无线电波的传播PPT课件

1、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、室分常用天线介绍第1页/共14页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2页/共14页2.自由空间的传播 自由空间

2、：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 =

3、 32.45dB + 20log(f) +20log(d) f 单位为MHz；d单位为Km第3页/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。第4页/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

4、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。第5页/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。第6页

5、/共14页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7页/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

6、的折射和发射。4.电波的隧道效应。第8页/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。第9页/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=

7、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。第10页/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 第11页/共14页重点和思考重点：无线电波自由空