《微波信号的传播本》PPT课件

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1、微波通信技术第2章微波信号的传播主要内容自由空间的电波传播地面对微波传播的影响大气对微波传播的影响衰落特性和抗衰落技术2.11自由空间的电波传播无线电频段的划分与传播方式无线电波的基本性质自由空间的传播损耗自由空间传播条件下的收信电平的计算视线距离与天线高度的关系无线电波传播发射天线或自然辐射源所辐射的无线电波，通过自然的媒质到达接收天线的过程，就称为无线电波传播。传播环境对信道的研究有十分重要的作用，主要因素有：自然环境（高山、丘陵、平原、水域等）；人工建筑物的数量、高度、分布和材料特性；该地区的

2、植被特征、天气状况、自然和人为的电磁噪声状况。无线电波与可见光、X射线以及射线一样都属于电磁波，它们都是以电场和磁场为其特征的一种电磁振动.因此，对无线信道的分析方法主要有以下三种：理论分析现场电波实测信道的计算机模拟无线电波传播无线电波传播理论分析，即用电磁场理论或统计理论分析电磁波在空间环境中的传播特点，并用各种模型来描述信道，高斯、瑞利、莱斯分布等，这种分析只是近似，因此只能对人们认识和研究信道起一定的指导作用；信道的计算机模拟，通过一定的硬件支持，强大的计算机能力，可以灵活地迅速模拟各种移动

3、环境；现场电波传播实测，对移动信道来讲由于受到城市复杂环境的影响，为了有效地探讨电波传播的特性，有时采用实测的方法，费时、费力，但时分有效。无线电频段划分频段名称频率范围波段名称波长范围极低频330Hz极长波10010Mm超低频30300Hz超长波101Mm特低频3003000Hz特长波1000100km甚低频(VLF)330kHz甚长波10010km低频(LF)30300kHz长波101km中频(MF)3003000kHz中波1000100m高频(HF)330MHz短波1

4、0010m甚高频(VHF)30300MHz米波101m特高频(UHF)3003000MHz分米波微波100cm10cm超高频(SHF)330GHz厘米波10cm1cm极高频(EHF)30300GHz毫米波10mm1mm至高频3003000GHz亚毫米波及THz10.1mm无线电波的传播方式地面波传播定义：无线电波沿着地球表面传播应用：长波和中波波段天波传播定义：无线电波通过高空电离层反射传播应用：长、中和短波波段散射传播定义：无线电波利用对流层或电离层中介质的不均匀性对电磁波的

5、散射进行传播应用：超短波和微波远距离通信视距传播定义：收发在相互“看见”的距离传播应用：微波波段无线电波的基本性质电场、磁场和电波传播方向（能流传输方向）相互垂直，它们之间是右手螺旋的关系。电场强度E与磁场强度的振幅之比是一个固定值，称之为媒质的特征阻抗（或波阻抗Zc），即电磁能流密度：空间任何一点的电磁能流密度定义为，某一时刻t穿过该点单位面积的功率。对时谐电磁波，平均能流密度的Sav的定义为，在单位时间里通过单位面积的平均功率（W/m2）无线电波的基本性质（序）无线电波的极化：电场矢量端点轨迹的

6、取向和形状来定义极化方向线极化圆极化椭圆极化线极化垂直极化：电场方向与地球表面垂直水平极化：电场方向与地球表面平行任意一个线极化可分解为一个水平极化分量与垂直极化分量线极化不能简单地认为是水平极化和垂直极化，这在实际传输系统中很重要。圆极化若水平和垂直两个电场分量幅度相等，但其中一个相位超前90，则合成电磁波为园极化。圆极化的方向定义为电场矢量的旋转方向，IEEE定义当沿着电磁波传播方向看去，电场旋转方向是顺时针的为右旋园极化，逆时针的为左旋园极化。LHC椭圆极化三个参数轴比AR（椭圆长轴与短轴之

7、比）倾角（参考方向与长轴间的夹角）极化指向无线电波的基本性质（序）无线电波的辐射近区（又称电抗区、感应区）中区（又称Fresnel区、辐射近区）远区（又称Fraunhofer区、辐射远区）自由空间的传播损耗自由空间的条件：均匀无损耗的无限大空间各向同性充满理想介质，电导率为0，r=1、r=1满足上述条件的空间不存在电磁波的反射、折射、散射、色散。自由空间传播损耗（能量的空间扩散）假定发射功率为PT，发射天线为各向均匀辐射，即增益为1。则在以发射源为中心、半径为d的球面上单位面积的接收功率为则定义

8、自由空间损耗为两边取对数自由空间传播在不同距离上的损耗同步轨道卫星和地球之间的传播损耗假设遥测频率为2.2GHz则Ls=92.4+20log(380000)+20log2.2=210.8dB自由空间传播条件下收信电平的计算（不考虑大气衰减等因素）在实际系统天线是有方向性的，其增益为Gt在波束方向d处的信号电场强度为接收天线的有效面积为接收天线所截获的功率为若考虑收发天馈损耗和电路系统损耗，并用对数表示收信电平的计算实例有一微波通信机，发射机的功率为1W，工作频率为3