第8章+无线信道、+电磁干扰与电磁兼容

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1、第8章无线信道、电磁干扰与电磁兼容8.1电磁波谱8.2无线信道特性8.3无线电视距中继8.4短波电离层反射信道8.5地表面波传播8.6不均匀媒质散射信道8.7电磁干扰的特性8.8电磁兼容习题8.1电磁波谱8.1电磁波谱按频率高低排列的电磁波称为电磁波谱，它可分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。电磁波谱的划分及各频段的应用领域如表8-1所示。表8-1电磁波谱的划分电离层反射信道通常只用于短波波段。当频率高于40MHz时，由于其波长只有几米或更短，因此可以通过把高增益的天线（阵）安装在较高的塔上来实现通信。在这种情况下，是采用视距传播方式进行

2、通信的，如电视广播、电话业务的微波视距线路等。无线电波的划分及各频段的主要应用如表8-2所示。表8-2无线电波频段的划分及主要应用8.2无线信道特性8.2.1无线电波在自由空间信道的传播将收、发天线置于自由空间中，假设发射天线的增益为Gt、资用功率为Pin，接收天线的增益系数为Gr，并假设馈线与天线良好匹配，且两天线的最大辐射方向相对、极化最佳匹配，如图8-1所示，则根据公式（7-4-24），在距离发射天线r处的接收天线所接收的功率为（8-2-1）图8-1发射和接收示意图将输入功率与接收功率之比定义为自由空间信道的基本传输损耗：（8-2-2）将上式取对数得=3

3、2.45+20lgf(MHz)+20lgr(km)-Gt(dB)-Gr(dB)(8-2-3)【例8-1】某卫星通信信道，发射天线的增益为22dB，接收天线的增益为18　dB，收发距离为14500km，载波中心频率为5.904GHz，（1）该信道的基本传输损耗为多少？（2）若发射机发射功率为25W，输入到接收机的功率为多少？8.2.2无线信道特性反映无线信道特性的有信道损耗、衰落、失真及容许带宽等。1.信道损耗电波在实际的信道中传播时除传输损耗外还有能量的损耗。这种能量损耗可能是由于大气对电波的吸收或散射引起的，也可能是由于电波绕过球形地面或障碍物时而引起的。在

4、传播距离、工作频率、发射天线、输入功率和接收天线都相同的情况下，设接收点的实际场强为E、功率为P′r，而自由空间的场强为E0、功率为Pr，定义信道的衰减因子A(8-2-4)因此，信道损耗(ChannelLoss)Lb为（8-2-5）若不考虑天线的影响，即令Gt=Gr=1，则实际的信道损耗为Lb=32.45+20lgf(MHz)+20lgr(km)-A(dB)（8-2-6）式中，前三项为自由空间损耗Lbf，A为实际信道的损耗。不同的传播方式、传播媒质，信道的传输损耗是不同的。2.衰落现象衰落(Ｆading)，一般是指信号电平随时间的随机起伏。根据引起衰落的原因分类

5、，大致可分为吸收型衰落和干涉型衰落。吸收型衰落，主要是由于传输信道电参数的变化，使得信号在信道中的衰减发生相应的变化而引起的。如大气中的氧、水汽以及由后者凝聚而成的云、雾、雨雪等都对电波有吸收作用。由于气象的随机性，这种吸收的强弱也有起伏，因此形成信号的衰落。由这种机理引起的信号电平的变化较慢，所以称为慢衰落(SlowFading)，如图8-2(a)所示，它通常是指信号电平的中值（五分钟中值、小时中值、月中值等）在较长时间间隔内的起伏变化。图8-2信号的衰落(a)慢衰落；(b)快衰落干涉型衰落，主要是由随机多径干涉现象引起的。在某些传输方式中，由于收、发两点间

6、存在若干条传播路径，典型的如短波电离层反射信道、不均匀媒质散射信道等；且在这些传播方式中，传输媒质具有随机性，因此使到达接收点的各路径信号的时延随机变化，致使合成信号幅度和相位都发生随机起伏。这种起伏的周期很短，信号电平变化很快，故称为快衰落(FastFading)，如图8-2(b)所示。快衰落叠加在慢衰落之上，在较短的时间内观察时，前者表现明显，后者不易被察觉。3.失真与容许带宽无线电波通过信道除产生传输损耗外，还会产生失真(Distortion)，包括振幅失真和相位失真。产生失真的原因有两个：一是信道的色散效应，二是随机多径传输效应。色散效应是由于不同频率的

7、无线电波在信道中的传播速度有差别而引起的信号失真。载有信号的无线电波都占据一定的频带，当电波通过信道传播到达接收点时，由于各频率成分传播速度不同，因而不能保持原来信号中的相位关系，引起波形失真。至于色散效应引起信号畸变的程度，则要结合具体信道的传输情况而定。多径传输也会引起信号畸变。这是因为无线电波在传播时通过两个以上不同长度的路径到达接收点，如图8-3(a)所示，接收天线检拾的信号是几个不同路径传来的电场强度之和。图8-3多径传输效应设接收点的场是两条路径传来的相位差为φ=ωτ的两个电场的矢量和。最大的传输时延与最小的传输时延的差值定义为多径时延τ。对所传输信

8、号中的每个频率成分，相同