2019最新第2章--移动通信信道的电波传播-21--、频段的电波传播特性22--阴-影-效-应23--移动信道的多径传播课件.ppt

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1、第2章移动通信信道的电波传播2.1VHF、UHF频段的电波传播特性2.2阴影效应2.3移动信道的多径传播特性2.4多径衰落的时域特征和频域特征2.5电波传播损耗预测模型与中值路径损耗预测2.1VHF、UHF频段的电波传播特性2.1.1自由空间电波传播方式2.1.2视距传播的极限距离2.1.3绕射损耗2.1.4反射波当前陆地移动通信主要使用的频段为150MHz(VHF)，和450、900、1800MHz(UHF)。电波传播方式主要有直射波，反射波和地表面波，由于地表面波的传播损耗随着频率的增高而增大，传播距离有限，分析移

2、动信道时，主要考虑直射波和反射波两种传播方式重点12.1.1自由空间电波传播方式自由空间电波传播是指天线周围为无限大真空时的理想条件下电波传播，电波在自由空间传播时，可以认为是直射波传播，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射在理想情况下，地面上空的大气层是各向同性的均匀介质，其相对介电常数r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，即直射波传播直射波传播时，能量仍会受到衰减，这是由于球面辐射导致能量扩散而引起的。

3、直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗Lbs，表示式为式中，d为传播距离km，f为工作频率MHz。即直射波的传播损耗只与d与f有关，当d或f增大时，Lbs将增加根据勾股定理可将视距表示为收发天线高度的函数，见板书：由于球形地表对视线的遮档，视线所能到达的最远距离称为视距2.1.2视距传播的极限距离已知地球半径为R=6370km，设发射天线和接收天线高度分别为hT和hR(单位为m)，理论上可得视距传播的极限距离d0为即视距取决于收、发天线的高度。天线架设越高，视线距离越远。考虑空气不均匀性对电波传播轨迹的影响，在标准大

4、气折射情况下，等效地球半径R=8500km，可得修正后的视距传播的实际极限距离重点2在电波的直射路径上，由障碍物引起的损耗称为绕射损耗。障碍物，发射点，接收点的相对位置如下图所示。x表示障碍物顶点P至收发天线连线TR的距离，称为菲涅尔余隙。规定阻挡时余隙为负，如图(a)所示；无阻挡时余隙为正，如图(b)所示2.1.3绕射损耗由常识可知：当菲涅尔余隙x>0时，障碍物对直射波的传播基本上没影响当菲涅尔余隙x=0时，TR直射线从障碍物顶点擦过，障碍物引起的绕射损耗开始产生当菲涅尔余隙x<0时，TR直射线低于障碍物顶点，障碍物引

5、起的绕射损耗急剧增加根据绕射理论，可导出绕射损耗与x之间的关系曲线如右图所示，曲线的横坐标为x/x1，x1称菲涅尔半径由图可见，当横坐标x/x1＞0.5时，则障碍物对直射波的传播基本上没有影响。当x= 0时，TR直射线从障碍物顶点擦过时，绕射损耗约为6dB，当x＜0时，TR直射线低于障碍物顶点，损耗急剧增加。波会在两种不同介质的界面上产生反射，大地和大气即是不同的介质，电波会在地面上产生反射，对移动通信最主要的影响是反射波与直射波之间存在着由于行程差产生的相位差2.1.4反射波分别根据勾股定理计算a,b,c，经近似化简可

6、得到反射波与直射波的行程差：行程差导致两路信号到达接收天线的时间差，进而导致两路信号到达接收天线的相位差Δφ0考虑到地面反射时会发生反相，两路电波最终相位差Δφ为在移动通信系统中，影响传播的三种最基本的传播机制为反射、绕射和散射。当电波遇到比波长大得多的物体时发生反射，反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面。2.1节小结-VHF、UHF频段的电波传播特性：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时发生绕射，由阻挡表面产生的二次波散布于空间，甚至于阻挡体的背面。当发射机和接收机之间不存在视距路径，围绕阻挡体也产生波的绕

7、射。在高频波段，绕射和反射一样，依赖于物体的形状以及绕射点入射波的振幅、相位和极化情况。当电波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常多时，发生散射。散射波产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。在实际的通信系统中，树叶、街道标志和灯柱等都会发生散射。作业W2-1，简述移动通信中电波传播的方式W2-2，发射天线高200m，接收天线高3m，求视线传播极限距离2.2阴影效应当电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物、高大的树林等障碍物的阻挡时，会产生电磁场的阴影。移动台在运动中通过这些障碍物的阴影时，就会形成

8、接收天线处场强的衰落，称为阴影衰落。由于这种衰落的变化速率较慢，又称为慢衰落。慢衰落是以较大的空间尺度来度量的衰落。慢衰落速率主要决定于传播环境，即移动台周围地形，包括山丘起伏，建筑物的分布与高度，街道走向，基站天线的位置与高度，移动台行进速度等，而与频率无关。慢衰落的深度，即接收信号电平变化的幅度取决于信号频率与障