移动信道的传播特性

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1、第3章移动信道的传播特性3.1无线电波传播特性3.2移动信道的特征3.3陆地移动信道的传输损耗3.4移动信道的传播模型思考题与习题有线信道架空明线电缆光纤信道中、长地表面波无线信道短波电离层反射超短波、微波直线传播及散射传播恒参信道信道变参信道名称符号频率波段波长传播特性主要用途甚低频VLF3-30KHz超长波1KKm-100Km空间波为主海岸潜艇通信；远距离通信；超远距离导航低频LF30-300KHz长波10Km-1Km地波为主越洋通信；中距离通信；地下岩层通信；远距离导航中频MF0.3-3MHz中波1Km-100m

2、地波与天波船用通信；业余无线电通信；移动通信；中距离导航高频HF3-30MHz短波100m-10m天波与地波远距离短波通信；国际定点通信甚高频VHF30-300MHz米波10m-1m空间波电离层散射（30-60MHz）；流星余迹通信；人造电离层通信（30-144MHz）；对空间飞行体通信；移动通信超高频UHF0.3-3GHz分米波1m-0.1m空间波小容量微波中继通信：352-420MHz；对流层散射通信：700-10000MHz；中容量微波通信：1700-2400MHz；特高频SHF3-30GHz厘米波10cm-1c

3、m空间波大容量微波中继通信：3600-4200MHz；大容量微波中继通信：5850-8500MHz；数字通信；卫星通信；国际海事卫星通信：1500-1600MHz；极高频EHF30-300GHz毫米波10mm-1mm空间波再入大气层时的通信；波导通信3.1无线电波传播特性3.1.1电波传播方式发射机天线发出的无线电波，可依不同的路径到达接收机，当频率f＞30MHz时，典型的传播通路如图3-1所示。沿路径①从发射天线直接到达接收天线的电波称为直射波，它是VHF和UHF频段的主要传播方式；沿路径②的电波经过地面反射到达接收

4、机，称为地面反射波；路径③的电波沿地球表面传播，称为地表面波。由于地表面波的损耗随频率升高而急剧增大，传播距离迅速减小，因此在VHF和UHF频段地表面波的传播可以忽略不计。除此之外，在移动信道中，电波遇到各种障碍物时会发生反射和散射现象，它对直射波会引起干涉，即产生多径衰落现象。下面先讨论直射波和反射波的传播特性。图3-1典型的传播通路3.1.2直射波直射波传播可按自由空间传播来考虑。所谓自由空间传播，是指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。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

5、射或散射。实际情况下，只要地面上空的大气层是各向同性的均匀媒质，其相对介电常数εr和相对导磁率μr都等于1，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强也可以忽略不计，在这种情况下，电波可视作在自由空间传播。虽然电波在自由空间里传播不受阻挡，不产生反射、折射、绕射、散射和吸收，但是，当电波经过一段路径传播之后，能量仍会受到衰减，这是由辐射能量的扩散而引起的。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)的辐射功率为PT瓦，则距辐射源dm处的电场强度有效值E0为(3-1)磁场强度有效值H0为(

6、3-2)单位面积上的电波功率密度S为(3-3)若用发射天线增益为GT的方向性天线取代各向同性天线，则上述公式应改写为(3-4)(3-5)(3-6)接收天线获取的电波功率等于该点的电波功率密度乘以接收天线的有效面积，即PR=SAR(3-7)式中，AR为接收天线的有效面积，它与接收天线增益GR满足下列关系：式中，λ2/4π为各向同性天线的有效面积。由式(3-6)至式(3-8)可得(3-9)当收、发天线增益为0dB，即当GR=GT=1时，接收天线上获得的功率为(3-10)由上式可见，自由空间传播损耗Lfs可定义为(3-11)

7、以dB计，得(3-12)或［Lfs］(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)(3-13)式中，d的单位为km，频率单位以MHz计。3.1.3大气中的电波传播1.大气折射在不考虑传导电流和介质磁化的情况下，介质折射率n与相对介电系数εr的关系为(3-14)众所周知，大气的相对介电系数与温度、湿度和气压有关。大气高度不同，εr也不同，即dn/dh是不同的。根据折射定律，电波传播速度v与大气折射率n成反比，即(3-15)式中，c为光速。大气折射对电波传播的影响，在工程上通常用“地球等效半径”来表征，即认

8、为电波依然按直线方向行进，只是地球的实际半径R0(6.37×106m)变成了等效半径Re,Re与R0之间的关系为(3-16)式中，k称作地球等效半径系数。2.视线传播极限距离视线传播的极限距离可由图3-2计算，天线的高度分别为ht和hr，两个天线顶点的连线AB与地面相切于C点。由于地球等效半径Re远远大于天线高度，不难证明，自发射