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移动信道的传播特性

无线电波得传播特性

◆以VHF/UHF频段传播特性为例

c3VHF:30M~300MHz

c3UHF:300M~3000MHz

◆电波传播方式

3发射机天线发出得无线电波，可依不同得路径到达接收机，当频率f30MHz时，典型得传播通路为

发射天线

接收天线

无线电波得传播特性(续)

◆直射波：从发射天线直接到达接收天线得电波，主要传播方式

◆地面反射波：电波经地面反射到达接收天线

◆地表面波：电波沿地球表面传播。损耗随频率升高而急剧增大，在VHF/UHF频段地表面波得传播忽略不计

◆障碍物反射与散射：产生多径衰落

直射波

◆直射波传播可按自由空间传播来考虑。

3自由空间传播：指天线周围为无限大真空时得电波传播，她就是理想传播条件。

◆电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。

◆实际情况下，只要地面上空得大气层就是各向同性得均匀媒质，其相对介电常数ε与相对导磁率μ都等于1,传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线得地面反射信号场强也可以忽略不计，在这样情况下,电波可视作在自由空间传播。

直射波(续)

◆自由空间传播不会产生反射、折射、绕射、散射与吸收

◆当电波经过一段路径传播之后，能量仍会受到衰减，这就是由于辐射能量得扩散而引起得——自由空间传播损耗

◆自由空间传播损耗得计算

3由电磁场理论可知，若各向同性天线(亦称全向天线或无方向性天线)得辐射功率为P-瓦时，则距辐射源d米处得电场强度有效值E₀为

直射波(续)

磁场强度有效值H₀为

用天线增益为G得方向性天线取代同向天线

单位面积上得电波功率密度S为

接收天线获取得电波功率等于该点得电波功率密度乘以

接收天线得有效面积，即

直射波(续)

直射波(续)

式中，AR为接收天线得有效面积，她与接收天线增益GR

当收、发天线增益为0dB,即当GR=GT=1时，接收天线上获

式中，λ2/4π为各向同性天线得有效面积。

满足下列关系

得得功率为

或

[Ls](dB)=32.44+201gd(km)+201gf(MH₂)(3-13)

式中，d得单位为km,频率单位以MHz计。

u结论：自由空间传播损耗只与工作频率f与传播距离d有

关

直射波(续)

自由空间传播损耗L可定义为

以dB计，得

大气中得电波传播

◆实际移动信道中，电波在低层大气中传播

3低层大气并不就是均匀介质，会发生折射与吸收现象

◆在VHF/UHF频段折射现象尤为突出，直接影响视线传播得极限距离

◆大气折射

3在不考虑传导电流与介质磁化得情况下，介质折射率n与相对介电系数ε,得关系为

大气折射

大气得相对介电系数与温度、湿度与气压有关。大气高度

不同，ε,也不同，即大气折射率得垂直梯度d,/d,就是不同得。

根据折射定律，电波传播速度v与大气折射率n成反比，即

当一束电波通过折射率随高度变化得大气层时，由于不同高度上得电波传播速度不同，从而使电波射束发生弯曲，弯曲得方向与程度取决于d,/dn。

这种由大气折射率引起电波传播方向发生弯曲得现象，称为大气对电波得折射。

式中，c为光速。

大家应该也有点累了，稍作休息

大家有疑问的，可以询问和交流

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大气折射(续)

大气折射对电波传播得影响，在工程上通常用“地球等

效半径”来表征，即认为电波依然按直线方向行进，只就是地球得实际半径R,(6、37×10⁶m)变成了等效半径R,R与R₀之间得关系为

式中，k称作地球等效半径系数。

大气折射(续)

当d,/d,0时，表示大气折射率n随着高度升高而减少。因而k1,ReR₀。在标准大气折射情况下，即当dn/d,≈-4×10-8(I/m),等效地球半径系数k=4/3,等效地球半径Re=8500km。

结论：

①大气折射有利于超视距得传播

②在视线距离内，因为由折射现象所产生得折射波会同直射波同时存在，从而也会产生多径衰落。

视线传播极限距离

◆求视线传播距离d1+d2=?

C

d₁d₂B

A

n

Re

0

视线传播极限距离(续)

自发射天线顶点A到切点C得距离d₁为d₁≈√2Rh,

同理，由切点C到接收天线顶点B得距离d₂为

d₂≈√2Rh,

d=d₁+d₂=√2R(√h,+√h,)

在标准大气折射情况下，R=8500km,故

d=4.12(√h,+√h,)

式中，h、h,得单位就是m,d得单位就是km。

◆实际情况下，电波得直射路径上存在各种障碍物

◆由障碍物引起得附加传播损耗称为绕射损耗

◆障碍物与发射点与接收点得相对位置

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