2.1-无线电波的传播特性.ppt

第二章 移动通信的基本概念;2.1 无线电波的传播特性;学习目标;2.1.1 电波的传播方式;沿着地表面传播的电波称为地面波 从发射天线直接到达接收天线的电波称为直射波 经过大地反射到达收信机的电波称为反射波 空间波一般是直射波、反射波和地面波的统称 经过电离层反射而传播的电波称为电离层波，主要用与短波通信。;地面波 由于地面波随频率的提高衰减很快，所以在使用VHF和ＵHF频段的移动通信中，地面波可以忽略不计。 当陆上天线的高度小于一个波长，海上天线的高度小于５～１０个波长的情况下，地面波的场强才能超过直射波的场强，这时才考虑地面波。 在ＶＨＦ频带定点通信中，天线高度都处在几个波长以上，因此可以不考虑地面波的影响。对于ＶＨＦ频带的移动通信中，也是将电波传播考虑为直射波和反射波相干合成。;2.1.2 直射波;(式2-1);直射波的传播途径如图2-1中路径2所示。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 地面的直射波通信接受点场强由两部分组成：一路是由发射天线直达接收天线，另一路是地面反射后到达接收天线。 限制直射波通信距离的因素是地球表面弧度和山地、楼房等建筑物，因此超短波河微波通信要求天线尽量架高。;2.1.3 大气中的电波传播; 在O点有一个各向同性的辐射器，假设其辐射功 率为Pt，从电磁场理论知道，在距离波源为d处的功 率密度如下： ; 式中，Em、Hm分别为电场强度和磁场强度的振 值；Eo、Ho分别为电场强度和磁场强度的有效值。 因（式2-2）和（式2-3）相等，故可得： ; 通常场强以分贝（dB）表示，并取场强1μv/m 为0参考点（dBμv/m，简称dBμ），则：; 以上的辐射器为各向同性辐射器，若辐射器有 方向性，则可设其方向性系数为Dt，有：;※自由空间的传播损耗; 电波由各向同性发信天线辐射后，经传播距离d到达信点，由式（2-2）可计算其功率密度S值。收信天线接收的功率为：;由式（2-1）可得自由空间传播损耗为：; 按上式画出频率为150MHz、450MHz和900MHz的 自由空间传播损耗Lo与距离d的关系，如图2-3所示：; 由于横坐标采用对数尺度，故损耗（dB）与距离 呈现直线关系。 同时，由（式2-12）可，自由空间的电波传播损 耗只与工作频率f和传播距离d有关。 由（式2-12）可推算出，在该公式的适用范围 内，若将f或d增大一倍，则损耗将分别增加6dB。 ;※ 大气折射; 根据折射定律，设c为光速，则电波传播 速度v与大气折射率n成反比，即： ; 我们用“地球等效半径”来表征大气折射对电 波传播的影响，即认为电波依然按直线方向行进， 只是地球的实际半径Ro（6.37×106m）变成了等效 半径Re，Re与Ro之间的关系为：; 显然（式2-15）中，若当dn/dh0，则表示大气 折射率n随着高度升高而减少，因而k1，ReRo。在 标准大气折射情况下，即当dn/dh≈-4×10-8 （1/m），等效地球半径系数k=4/3，等效地球半径 Re=8500km。;※ 视距传播; ;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：;2.1.4 障碍物的影响与绕射损耗; 设障碍物与发射点T、接收点R的相对位置如图 2-5所示。图中x表示障碍物顶点P至连线TR的距 离，在传播理论中称作费涅尔余隙。 ; 由费涅尔绕射理论可得障碍物引起的绕射损耗 与费涅尔余隙的关系如图2-6所示：; 图中横坐标为x/x1，其中x1称为费涅尔半径， 并由下式（2-20）求得： ;2.1.5 反射波; 实际的反射路径、直射路径的电波相位差Δφ 可由两者间的路径差计算而得：