无线电波传播的基础知识.ppt

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1、无线电波传播的基础知识RD4朱宁目录1概述2电波传播频段的典型应用3几种主要的电波传播方式4自由空间电波传播5惠更斯—菲涅耳原理6电波传播的菲涅尔区7极限直视距离8理想的户外测试环境1概述人类正在观测研究和利用的电磁波，其频率低至千分之几赫（地磁脉动），高达1030Hz量级（宇宙射线），相应的波长从1011m短至10-20m以下。电磁波频率低时，主要借由有形的导电体才能传递。在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去；电磁波频率高时既可以在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内

2、传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量。电磁波为横波。电磁波速度等于光速c（每秒3×10的8次方米）。公式c=λf(波长λ，电磁每秒钟变动的次数便是频率f)。电磁波通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等机械波与电磁波都能发生折射反射衍射干涉,因为所有的波都具有波粒两象性.折射反射属于粒子性；衍射干涉为波动性。按序排列的频率分布称为频谱（或波谱），在整个电

3、磁波谱中，无线电波频段（RadioFrequencyBand）的划分见P5表。超低频典型应用为地质结构探测，电离层与磁层研究，对潜通信，地震电磁辐射前兆检测。极低频典型应用为对潜通信，地下通信，极稳定的全球通信，地下遥感，电离层与磁层研究。甚低频典型应用为Omega(美)、α（俄）超远程及水下相位差导航系统，全球电报通信及对潜指挥通信，时间频率标准传递，地质探测。低频典型应用为LoranC（美）及我国长河二号远程脉冲相位差导航系统，时间频率标准传递，远程通信广播。中频用于广播、通信、导航（机场着陆系统）高频用于远距离通信广

4、播，超视距天波及地波雷达，超视距地-空通信。2电波传播频段的典型应用米波用于语音广播，移动（包括卫星移动）通信，接力（~50km跳距）通信，航空导航信标分米波用于电视广播，飞机导航、着陆，警戒雷达，卫星导航，卫星跟踪、数传及指令网，蜂窝无线电通信。厘米波用于多路语音与电视信道，雷达，卫星遥感，固定及移动卫星信道。毫米波用于短路径通信，雷达，卫星遥感。此波段及以上波段的系统设备和技术有待进一步发展。亚毫米波用于短路径通信。地面波传播表面波传播是指电波沿着地球表面传播的情况。这时电波是紧靠着地面传播的，地面的性质，地貌、地物等的情

5、况都会影响电波的传播。当电波紧靠着起伏不平的地面传播时，由于地球表面是半导体，因此一方面使电波发生变化和引起电波的吸收。另一方面由于地球表面是球型，使沿它传播的电波发生绕射。3几种主要的电波传播方式从物理知识中我们已经知道，只有当波长与障碍物高度可以比较的时候，才能有绕射功能。在实际情况中只有长波、中波以及短波的部分波段能绕过地球表面的大部分障碍到达较远的地方。在短波的部分波段和超短波、微波波段，由于障碍高度比波长大，因而电波在地面上不绕射，而是按直线传播。天波传播发射天线向高空辐射的电波在电离层内经过连续折射而返回地面到达接

6、收点的传播方式称为天波传播。尽管中波、短波都可以采用这种传播方式，但是仍然以短波为主。它的优点是能以较小的功率进行可达数千千米的远距离传播。天波传播的规律与电离层密切相关，由于电离层具有随机变化的特点，因此天波信号的衰落现象也比较严重。视距传播电波依靠发射天线与接收天线之间的直视的传播方式称为视距传播（Lineofsight）。它可以分为地-地视距传播和地-空视距传播。视距传播的工作频段为超短波及微波波段。此种工作方式要求天线具有强方向性并且有足够高的架设高度。信号在传播中所受到的主要影响是视距传播中的直射波和地面反射波之间的

7、干涉。在几千兆赫和更高的频率上，还必须考虑雨和大气成分的衰减及散射作用。在较高的频率上，山、建筑物和树木等对电磁波的散射和绕射作用变得更加显著。除了上述3种基本的传播方式外，还有散射传播散射传播是利用低空对流层、高空电离层下缘的不均匀的“介质团”对电波的散射特性来达到传播目的的。散射传播的距离可以远远超过地-地视距传播的视距。对流层散射主要用于100MHz~10GHz频段，传播距离r<800km；电离层散射主要用于30~100MHz频段，传播距离r>1000km。散射通信的主要优点是距离远，抗毁性好，保密性强。4自由空间电波传

8、播不同的电波传播方式反映在不同传输媒质对电波传播的影响不同，带来的损耗不同。但是即使在自由空间传播，电波在传播的过程中的功率密度也不断衰减。为了便于对各种传播方式进行定量的比较，有必要先进行电波在自由空间传播的讨论。dBm的概念:dBm即分贝毫瓦。功率单位与P（瓦特）换算公式