1、1胡庆 教授第 5章 无线传输基本理论2内容提要 无线电波传播特征 无线电波传播损耗 无线信道噪声与衰落 无线通信的多址连接及工作方式5.1 无线电波传播特征 电磁波是一个总称，如果按频率和波长来划分，除了无线电波之外，电磁波还包括红外线、可见光、紫外线以及 X射线等，并且都会产生电磁辐射，它们之间的区别仅仅是波的频率不同而已。当前，能用于通信的无线电频率范围已经从大约 100kHz扩展到了约100GHz以上。 电磁波的传播主要分为中长波地表波传播、超短波及微波视距传播、短波电离层反射、对流层散射、电离层散射等，如图 1-18所示，但它们也具有如下的共同特性。35.1 无线电波传播特征 直线传
2、播 电磁波在均匀媒质中沿直线传播具有光似性。在均匀媒质中，电磁波在介质的各个位置受到的作用完全一致，或者说传输介质对电磁波中各个分量都产生同样的影响，各个分量的变化趋势完全一致，不会产生方向的变化，即电磁场方向不变，也就是传播方向不变，即按原先的方向直线向前传播。 反射与折射 当电波由 种媒质传播到另一种媒质时，在两种媒质的交界面上，传播方向会发生改变，产生反射和折射现象。电波的反射和折射同样遵守光学的反射和折射定律。45.1 无线电波传播特征 电波的干涉 由同一电波源所产生的电磁波，经过不同的路径到达某接收点时，该接收点的场强由不同路径的电波合成，这种现象叫做波的干涉，也称为多经效应。合成电
3、场强度与各射线电场的相位有关，当它们同相位时，合成场强最大；反相时，合成场强最小。 绕射现象 电波在传播过程中有一定的绕道障碍物的能力，这种现象称为绕射。由于电波具有一定的绕射能力，所以能绕过高低不平的地面或有一定高度的障碍物，然后到达接收点。因而有时在障碍物后面也能收到无线电信号。55.2 无线电波传播损耗 在有线传输信道中，电信号将封闭在相对固定的导线中传输，其起点和终点的截面积近似相等，因此其单位面积上的功率变化仅仅受制于传输过程中介质对电信号的衰减。而在无线信道中，当电磁波离开天线后，便向四面八方扩散，随着传播距离增加，电磁波能量分布在越来越大的面积上，在天线辐射的总能量 定时，离开天
4、线的距离越远，空间的电磁场就越来越弱。65.2.1 能量的扩散与吸收 假设发射天线置于自由空间中，若天线无方向性，辐射功率为 P（单位为 W），则距离辐射天线 d（单位为m）处的电场强度有效值 E0为 式（ 5.2）表明，电场强度与传播距离成反比。这种随着传播距离的增加使电场强度逐渐减弱的现象，完全是出于电波在自由空间传播时能量的扩散而引起的。 实际上，电磁波在大气中传播，会遇到各种介质、导体或半导体，因而会损耗一部分能量，这种现象叫做电磁波能量吸收。75.25.2.2 自由空间传播损耗 自由空间传播损耗的计算 自由空间是一种抽象的空间，通常是指充满均匀、无耗媒质的无限大空间，无线电波在自由空
5、间传播不会产生电磁波的吸收、散射、折射和反射等现象，因此我们只需要考虑无线电波从源点到目的点直接纯粹的因为电波的传播带来的损耗。 根据无线电波传播的特征，电波在自由空间传播时，其能量会因向四面八方扩散，当然总能量保持不变，但是对于无线通信系统来说，其信号接收装置的接收面积是有限的，只能接收其中的一部分能量，从而相对于发射端的发射能量来说，接收能量实际上减少了。85.2.2 自由空间传播损耗 由电磁场理论可知，若无方向性（也称全向天线）天线的辐射功率为 PT瓦，则距辐射源 d米的接收点 B处的单位面积上的电波平均功率（见图 5-1）为： 由天线理论知道，一个各向均匀接收的天线，其有效接收面积为 这样，一个无方向性天线在 B点收到的功率为9或5.2.2 自由空间传播损耗 自由空间的传播损耗定义为式中， d为收、发天线的距离， f为发信频率。若发射天线的增益为 GT，接收天线的增益为 GR，则式（ 5.5）应改写为105.55.6
