移动信道电波传及无线链路计算ppt课件.ppt

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1、第2章移动信道电波传播及无线链路计算2.1VHF、UHF频段电波传播特性2.2移动通信环境中的电波传播特性2.3多径传播与数字信号传输2.4电波传播特性的估算2.5无线链路计算(一)2.6无线链路计算(二)2.7分集接收技术习题2.1VHF、UHF频段电波传播特性移动通信中，移动台是处在运动状态之中的，电波传播的条件随着移动而发生较大的变化，接收信号的场强起伏也很大，可达几十分贝，极易出现严重的衰落现象。图2-1示出了一个场强的实测记录。由此可见，接收信号出现严重的衰落现象是移动通信电波传播的一个基本特点。图2

2、-1移动通信场强实测记录(f=160MHz)2.1.1电波传播方式现代移动通信已广泛使用150MHz(VHF)、450MHz、900MHz(UHF)频段，因此，必须熟悉它们的传播方式和特点。发射机天线发出的无线电波，通过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2-2所示。图2-2典型的传播通路2.1.2自由空间的传播损耗直射波传播可按自由空间传播来考虑。自由空间是一个理想的空间，在自由空间中，电波沿直线传播，不发生反射、折射、绕射、散射和吸收等现象。在图2-3所示的自由空间中，设在原点O

3、有一辐射源，均匀地向各方向辐射，辐射功率为PT。经辐射后，能量均匀地分布在以O点为球心，d为半径的球面上。已知球面的表面积为4πd2，因此，在球面单位面积上的功率应为PT/4πd2。若接收天线所能接收的有效面积取为A=λ2/4π，则接收功率为图2-3自由空间传播损耗通常，定义发射功率与接收功率的比值为传播损耗。所以，自由空间传播损耗Lbs为若以dB表示，则有(2-1)2.1.3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的关系为众所周知，大气的相对介电系数与温度

4、、湿度及气压有关。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，即认为电波依然按直线方向行进，只是地球的实际半径Ro(6.37×106m)变成了等效半径Re，Re与Ro之间的关系为2.视线传播极限距离视线传播的极限距离可由图2-4计算。天线高度分别为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，因此，自发射天线顶点A到切点C的距离d1为同理，由切点C到

5、接收天线顶点B的距离d2为图2-4视线传播的极限距离所以，视线传播的极限距离为在标准大气折射情况下，Re=8500km，故2.1.4障碍物的影响与绕射损耗实际情况中，电波在直射传播中存在各种障碍物，由障碍物引起的附加传播损耗称为绕射损耗。设障碍物与发射点和接收点的相对位置如图2-5所示。图中，x表示障碍物顶点P至直射线TR的距离，称作菲涅尔余隙。规定阻挡时余隙为负，如图2-5(a)所示；无阻挡时余隙为正，如图2-5(b)所示。由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图2-5(c)所示。图中，纵坐标为绕射引起的

6、附加损耗，即相对于自由空间传播的分贝数。横坐标x／x1中的x1是第一菲涅尔区在P点横截面的半径，它由下列关系式求得(2-2)图2-5障碍物与余隙绕射及损耗菲涅尔余隙的关系(a)负余隙；(b)正余隙；(c)绕射损耗与余隙关系例2.1设在图2-5(a)所示的传播路径中，菲涅尔余隙x=-82m，d1=5km，d2=10km，工作频率为150MHz。试求电波传播损耗。解先由式(2-1)求出自由空间传播损耗：［Lbs］=32.45+20lg(5+10)+20lg150=99.5dB由式(2-2)求第一菲涅尔区半径：由图2

7、-5(c)查得附加损耗(x／x1≈-1)为17dB，所以电波传播的损耗为［L］=［Lbs］+17=116.5dB2.1.5反射波当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，如果界面尺寸比电波波长大得多，就会产生镜面反射。由于大地和大气是不同的介质，所以入射波会在界面上产生反射，如图2-6所示。图2-6反射波与直射波不同界面的反射特性用反射系数R表征，它定义为反射波场强与入射波场强的比值，可表示为R=

8、R

9、e-jφ式中，

10、R

11、为反射点上反射波场强与入射波场强的振幅比，φ代表反射波相对于入射波的相移。对于水平极化波和

12、垂直极化波的反射系数Rh和Rv，分别由下列公式计算：(2-3)(2-4)式中，εc是反射媒质的等效复介电常数，它与反射媒质的相对介电常数εr、电导率δ和工作波长λ有关，即εc=εr-j60λδ对于地面反射，当工作频率高于150MHz(λ＜2m)时，θ＜1°，由式(2-3)和式(2-4)可得Rv=Rh=-1即反射波场强的幅度等于入射波场强的幅度，相差为180°。在图2-6中，由发射点T发