无线电波传播基础知识共63页文档
无线电波传播的基础知识
第二十一页，共32页。
R R
r1 r2
R R
r0 r0
2 2(
2
)
121.9820lgr(km )20lg(cm )
第十六页，共32页。
如果实际情况下的接收点的场强为E，而自由空间传播的场强为E0，定义比 值|E/E0|为衰减因子（Attenuation Factor），记为A，
于是
A E
E0
相应的衰减损耗为
LF
20lg1 20lg A
E0 E
• 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。
考虑了上述路径带来的衰减以后为了表明传输路径的功率传输情况常常引入路径传输损耗propagationpathloss或称为基本传输损耗记为l电波传播的基础知识如果发射天线的输入功率为p则相应的功率密度和最佳接收功率分别为82118212电波传播的基础知识对于这样实际的传输电道定义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为该电道的传输损耗lpropagationloss即82138214在路径传输损耗l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
R
rn
R
r0
n( 2
)
S
RR
r2
R
r1
A
R
r0
(a)
N4
N3
P
N2
N1
(b)
(a)剖面图
(b)仰视的菲涅尔环形带
第1章-电波传播的基础知识
波段名称
Ka Q U M E F G R
频率范围(GHz)
26.5——40 33——50 40——60 50——75 60——90 90——140 140——220 220——325
表1-2 最常用微波频段划分
波段符号 UHF L S C X Ku K Ka
频率(GHz)
0.3-1 1-2 2-4 4-8 8-12 12-18 18-26 26-40
合成孔径天线
水平交叉长线阵
圆极化天线(如螺旋天线)
表面波天线(如介质棒天线)
有源天线
超导天线
微带天线
自适应天线
常用频段
超短波、短波
超短波至超长波 中波至超长波 短波至超长波 超短波至中波 超短波至极长波
微波
超短波至短波
微波至超短波 极长波
微波至超短波 短波至超长波
微波 超短波至短波
第1章 电波传播的基础知识
2. 天波传播(电离层反射传播)
• 经电离层连续折射而返回地面到达接收点 • 频率范围：中波、短波（短波为主） • 优点：能以较小的功率进行可达数千千米的远距传播 • 缺点：受电离层影响衰落现象严重
2
电波传播与散射
第1章 电波传播的基础知识
3. 视距传播
• 发射天线与接收天线之间的直视的传播方式 • 频率范围：超短波、微波 • 优点：可传送宽带大容量数据 • 缺点：传输距离短
前言
表1-3 主要的天线类型和常用频段
形式
水平半波天线
折合阵子
对称阵子
八木天线 笼形天线
角形天线
锥形天线
鞭天线
单极子天线
加顶天线
铁塔天线
框形天线
环天线
《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。
从手机通讯到广播电视，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。
那什么是无线电波呢？无线电波是一种电磁波，它能够在自由空间中传播，不需要任何介质。
其频率范围非常广泛，从低频的几千赫兹到高频的几百吉赫兹不等。
不同频率的无线电波具有不同的特性和应用。
二、无线电波的发射要实现无线电波的发射，首先需要一个能够产生高频振荡电流的信号源。
这个信号源可以是一个振荡器，它能够产生稳定的高频正弦波信号。
接下来，需要通过调制的方式将需要传输的信息加载到高频信号上。
常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。
调幅是使高频信号的振幅随调制信号的变化而变化。
调频则是让高频信号的频率随调制信号的变化而改变。
调相是使高频信号的相位随调制信号而变动。
在完成调制后，高频信号通过功率放大器进行放大，以获得足够的功率，能够传播到较远的距离。
最后，通过天线将高频信号发射出去。
天线的形状和尺寸会影响发射信号的方向性和强度。
三、无线电波的传播无线电波在空间中的传播主要有三种方式：地波传播、天波传播和直线传播。
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，比如中波广播。
地波传播的信号比较稳定，但传播距离有限。
天波传播是指无线电波被发射到高空，经过电离层的反射和折射后返回地面。
这种传播方式适合中短波广播，能够实现远距离传播，但信号容易受到电离层变化的影响，不太稳定。
直线传播也称为视距传播，是指无线电波沿直线传播。
这种传播方式适合频率较高的无线电波，如微波和卫星通信。
直线传播要求发射和接收天线之间没有障碍物阻挡，否则信号会严重衰减。
四、无线电波的接收无线电波的接收过程是发射的逆过程。
首先，通过接收天线捕捉到空间中的无线电波。
接收天线的类型和性能会影响接收效果。
然后，接收到的信号经过放大器进行放大，以增强信号的强度。
电波传播基本知识
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。
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。
无线电波反射与材料特性的关系
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。
只要满足瑞利条件，镜反射分量迅即消失。此时关键特征主要决定于直接波与漫反 射波的平均功率比。
漫反射波平均功率可利用粗糙面电磁散射理论进行严格计算得到的。 其计算的核心是得到莱斯衰落的莱斯因子。其基本计算步骤是：
1. 确定接收天线在相应方向的增益。 2. 查图表以得到归一化莱斯漫反射系数 3. 根据距离、增益与归一化反射系数得出莱斯因子。
无线电波传播理论
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。
无线电波传播的基础知识.课件
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
第2章 无线电波的基础知识
2) 电离层划分: D\E\F1\F2层,在夜间D和F1层消失.
电离层分布情况
3) 电离层对电波的衰减: f↓→吸收↑, f↑ →吸收↓. f > fmax →穿透电离层；f ＜ fmin →被电离层吸收 fmin ≤ f天波≤ fmax →天波（电离层波—中短波） fmin——最低可用频率 fmax——最高可用频率 f天波——最佳工作频率
N F=
NF≥1
Si / Ni So / No
第2章 无线电波的基础知识
2.1 无线电通信的基本概念
2.2 无线电波的传播途径和特点 2.3 各波段电波传播特点
2.4 船用天线
2.5 船舶电台的识别
2.2 无线电波的传播途径和特点
• 2.2.1 无线电波的产生与传播： 高频电流在天线流动会在其周围产生交 变的磁场，在空间中交变磁场再产生交变的 电场，交变的电场再产生交变的磁场。这样 在空间中交变的电磁场不断交替变化，波动 传播，从而形成了无线电波。
特点： 频带宽度。 不同性质的信号具有不同的带宽。
信号一般均具有较多的频率成分，即具有一定
通信系统提供的传输带宽应大于或等于所要传输 信号的带宽 。
1)表示信号的方法
数学表达式
波形图
频谱图——直观、有效
2)频谱定义: 指组成信号的各种正弦信号,按频率 不同所存在的分布、排列情况。
3)频谱图:弦分量的幅度关系 u
f
4）.信号带宽 B= Fmax- Fmin 定义:
Fmin
Fmax
正弦单音信号和脉冲信号谱线特点： 正弦单音信号只有一条谱线; 脉冲信号则有无限多个谱线,占有无限大的带 宽。
工程上将谱线幅度下降到基波幅度1/10以下 的所有谐波分量,忽略不计。故语音通信均 存在程度不同的失真。
无线电波传播的基础知识
无线电波传播的基础知识要了解电磁辐射，那么对于无线电波的电波传播相关的基础知识就要有所了解，只有基于对电波了解、熟悉的基础上才能更好采取合适的电磁辐射的防护措施！一、无线电波的传播特性及信号分析甚低频：VLF，3-30KHz、超长波、波长1KKm-100Km、以空间波为主，主要用于海岸潜艇通信；远距离通信；超远距离导航；低频：LF，30-300KHz、长波、波长10Km-1Km、以地波为主主要用于越洋通信；中距离通信；地下岩层通信；远距离导航；中频：MF，0.3-3MHz、中波、波长1Km-100m、以地波与天波为主，主要用于船用通信；业余无线电通信；移动通信；中距离导航；高频：HF，3-30MHz、短波、波长100m-10m、天波与地波,主要用于远距离短波通信；国际定点通信；甚高频：VHF，30-300MHz、米波、波长10m-1m、空间波主要用于电离层散射(30-60MHz)通信；流星余迹通信；人造电离层通信(30-144MHz)；对空间飞行体通信；移动通信等超高频：UHF，0.3-3GHz、分米波、波长1m-0.1m、空间波，主要用于小容量微波中继通信；(352-420MHz)；对流层散射通信(700-10000MHz)；中容量微波通信(1700-2400MHz)；特高频：SHF，3-30GHz、厘米波，波长10cm-1cm、空间波，主要用于大容量微波中继通信(3600-4200MHz)；大容量微波中继通信(5850-8500MHz)；数字通信；卫星通信；国际海事卫星通信(1500-1600MHz)等；ELF：极低频3~30Hz SLF：超低频30~300Hz ULF：特低频300~3000Hz VLF：甚低频3~30kHz LF：低频30~300kHz中波，长波MF：中频300~3000kHz、波长100m~1000m、中波主要用于AM广播HF：高频3~30MHz波长10~100m、短波主要用于短波广播VHF：甚高频30~300MHz波长1~10m、米波主要用于FM广播UHF：特高频300~3000MHz波长0.1~1m、分米波SHF：超高频3~30GHz波长1cm~10cm、厘米波EHF：极高频30~300GHz波长1mm~1cm、毫米波二、无线电波的传播无线电波按传播途径可分为以下四种：天波-由空间电离层反射而传播；地波-沿地球表面传播；直射波-由发射台到接收台直线传播；地面反射波-经地面反射而传播。
电波传播
150～1500MHz 30 ～200m 1 ～10m 1 ～20km
无线电波传播模型
COST231-Hata模型
Lp＝46.3＋33.9×log(f)-13.82×log(hb)-a(hm)+ [44.9-6.55×log(hb)]×Log(d)+Cm
无线电波基本原理
电波的各种传播方式 • 散射传播 当天线辐射出去的电波，投射到那些不均匀体的时候， 类似于光的散射和反射现象，电波发生散射或反射，一 部分能量传播到接收点，这种传播称为散射传播。 • 空间波传播－（移动通信的主要方式） 电磁波直接从发射天线传播到接收天线，另外还可以经 地面反射而到达接收天线。所以接收天线处的场强是直 接波和反射波的合成场强，直接波不受地面影响，地面 反射波要经过地面的反射，因此要受到反射点地质地形 的影响。
无线电波传播特性
多普勒频移 在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基 站时，频率变低，即 “多普勒效应” 。 最大多普勒频移 fm 与载波频率 fc 及接收机最大移动速度 vm相关： fm= fc vm /C，其中C为无线电波传播速度。 如发射机的载波频率为910MHz， • 以步行速度1.33m/s移动由此引起的最大多普勒频移为 ±4Hz； • 以60英里/小时的速度移动，则多普勒频移将增加到能的几个主要指标：
• 传送的功率指的是发射机所发射的能量。拥有较高的传输功 率将有助于压制它的频带内其他的干扰信号，但是有较高传 输功率的设备也可能耗电较多，同时对别的信号的干扰也加 强。 • 灵敏性指的是在信道中可以被接收机接受的最弱信号的测量 值。数值愈低的那台接收机的设备就愈好，前提要求所有的 制造商和标准都用相同的参考值（如包丢失率）来定义灵敏 度。 • 信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象 比喻，信道有一定的带宽，同时也有信道质量的衡量。
无线电基础知识
Date: 2019/10/31
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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: 2019/10/31
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调幅检波的过程：
Date: 2019/10/31
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2.3、稳压电路
理想的稳压电路输出电阻Ro=0,则Vo与负载RL无关，为了降低Ro,稳定Vo, 高质量的稳压电路必须采用深度电压负反馈以改善电路性能。
引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化
2.3.1 二极管稳压电路 2.3.2 串联型稳压电路 2.3.3 三端集成稳压电路
厘米波 导航、雷达、固定业务、移动业务、无线电天文、空间通信。 毫米波 导航、固定业务、移动业务、无线电天文、空间通信。
Date: 2019/10/31
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1.2 无线电波的传播
频率从几十Hz(甚至更低)到3000GHz左右，波长从 几十Mm到0.1mm左右的频谱范围内的电磁波，称为无线电波。
1）无线电的传输媒质 输无线电信号的媒质主要有地表、对流层和电离层等， 这些媒质的电特性对不同波段的无线电波的传播有着不 同的影响。
2）无线电的发信部分
信号源，低频放大器，调制器， 高频信号振荡器，高频放大器， 发射天线
3）无线电的收信部分
接收天线，输入电路，高频放 大器，变频器，中频放大器， 解调器，低频放大
10～1cm 微波 10～1mm
丝米波
1～0.1mm
λ＝ c × T ＝ c÷f
无线电波传播基础知识
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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
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。
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21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
无线电波传播基础知识
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！