移动通信信号室内覆盖原理及工程设计第1章 无线电技术基础.pptxVIP

第1章 无线电技术基础;1.1 电磁波基础;其中，ε为传播媒质的相对介电常数。无线电波的波长、频率和传播速度的关系为;1.1.2 移动通信电磁波的工作频段　　无线电频谱可分为14个频带（见表1.1），无线电频率以Hz（赫兹）为单位，其表达方式为：3000kHz以下（包括3000kHz），以kHz表示；3MHz以上至3000MHz（包括3000MHz），以MHz（兆赫兹）表示；3GHz以上至3000GHz（包括3000GHz），以GHz（吉赫兹）表示。　　欧美各国、日本等一些西方国家常常把部分微波波段分为L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段（或称子波段），具体如表1.2所示。;　　国际电信联盟(ITU)以及各国无线电主管部门为移动业务划分和分配了多个频段，考虑到无线电波传播的特点，移动业务使用的频段主要在3GHz以下。确定移动通信工作频段可从以下几方面来考虑：①电磁波的传播特性；②环境噪声及干扰的影响；③??务区范围、地形和障碍物的影响以及建筑物的穿透性能；④设备小型化；⑤与已经开发的频段的干扰、协调和兼容性。;表1.1 无线电频带和波段命名;;;1.1.3 室内电磁波传播模型　　无线电磁波的基本传播方式有三种：直射、反射和绕射，如图1.1所示。无线电波在室内传播时受到的影响因素很多，如墙体、天花板、地面、人和室内物体等都会引起电磁波的直射、反射、绕射及它们的组合，电磁场分布十分复杂。;图1.1 电磁波的三种基本传播方式;　　1.ITU-RP.1238室内传播模型　　该模型把室内传播场景分为无线信号的非视线传输（NLOS）和视线传输（LOS）。对于NLOS，模型所用的公式为;　　例1.1　对某一建筑物做信号室内覆盖，电磁波频率为2100MHz，穿一面砖墙（穿透损耗取10dB），天线口信号功率为0dBm（天线增益为2.5dB），距离损耗系数取30，阴影衰落余量取8dB，分析距离天线10m处的边缘场强。解 代入式（1.3），得;2.Keenan-Motley室内传播模型Keenan-Motley室内传播模型的公式为;　　所谓自由空间，是指相对介电常数和相对磁导率均恒为1的均匀介质所存在的空间，电磁波自由空间传播只有扩散损耗的直线传播，而没有反射、折射、绕射、色散等现象，其传播速度等于光速。自由空间的路径损耗公式为;;3.自由空间附加衰减损耗模型自由空间附加衰减损耗模型公式为;1.2 天线技术基础;图1.2 天线的电磁能量辐射;　　无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波的形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接收，并通过馈线送到无线电接收机。　　发射天线是一种将高频已调电流的能量变换为电磁波的能量，并将电磁波辐射到预定方向的装置。接收天线将无线电磁波的能量变换为高频电流能量，输入到接收机。接收天线和发射天线的作用是可逆的。;1.2.2 半波振子天线;　　在移动通信频段，天线的形式主要是线状天线。所谓线状天线，就是天线的辐射体的长度远大于其直径。线状天线的基础单元是对称振子，对称振子就是在中点断开并馈以高频电流的导线，馈电点两边的导线长度相等。对称振子可以作为独立的天线或成为复杂天线的组成单元。每臂长度为四分之一波长的对称振子称为半波对称振子，如图1.3所示。?　　通常，天线在空间各个方向的辐射并不是均匀的，也就是说天线具有方向性。图1.4分别为一个半波振子天线和多个半波振子叠加组成天线的辐射方向示意图。;图1.4 一个半波振子及多个半波阵子叠加后的辐射方向图;1.2.3 天线方向图　　发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的大部分能量向所需的方向辐射出去，天线的这种方向特性可以用天线方向图来描述。　　天线的方向图是表征天线辐射特性（功率和场强）与空间角度关系的图形。完整的方向图是一个三维的空间图形，它是以天线相位中心为球心（坐标原点），在远场半径r足够大的球面上，逐点测定其辐射特性绘制而成的。三维空间方向图的测绘十分麻烦，实际工作中，一般只需测得水平面和垂直面（即XY平面和XZ平面）的方向图。;　　常见的天线方向图为归一化方向图，采用无量纲的相对值或分贝表示。　　天线方向图是衡量天线性能的重要图形，可以从天线方向图中观察到天线的各项参数，主要包括主瓣宽度、旁瓣电平和前后比等。　　(1)主瓣宽度。主瓣宽度是衡量天线的最大辐射区域的尖锐程度的物理量(见图1.5)。方向图中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。在主瓣最大辐射方向的两侧，把辐射强度降低3dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为主瓣宽度（又称波束宽度、波瓣宽度或半功率角）。主瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。;图1.5 主瓣宽度;　　（2）旁瓣电平。