射天线以及接收天线的高度有关系，并
受到地球曲率半径的影响。由简单的几何关系式可知:
由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的 媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。
我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对 介 电 常 数 ε 约 为 2.1 ， 因 此 ， Ｖ ε≈ Ｃ /1.44 ， λε≈λ/1.44 。
波长
电磁波的概念
基本概念
超短波的传播
无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。 目前GSM和CDMA移动通信使用的频段都属于UHF （特高频）超短波段，其高端属于微波。 超短波和微波的视距传播
反射（reflection）
反射：当信号遇到表面大于信号波长的 障碍物（地球表面、高建筑物、大型墙 面）导致信号的相位发生漂移
衍射（Diffraction）
衍射：当信号遇到大于波长的不可穿透物的边 缘（如无线电波中途遇到的尖锐不规则的边缘 物），即使没有来自发送器的视线信号，也可 接收到信号。