第22章-物联网通信(曾宪武)LXX2014.7课题.pptVIP

第22章　传播特性及多址技术 22.1 无线电波传播的方式及其特点22.1.1 无线电波的边界效应　　　（1） 反射。 当无线电波碰到的障碍物的几何尺寸大于其波长时， 会发生反射。 反射可能发生在地球表面，也可能发生在建筑物墙壁或其他大的障碍物表面。 多个障碍物的多重反射会形成多条传播路径， 造成多径衰落。 　　（2） 折射。 当无线电波穿过一种媒质进入另一种媒质时， 传播速度不同会造成路径偏转， 即发生折射。 　　（3） 绕射。 当无线电波在传播过程中被障碍物的尖利边缘阻挡时会发生绕射(物理中也称为衍射)。 无线电波的波长越长， 绕射能力越强， 但是当障碍物的尺寸远大于电波波长时， 绕射就会变弱。 　　（4） 散射。 无线电波在传播过程中遇到尺寸小于其波长的障碍物且障碍物的数目又很多时， 将会发生散射。 散射波产生于粗糙表面、 小物体或其他不规则物体， 在实际环境中， 雨点、 树叶、 微尘、 街道路标、 路灯杆等都会引起散射。 散射会造成能量的散射， 形成电波的损耗。 另外， 由于能量的扩散与媒质的吸收， 传输距离越远， 信号强度越小。 22.1.2 无线电波传播的方式　　1. 地波传播方式　　地波传播是指电磁波沿地球表面到达接收点的传播方式。 电波在地球表面上传播， 地面上有高低不平的山坡和房屋等障碍物， 根据波的衍射特性， 只有当波长大于或相当于障碍物的尺寸时， 波才能明显地绕过障碍物。 地面上的障碍物一般不太大， 长波、 中波和中短波均能绕过， 而短波和微波由于波长过短， 在地面上不能绕射， 只能按直线传播。 　　地波的传播比较稳定， 不受昼夜变化的影响， 而且能够沿着弯曲的地球表面达到地平线以外的地方。 但地球是个良导体， 地球表面会因地波的传播引起感应电流， 地波在传播过程中有能量损失， 而且频率越高， 损失的能量就越多， 因此中波和中短波的传播距离不长， 一般在几百千米范围内， 可用于进行无线电广播。 长波沿地面传播的距离要远很多， 但发射长波的设备庞大、 造价高， 因此长波很少用于无线电广播， 多用于超远程无线电通信和导航等 　　2. 天波传播方式　　天波传播就是自发射天线发出的电磁波进入高空被不均匀的电离层反射后到达接收端的传播方式， 无线电波信号一般要经多次反射后才能到达接收端。 　　电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性， 实验证明， 波长短于10 m的微波能穿过电离层， 波长超过3000 km的长波几乎会被电离层全部吸收。 　　对于中波、 中短波、 短波， 波长越短， 电离层对它吸收越少而反射越多。 因此， 短波最适宜以天波的形式传播， 它可以被电离层反射到几千千米以外。 但是， 电离层是不稳定的， 白天受阳光照射时电离程度高， 夜晚电离程度低， 因此电离层在夜间对中波和中短波的吸收减弱， 这时中波和中短波也能以天波的形式传播。 　　3. 空间波传播方式　　当发射天线和接收天线架设得较高时， 在视距范围内， 电磁波既可以直接从发射天线传播到接收天线， 也可以经地面反射到达接收天线， 因此， 接收天线处的场强是直射波和反射波的合成场强， 直射波不受地面影响， 而反射波则要受到反射点地质、 地形的影响。 　　空间波在大气的底层传播， 传播的距离受地球曲率的影响， 收、 发天线之间的最大距离被限制在视距范围内， 若将天线架设在高大建筑物或山顶上， 则可以有效地延伸空间波的传播距离， 同时还可以利用微波中继站来实现更远距离的通信。 空间波在传播过程中除了受地形地物影响外， 还受低空大气层（即对流层）的影响。 　　4. 对流层传播方式　　距离地面大约10 km以内的大气层称为对流层。 由于对流层中大气温度、 压力和湿度的变化使得大气介电常数随高度而改变， 当电波通过这些不均匀的大气层时就会经过反射、 折射和散射到达接收天线。 对流层传播较之电离层传播的应用更为广泛， 超短波和微波均可采用对流层传播方式实现远距离传播。 　　5. 外层空间传播方式　　外层空间传播是指电磁波在对流层、 电离层以外的外层空间进行传播的一种方式， 主要用于卫星或以星际为对象的通信中， 以及用于空间飞行器的有哪些信誉好的足球投注网站、 定位、 跟踪等。 由于电磁波传播的距离很远， 且主要是在大气以外的宇宙空间内进行， 而宇宙空间又近似于真空状态， 因此电波在其中传播时， 传输性能比较稳定。 在外层空间传播的电磁波又称直达波， 沿直线传播。 22.1.3 无线电波传播的特点　　根据无线电波的波长可将其分为长波、 中波、 短波、 超短波和微波， 它们具有以下传播特点： 　　(1) 长波。长波的波长很长， 地面的起伏和其他参数的变化对长波传播的影响可以忽略。