移动通信原理与工程 胡记文 03

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1、第3章移动通信的电波传播与干扰3.1移动通信的电波传播3.2噪声3.3干扰3.4分集技术3.1移动通信的电波传播3.1.1电波传播方式及特点电磁波从发射机发出，传播到接收天线，可以有不同的传播方式，主要的传播方式有如图3.1所示的四种图3.1无线电波的几种主要传播方式地波传播：是一种沿着地球表面传播的电磁波，称为地面波或表面波传播，简称地表波。天波传播：电波向天空辐射并经电离层反射回到地面的传播方式称为天波传播，也称电离层传播。直射波传播：电波从发射天线直射到接收天线的传播方式，称为直射波传播，有时也称视距传播或视线传播。散射传播

2、：这种传播主要是由于电磁波投射到大气层（如对流层）中的不均匀气团时产生散射，其中一部分电磁波到达接收地点。电磁波的波长不同，传播方式与特点也不一样。但电磁波在传播过程中有些特性，主要有下列几点：1.电波在均匀媒质中沿直线传播一般辐射到空间的电磁波都是球面波，即以场源为中心的球面上电场的大小、相位都相同。但是当我们仅考虑离开场源很远的一小部分空间范围内的波面时，可以近似地看成均匀平面波。在均匀媒质中，电波的各射线的传播速度相同，传播过程中各射线互相平行，电磁场方向不变，所以传播方向不变，即按原先的方向直线向前传播。2.能量的扩散与吸

3、收当电磁波离开天线以后，向四面八方扩散，随着传播距离的增加，电磁波能量分布在越来越大的面积上，由于天线辐射的总能量一定，因此分布的面积越大，则通过单位面积上的能量就越小。所以离开天线的距离越远，空间的电磁场就越来越弱。假若发射天线置于自由空间（一个无任何能反射或吸收电磁波物体的无穷大空间）中，若此天线无方向性，辐射功率为Pr瓦，则距辐射天线d米处的电场强度E0为：（V/m）（3-1）式(3-1)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而电场强度逐渐减弱的现象，完全是由电波在自由空间中能量的扩散而引起的。实际情况下，电

4、磁波在大气中传播时，会遇到各种有损耗的介质、导体或半导体，因而损耗了一部分能量。这种现象叫做电磁波能量吸收。因此当考虑了电波吸收后，空间任一点场强的大小将小于(3-1)式的值。3.反射与折射当电波由一种媒质传到另一种媒质时，在两种媒质的分界面上，传播方向要发生变化，产生反射与折射现象。AC入射波反射波媒质1媒质2B(a)反射入射波折射波媒质1媒质2(b)折射图3.2电波的反射与折射θ1θ2BACθ1θ2当电波在两种媒质分界面上改变传播方向以后，又返回到原来的媒质，这种现象称为反射，如图3.2（a）所示。电磁波的反射和光的反射一样，

5、符合反射定律，即入射角等于反射角，即电波在分界面改变传播方向进入第二种媒质中传播，这种现象称为折射，如图3.2（b）所示，它同样遵守光学折射定理，即（3-2）上式中，v1、v2分别为电波在媒质1和媒质2中的传播速度，和是媒质1和媒质2的介电常数。因此，当两种媒质的介电常数相差越大时，电波在它们中传播速度相差也就越大，引起的电波传播方向的变化也就越大。4.电波的干涉由同一波源所产生的电磁波，经过不同的路径到达某接收点，则该接收点的场强由不同路径来的电波合成。这种现象称为波的干涉，也称作多径效应。图3.3中示出的接收点C的场强是由直射

6、波和地面反射波合成的，形成干涉。合成电场强度与各射线电场的相位有密切关系，当它们同相位时，合成场强最大；当它们反相时，合成场强最小。所以当接收点不同时，合成场强也是变化的。5.绕射现象电波在传播过程中有一定绕过障碍物的能力，这种现象称为绕射。由于平面波有一定的绕射能力，所以能够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。这也就是在障碍物后面有时仍能收到无线电信号的原因。电波的绕射能力与电波的波长有关，波长越长，绕射能力越强，波长越短，则绕射能力越弱。3.1.2几个常用各词的含义1.分贝（dB）分贝（dB）是一个相对计量

7、单位。其实，其基本单位是贝尔，它是一个以10为底的对数，但由于其单位较大，故我们常以它的1/10的值来作常用单位，这就是分贝。首先来讨论功率分贝。图3.4（a）所示网络，它的输入功率Pi为1瓦，输出功率Po为2瓦，亦即功率放大倍数为2，以贝尔表示的增益则为增益＝lg(Po/Pi)＝lg(2/1)＝3.0103（贝尔）由于1贝尔＝10分贝，故Pi=1W网络络Po=2W（a）3dB增益Pi=2W网络络Po=1W（b）3dB衰耗图3.4网络增益与衰耗增益（dB）＝10lg(Po/Pi)＝3.0103（dB）或近似为3分贝的增益。图3.4

8、（b）所示网络，输入功率是2瓦，输出功率是1瓦，则网络衰耗为衰耗（dB）＝10lg(Pi/Po)＝3.0103（dB）在图（b）所示情况下，网络衰耗约3dB或者说增益为-3dB。由于功率P＝U2/R，所以增益＝10lg(Po/Pi)＝20lg(Uo