移動(dòng)通信技術(shù)及應(yīng)用-第2章移動(dòng)通信概論-文庫(kù)吧
2025-05-28 18:43 本頁面
【正文】 面上的大氣層是各向同性的均勻媒質(zhì) ， 其相對(duì)介電常數(shù)和相對(duì)導(dǎo)磁率都等于 1， 傳播路徑上沒有障礙物阻擋 ， 到達(dá)接收天線的地面反射信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)也可以忽略不計(jì) ， 在這樣的情況下 ， 電波傳播就可以視作在自由空間中傳播 。 也就是說 ， 把大氣看成為近似真空的均勻介質(zhì) ， 在大氣中的傳播就等效于自由空間傳播 ， 它只與頻率 f和距離 d有關(guān) 。 當(dāng)電波經(jīng)過一段距離傳播之后 ， 輻射能量會(huì)擴(kuò)散而引起衰耗 （ 也稱衰減或損耗 ） 。 自由空間的傳播衰耗 lts定義為： 無線電波的傳播特性 1 第 1章 移動(dòng)通信概述 24????????? dl ts(式 21) 式中， λ是電磁波的波長(zhǎng)， d是收發(fā)天線間距離。 直射波的傳播途徑如圖 21中路徑 2所示。直射波傳播距離一般限于視距范圍。在傳播過程中，它的強(qiáng)度衰減較慢，超短波和微波通信就是利用直射波傳播的。 無線電波的傳播特性 1 第 1章 移動(dòng)通信概述 大氣中的電波傳播 （ 1）自由空間傳播的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算 電波在自由空間中的傳播模型可用圖 22來模擬。在O點(diǎn)有一個(gè)各向同性的輻射器，假設(shè)其輻射功率為 Pt，從電磁場(chǎng)理論知道，在距離波源為 d處的功率密度如下： 圖 22 各向同性輻射器在自由空間的輻射 無線電波的傳播特性 1 ??????? 224 mdps t ??同時(shí)，功率密度可寫成： ?1 2 021 2000EHEHEsmm ???式中， Em、 Hm分別為電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的振幅值； Eo、 Ho分別為電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的有效值，故可得 )(300 mvd PE t?第 1章 移動(dòng)通信概述 式中 Pt和 d的單位分別為 W和 m。通常場(chǎng)強(qiáng)以分貝（ dB）表示，并取場(chǎng)強(qiáng) 1μv/m為 0參考點(diǎn)（ dBμv/m，簡(jiǎn)稱dBμ），則 dgPmVdBE t )/(0 ????式中， Pt為輻射功率（ W）， d為距離（ km）。 無線電波的傳播特性 1 以上的輻射器為各向同性輻射器，若輻射器有方向性，則可設(shè)其方向性系數(shù)為 Dt，有： dDPE tt300 ?或 ? ? dDPdBE tt ?????第 1章 移動(dòng)通信概述 （ 2）自由空間的傳播損耗 傳播損耗 Lo是指發(fā)信天線的輻射功率 Pt與收信機(jī)輸入功率Pr 之比，即 rtPPL ?0（式 28） 自由空間傳播損耗是指收、發(fā)天線都是各向同性輻射器時(shí)，兩者之間的傳播損耗。 無線電波的傳播特性 1 電波由各向同性發(fā)信天線輻射后，經(jīng)傳播距離 d到達(dá)信點(diǎn)，由式（ 22）可計(jì)算其功率密度 S值。收信天線接收的功率為 ASPr ??式中 A為收信天線的有效面積。對(duì)于各向同性收信天線來說， ??42?A第 1章 移動(dòng)通信概述 式中 λ為工作波長(zhǎng)（ m）。由式（ 21）可得自由空間傳播損耗為 204 ????????? dL則 dfdBL )(0 ???無線電波的傳播特性 1 式中， f為工作頻率（ MHz）， d為傳播距離（ Km）。按上式畫出頻率為 150MHz、 450MHz和 900MHz的自由空間傳播損耗Lo與距離 d的關(guān)系，如圖 23所示。由于橫坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)尺度，故損耗（ dB）與距離呈現(xiàn)直線關(guān)系。同時(shí)，由（式 212）可見，自由空間的電波傳播損耗只與工作頻率 f和傳播距離 d有關(guān)。由（式 212）可推算出，在該公式的適用范圍內(nèi)，若將 f或 d增大一倍，則損耗將分別增加 6dB。 第 1章 移動(dòng)通信概述 圖 23 自由空間 無線電波的傳播特性 1 第 1章 移動(dòng)通信概述 （ 3）大氣折射 在不考慮傳導(dǎo)電流和介質(zhì)磁化的情況下，介質(zhì)折射率 n與相對(duì)介電系數(shù) εr的關(guān)系為 rn ?? 眾所周知，大氣的相對(duì)介電系數(shù) εr不是恒定的，它與溫度、濕度和氣壓有關(guān)。因此，大氣高度不同， εr也不同，即 dn/dh也是不同的。 無線電波的傳播特性 1 根據(jù)折射定律，設(shè) c為光速，則電波傳播速度 v與大氣折射率 n成反比，即 nc?? 這種由大氣折射率引起電波傳播方向發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，稱為大氣對(duì)電波的折射。我們用“地球等效半徑”來表征大氣折射對(duì)電波傳播的影響，即認(rèn)為電波依然按直線方向行進(jìn)，只是地球的實(shí)際半徑 Ro（ 106m）變成了等效半徑 Re， Re與 Ro之間的關(guān)系為 第 1章 移動(dòng)通信概述 dhdnRRRk e0011??? 式中， k稱作地球等效半徑系數(shù)，若當(dāng) dn/dh0，則表示大氣折射率 n隨著高度升高而減少，因而 k1， ReRo。在標(biāo)準(zhǔn)大氣折射情況下，即當(dāng) dn/dh≈―4 108（ 1/m），等效地球半徑系數(shù) k=4/3，等效地球半徑 Re=8500km。 無線電波的傳播特性 1 所以，大氣折射有利于超視距的傳播。注意，在視線距離內(nèi)，這種由折射現(xiàn)象所產(chǎn)生的折射波會(huì)同直射波并存
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