无线电波的传播精.ppt

无线电波的传播第1页，本讲稿共14页一、自由空间传播二、视距传播的大气效应三、视距传播的地面效应四、多径衰落五、多普勒效应六、室分设计电波传播考虑七、天线基本特性和工作原理八、天线常用技术指标九、室分常用天线介绍目目 录录第2页，本讲稿共14页一、自由空间传播一、自由空间传播1.概述：无线电波也称为电磁波，是一组正交的电场和磁场交替出现的能量波。电磁波在自由空间传播速度30万千米/秒。电磁波传播的主要方式是空间波，即直射波、折射波、散射波、绕射波和它们的合成波。当无线电波遇到物体时，产生折射和散射；由于电波传播方向上有不同的物体，造成不同的折射和散射，所以在任何一个接受点均可能收到来自不同路径的同源电磁波，这个就是多径传播。第3页，本讲稿共14页2.自由空间的传播 自由空间：均匀无损耗的无限大空间；各向同性；电导率为零；空间无限大。空气中电导率不为零，且方向不同性，所以不是自由空间，但是近似自由空间。有一发射功率为Pt的点源，通过增益为Gt的天线发射；在距离该点源 d的球面上有一有效接收为A的天线，则该天线单位面积上接收到的功率为 S=Gt*Pt/(4d2)天线截获的功率Pr=S*A，有效接收面积 A=Gr*2/(4)所以，Pr=Pt*Gt*Gr*2/（4d）2 定义路径衰耗Ls=（4d）2/2 =（4 fd）2/c 2 其中，f为频率；C为电磁波在自由空间传播速度。用分贝表示为 Ls=32.45dB+20log(f)+20log(d)f 单单位位为为MHz；d单单位位为为Km一、自由空间传播一、自由空间传播第4页，本讲稿共14页1.大气的吸收衰减 大气的组成分子（氧气、氮气、水蒸气等等），有自己的固有电磁谐振频率，会吸收传播中的电磁波能量。对12GHz频率以下的电磁波吸收衰减约为0.0015dB/km。2.雨雾衰减 雨雾对无线电波也有吸收作用，频率越高，衰减越大；雨雾越大，衰减也越大。通常，大雾对6GHz以上的电磁波产生10dB/Km的衰减。3.大气折射衰减 大气各向不同性，主要是空气密度不同造成的。折射产生电波发射方向，从而引起信号衰减。二、视距传播的大气效应二、视距传播的大气效应第5页，本讲稿共14页1.树林、建筑、山头或地面等障碍物对电磁波阻挡掉一些电磁波射线，在自由传播基础上增加了衰减。2.平滑地面和水面可以把电磁波发射到接收天线，发射波和直射波在矢量相加后抵消，产生附加衰减。三、视距传播的地面效应三、视距传播的地面效应第6页，本讲稿共14页1.接收点的无线电波是从信源通过多个路径传播而来的电波合成。这个现象就是多径传播。2.由于是同源的多个电波合成，则在合成点叠加时幅度和相位不相同，有时叠加而增强，有时抵消而减弱，形成衰落。这种由多径传播引起的衰落，称为多径衰落。3.多径衰落是快衰弱；而由距离引起的衰弱称为慢衰落。无线电波的衰落就是有快衰落和慢衰弱组成的。4.多径对数字信号的影响：时延拓展；相关带宽；随机调频5.多径传播现象有利有弊。有弊是造成了电波接收的不确定性；有利是能曲线传播。四、多径传输四、多径传输第7页，本讲稿共14页五、多普勒效应五、多普勒效应多普勒效应是指发射源与接收点相对移动而产生频率变化的现象；多普勒频移：f=(v/)*cos；其中v/为最大多普勒频移例如：900MHz频率，移动台速度50Km/h，则 f=(50*1000/3600)/(3/9)=41.6Hz。第8页，本讲稿共14页1.室内分布系统的无线传播也是多径传播，也存在多径现象。因为室内环境比较稳定，多径衰落呈现慢衰落的现象。所以，在计算电平时，常常采用自由空间的传播计算方式。2.由于不考虑信号的多径叠加问题。所以，在电平计算上主要考虑的是直射波。在直射波传播路径上有阻挡，则考虑阻挡衰减。3.折射波、反射波的应用。某些曲折死角，可以巧妙地应用电波的折射和发射。4.电波的隧道效应。六、室分设计电波传输考虑六、室分设计电波传输考虑第9页，本讲稿共14页1、天线是无线电波发送和接收的装置。具有电波导向性、电磁场极化、“放大信号”三个基本功能。2、电波导向性：引导电磁波传播。方式是“引导”和“反射”。3、电磁场极化：使得电磁场与其他参照物成一定角度。4、“放大信号”：增益。天线增益：相对于点源，天线把电磁波集中的程度。dBi相对于点源的天线增益单位；dBd相对于偶极子的天线增益单位。0dBd=2.15dBi 所以：天线一般包含有源振子、导向装置、能量汇集装置。七、天线基本特性和工作原理七、天线基本特性和工作原理第10页，本讲稿共14页1、工作频段2、增益3、方位角：分水平和垂直两个指标。4、驻波系数（发射系数P反射波振幅/入射波振幅；回波系数L=1/P；驻波系数S=（1+P）/（1-P）5、最大输入功率6、前后比（前后隔离度）7、极化方向其他：外形尺寸、接口阻抗和类型、安装方式。八、天线常用技术指标八、天线常用技术指标第11页，本讲稿共14页1.全向吸顶天线 工作频段：8002500MHz 增益：2dBi 接口：50欧姆，N型阴头 最大输入功率：50W 驻波系数：小于1.42.（小）板状天线 工作频段：8002500MHz 增益：7dBi 接口：50欧姆，N型阴头 最大输入功率：50W 驻波系数：小于1.43.八木天线 工作频段：880960MHz 增益：7dBi 接口：50欧姆，N型阴头 最大输入功率：50W 驻波系数：小于1.4 九、室分常用天线介绍九、室分常用天线介绍第12页，本讲稿共14页重点和思考重点：无线电波自由空间传播公式。多径传输产生的结果。天线的种类、指标。思考：相对运动改变无线电波的频率，动车或高铁怎样覆盖 信号比较合适？第13页，本讲稿共14页谢 谢！第14页，本讲稿共14页