其它移动信道的传输特点课件.ppt

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1、第3章移动信道中的电波传播与分集接收3.1VHF、UHF电波传播特性3.2移动信道的特征3.3陆地移动信道的场强估算3.4其它移动信道的传输特点3.5分集接收3.1VHF、UHF电波传播特性3.1.1电波传播方式发射机天线发出的无线电波，可依不同的路径到达接收机，当频率f＞30MHz时，典型的传播通路如图3-1所示。图3–1典型的传播通路3.1.2直射波直射波传播可按自由空间传播来考虑。所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物

2、所吸收，也不会产生反射或散射。实际情况下，只要地面上空的大气层是各向同性的均匀媒质，其相对介电常数ε和相对导磁率μ都等于1，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强也可以忽略不计，在这样情况下，电波可视作在自由空间传播。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。由电磁场理论可知，若各向同性天线(亦称全向天线或无方向性天线)的辐射功率为PT瓦时，则距辐射源d米处的电场强度有效值E0为磁场强度有效值H0为单位面积上的电波功率密度S为若用天线增益为GT的

3、方向性天线取代各向同性天线，则上述公式应改写为:接收天线获取的电波功率等于该点的电波功率密度乘以接收天线的有效面积，即式中，AR为接收天线的有效面积，它与接收天线增益GR满足下列关系式中，λ2/4π为各向同性天线的有效面积。当收、发天线增益为0dB，即当GR=GT=1时，接收天线上获得的功率为由上式可见，自由空间传播损耗Lfs可定义为以dB计，得或式中，d的单位为km，频率单位以MHz计。(3-13)3.1.3大气中的电波传播1.大气折射在不考虑传导电流和介质磁化的情况下，介质折射率n与相对介电系数

4、εr的关系为众所周知，大气的相对介电系数与温度、湿度和气压有关。大气高度不同，εr也不同，即dn/dh是不同的。根据折射定律，电波传播速度v与大气折射率n成反比，即式中，c为光速。当一束电波通过折射率随高度变化的大气层时，由于不同高度上的电波传播速度不同，从而使电波射束发生弯曲，弯曲的方向和程度取决于大气折射率的垂直梯度dn/dh。这种由大气折射率引起电波传播方向发生弯曲的现象，称为大气对电波的折射。大气折射对电波传播的影响，在工程上通常用“地球等效半径”来表征，即认为电波依然按直线方向行进，只是地

5、球的实际半径R0(6.37×106m)变成了等效半径Re,Re与R0之间的关系为式中，k称作地球等效半径系数。当dn/dh＜0时，表示大气折射率n随着高度升高而减少。因而k＞1,Re＞R0。在标准大气折射情况下，即当dn/dh≈-4×10-8(l/m)，等效地球半径系数k=4/3，等效地球半径Re=8500km。由上可知，大气折射有利于超视距的传播，但在视线距离内，因为由折射现象所产生的折射波会同直射波同时存在，从而也会产生多径衰落。2.视线传播极限距离图3–2视线传播极限距离自发射天线顶点A到切点

6、C的距离d1为同理，由切点C到接收天线顶点B的距离d2为在标准大气折射情况下，Re=8500km,故式中，ht、hr的单位是m,d的单位是km。3.1.4障碍物的影响与绕射损耗图3–3障碍物与余隙(a)负余隙；(b)正余隙图中，x表示障碍物顶点P至直射线TR的距离，称为菲涅尔余隙。规定阻挡时余隙为负，如图3-3(a)所示；无阻挡时余隙为正，如图3-3(b)所示。由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图3-4所示。图中，纵坐标为绕射引起的附加损耗，即相对于自由空间传播的分贝数。横坐标为x/x1,其

7、中x1是第一菲涅尔区在P点横截面的半径，它由下列关系式可求得：(3-21)图3–4绕射损耗与余隙关系由图3-4可见，当x/x1＞0.5时，附加损耗约为0dB，即障碍物对直射波传播基本上没有影响。为此，在选择天线高度时，根据地形尽可能使服务区内各处的菲涅尔余隙x＞0.5x1;当x＜0，即直射线低于障碍物顶点时，损耗急剧增加；当x=0时，即TR直射线从障碍物顶点擦过时，附加损耗约为6dB。例3–1设图3-3(a)所示的传播路径中，菲涅尔余隙x=-82m,d1=5km,d2=10km,工作频率为150MH

8、z。试求出电波传播损耗。解先由式(3-13)求出自由空间传播的损耗Lfs为由式(3-21)求第一菲涅尔区半径x1为由图3-4查得附加损耗(x/x1≈-1)为17dB,所以电波传播的损耗L为3.1.5反射波图3–5反射波与直射波通常，在考虑地面对电波的反射时，按平面波处理，即电波在反射点的反射角等于入射角。不同界面的反射特性用反射系数R表征，它定义为反射波场强与入射波场强的比值，R可表示为式中，

9、R

10、为反射点上反射波场强与入射波场强的振幅比，ψ代表反射波相对于入射波的相