习题练习及重点知识复习

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1、移动通信 原理第三章无线移动通信信道 (扩展学习-重点复习及习题练习)VHF、UHF频段的电波传播特性图3-1典型的移动信道电波传播路径2虽然电波在自由空间里传播不受阻挡,不产生反射、折射、绕射、散射和吸收,但是,当电波经过一段路径传播之后,能量仍会受到衰减,这是由于辐射能量的扩散而引起的。自由空间电波传播方式3自由空间传播损耗公式式中,d是距离的千米数,f是频率的兆赫数。以dB计,得自由空间电波传播方式由上式可见,自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关,当f或d增大一倍时,[Lbs]将分别增加6dB。4多普勒频移当移动台在运动中通

2、信时,接收信号频率会发生变化,称为多普勒效应。由此引起的附加频移称为多普勒频移(DopplerShift),可用下式表示5OkumuraHata模型Hata根据Okumura模型中的各种图表曲线归纳出一个经验公式,称为Hata模型。这种模型仍然保留了Okumura模型的风格,以市区传播损耗为标准,其他地区在此基础上进行修正。6COST-231模型COST-231工作委员会在Walfishi模型和Ikegami模型的基础上,根据实测数据加以完善而提出COST-231模型。这种模型考虑到了自由空间损耗、沿传播路径的绕射损耗和移动台周围建筑屋顶之间的损耗。7无线电

3、波的基本知识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8电磁波的传播电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场9功率单位简介绝对功率的dB表示:dBm射频信号的绝对功率常用dBm、dBW表示,它与mW、W的换算关系如下:例如信号功率为xW,利用dBm表示时其大小为:例如:1W等于30dBm,等于0dBW。相对功率的dB表示:dBc射频信号的相对功率常用dB和dBc两种形式表示,其区别在于:dB是任意两个功率的比值的对数表示形式,而dBc是某一频点输出功率和载频输出功率的比值的对数表示形式10天线传播相关单位

4、简介天线和天线增益天线增益一般由dBi或dBd表示。dBi是指天线相对于无方向天线的功率能量密度之比,dBd是指相对于半波振子Dipole的功率能量密度之比,半波振子的增益为2.15dBi,因此0dBd=2.15dBi11功率相关概念信号的峰值功率、平均功率和峰均比PAR解释:很多信号从时域观测并不是恒定包络,而是如下面图形所示。峰值功率即是指以某种概率出现的尖峰的瞬态功率。通常概率取为0.01%12噪声相关概念噪声定义噪声是指在信号处理过程中遇到的无法确切预测的干扰信号(各类点频干扰不是算噪声)。常见的噪声有来自外部的天电噪声,汽车的点火噪声,来自系统内部

5、的热噪声,晶体管等在工作时产生的散粒噪声,信号与噪声的互调产物噪声与接收灵敏度直接相关13线性相关概念信号在通过射频通道(这里所谓的射频通道是指射频收发信机通道,不包括空间段衰落信道)时会有一定程度的失真,失真可以分为线性失真和非线性失真。产生线性失真的主要有一些滤波器等无源器件,产生非线性失真的主要有一些放大器、混频器等有源器件。另外射频通道还会有一些加性噪声和乘性噪声的引入14非线性幅度失真非线性幅度失真常用1dB压缩点、三阶交调、三阶截止点等指标衡量线性相关概念151dB压缩点例如一个射频放大器,当输入信号较小时,其输出与输入可以保证线关系,输入电平增

6、加1dB,输出相应增加1dB,增益保持不变,随着输入信号电平的增加,输入电平增加1dB,输出将增加不到1dB,增益开始压缩,增益压缩1dB时的输入信号电平称为输入1dB压缩点,这时输出信号电平称为输出1dB压缩点。如下图:线性相关概念16三阶交调三阶交调(双音三阶交调)是用来衡量非线性的一个重要指标,在这里仍以放大器为例来说明三阶交调指标。用两个相隔⊿f,且电平相等的单音信号同时输入一个射频放大器,则放大器的输出频谱大致如下:三阶交调常用dBc表示,即交调产物与主输出信号的比线性相关概念17无线传输线的概念介绍传输线的种类超短波段的传输线一般有两种:平行线传

7、输线和同轴电缆传输线(微波传输线有波导和微带等)平行线传输线通常由两根平行的导线组成。它是对称式或平衡式的传输线。这种馈线损耗大,不能用于UHF频段同轴电缆传输线的两根导线为芯线和屏蔽铜网,因铜网接地,两根导体对地不对称,因此叫做不对称式或不平衡式传输线18传输线相关概念特征阻抗特征阻抗是微波传输线的固有特性,它等于模式电压与模式电流之比。无耗传输线的特征阻抗为实数,有耗传输线的特征阻抗为复数特性阻抗等于无限长传输线上各点电压与电流的比值,用符号Z。表示同轴电缆的特性阻抗Z。=〔138/εr1/2〕×log(D/d)欧姆D为同轴电缆外导体铜网内径d为其芯线外

8、径εr为导体间绝缘介质的相对介电常数目前世界上的微波

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