最新7--电波传播解析教学讲义ppt.ppt

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1、7--电波传播解析本章要点：*自由空间电磁波传播的菲涅区*通信链路的损耗计算（式7-1-7,7-1-10）*多径干扰、快衰落的类型（频率选择性衰落）*视距传播的条件、特点（雨衰、空气窗口）*视距传播链路的主要类型*天波传播的条件、特点*地波传播的特点§7.1电波传播概论天线一侧面向发射/接收系统，一侧面向无线信道（存在各种干扰）。本章的内容：*建立信道传播模式的模型*了解快衰落的原因、类型*形成链路计算的概念*研究改进接受质量的措施反射：当障碍物表面平滑、且远大于传播电波的波长时，电波会产生反射；散

2、射：当障碍物表面粗糙或障碍物远小于波长时，则会产生散射；折射：当障碍物表面平滑、且当障碍物为非导体时，则会产生折射；绕射：当障碍物可与波长相比时，则会产生绕射；（频率低时较明显）除了直射路径外，还存在衍射：（微波波段）电磁波穿过缝隙（如建筑物之间的缝隙）时存在衍射，衍射的干涉也是造成多径衰落的原因之一1.无线电波在自由空间传播的链路估算在无线传输中，以下因素会影响传输质量1)吸收（Absorption）2)反射（Reverberation）3)阴影（Shadowing）4)多路径干扰（Multip

3、athInterference）路径损耗（PathLoss）•为确保可靠的通信，系统增益加上天线增益必须大于所有的路径损耗之和•路径损耗包括电缆损耗、接头损耗、传播损耗及衰落储备（多径干扰和衰减影响的安全界限）天线置于自由空间中,假设发射天线是一理想的无方向性天线,若它的辐射功率为PΣ瓦,则离开天线r处的球面上的功率流密度为由此,离天线为r处的电场强度E0值为又假设发射天线是一实际天线,其辐射功率仍为PΣ,设它的输入功率为Pi,若以Gi表示实际天线的增益系数,则在离实际天线r处的最大辐射方向上的场强

4、为功率流密度又可以表示为如果接收天线的增益系数为GR,有效接收面积为Ae,则在距离发射天线r处的接收天线所接收的功率为将输入功率与接收功率之比定义为自由空间的基本传输损耗:将上式取对数得此为自由空间的基本传播衰减损耗，本章的重要公式之一2.传输媒质对电波传播的影响(1)传输损耗（信道损耗）电波在实际的媒质（信道）中传播时是有能量损耗的。这种能量损耗可能是由于大气对电波的吸收或散射引起的,也可能是由于电波绕过球形地面或障碍物的绕射而引起的。在传播距离、工作频率、发射天线、输入功率和接收天线都相同的

5、情况下,设接收点的实际场强E、功率PR′，而自由空间的场强为E0、功率为PR，则信道的衰减因子A为(7-1-8)则传输损耗Lb为若不考虑天线的影响,即令Gi=GR=1,则实际的传输损耗为式中,前三项为自由空间损耗Lbf；A为实际媒质的损耗。不同的传播方式、传播媒质,信道的传输损耗不同。A可以是雨衰，也可以是地面、建筑物、树木等环境产生的衰减室外传播模型：针对不同工程问题可以提出相应的室外传播模型，实测其衰减因子(2)衰落现象所谓衰落,一般是指信号电平随时间的随机起伏。根据引起衰落的原因分类,大致

6、可分为吸收型衰落和干涉型衰落。吸收型衰落主要是由于传输媒质电参数的变化,使得信号在媒质中的衰减发生相应的变化而引起的。如大气中的氧、水汽以及由后者凝聚而成的云、雾、雨、雪等都对电波有吸收作用。由于气象的随机性,这种吸收的强弱也有起伏,形成信号的衰落。由这种原因引起的信号电平的变化较慢,所以称为慢衰落,如图7-1(a)所示。慢衰落通常是指信号电平的中值（五分钟中值、小时中值、月中值等）在较长时间间隔内的起伏变化。图7–1衰落现象(a)慢衰落(b)快衰落干涉型衰落主要是由随机多径干涉现象引起的。在某

7、些传输方式中,由于收、发两点间存在若干条传播路径,典型的如天波传播、不均匀媒质传播等，在这些传播方式中,传输媒质具有随机性,因此使到达接收点的各路径的时延随机变化,致使合成信号幅度和相位都发生随机起伏。这种起伏的周期很短,信号电平变化很快,故称为快衰落,如图7-1(b)所示。这种衰落在移动通信信道中表现得更为明显。快衰落叠加在慢衰落之上。在较短的时间内观察时,前者表现明显,后者不易被察觉。信号的衰落现象严重地影响电波传播的稳定性和系统的可靠性,需要采取有效措施（如分集接收等）来加以克服。快衰落定

8、义：移动台附近的散射体（地形，地物和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏的现象叫快衰落快衰落细分为：时间选择性衰落（快速移动在频域上产生多普勒效应而引起频率扩散）空间选择性衰落（不同的地点、不同的传输路径衰落特性不一样）频率选择性衰落（不同的频率衰落特性不一样，引起时延扩散）。(3)传输失真无线电波通过媒质除产生传输损耗外,还会产生失真——振幅失真和相位失真。产生失真的原因有两个:一是媒质的色散效应,二是随机多径传输效应。色散效应是由于