微波技術(shù)與天線(2)(已修改)
2025-05-27 06:12 本頁面
【正文】 第 7章 電波傳播概論 電波傳播的基本概念 視距傳播 天波傳播 地面波傳播 不均勻媒質(zhì)的散射傳播 習(xí) 題 第 7章 電波傳播概論 第 7章 電波傳播概論 1. 天線置于自由空間中 , 假設(shè)發(fā)射天線是一理想的無方向性天線 , 若它的輻射功率為 PΣ瓦 , 則離開天線 r處的球面上的功率流密度為 (711) 20 π4 rPS ?? 2m/W第 7章 電波傳播概論 由此 , 離天線為 r處的電場強(qiáng)度 E0值為 rPE ?? 600 又假設(shè)發(fā)射天線是一實(shí)際天線 , 其輻射功率仍為 PΣ, 設(shè)它的輸入功率為 Pi, 若以 Gi表示實(shí)際天線的增益系數(shù) , 則在離實(shí)際天線 r處的最大輻射方向上的場強(qiáng)為 rGPE ii600 ?(712) (713) (714) 功率流密度又可以表示為 π240||*)Re (21 00EHES ???第 7章 電波傳播概論 如果接收天線的增益系數(shù)為 GR, 有效接收面積為 Ae, 則在距離發(fā)射天線 r處的接收天線所接收的功率為 π4π4R22iie0RGrGPASP ????? 將輸入功率與接收功率之比定義為自由空間的基本傳輸損耗 : 將上式取對(duì)數(shù)得 Ribf lg10 PPL ?)dB()dB()km(lg20)M H Z( Ri GGrf ?????(715) (716) (717) Ri2Ribf1π4GGrPPL ??????????第 7章 電波傳播概論 2. (1) 傳輸損耗 （ 信道損耗 ） 電波在實(shí)際的媒質(zhì) （ 信道 ） 中傳播時(shí)是有能量損耗的 。 這種能量損耗可能是由于大氣對(duì)電波的吸收或散射引起的 , 也可能是由于電波繞過球形地面或障礙物的繞射而引起的 。 在傳播距離 、 工作頻率 、 發(fā)射天線 、 輸入功率和接收天線都相同的情況下 , 設(shè)接收點(diǎn)的實(shí)際場強(qiáng) E、 功率 PR′， 而自由空間的場強(qiáng)為 E0、 功率為 PR， 則信道的衰減因子 A為 0( ) 2 0 l g 1 0 l g RRE PA d BEP??? (718) 第 7章 電波傳播概論 則傳輸損耗 Lb為 1 0 l g 1 0 l g 1 0 l g ( )i i Rb b fR R RP P PL L A d BP P P?? ? ? ? ?? 若不考慮天線的影響 , 即令 Gi=GR=1, 則實(shí)際的傳輸損耗為 dB)km(lg20)M H z( ArfL ???? 式中 , 前三項(xiàng)為自由空間損耗 Lbf； A為實(shí)際媒質(zhì)的損耗 。 不同的傳播方式 、 傳播媒質(zhì) , 信道的傳輸損耗不同 。 (719) (7110) 第 7章 電波傳播概論 (2) 所謂衰落 , 一般是指信號(hào)電平隨時(shí)間的隨機(jī)起伏 。 根據(jù)引起衰落的原因分類 , 大致可分為吸收型衰落和干涉型衰落 。 吸收型衰落主要是由于傳輸媒質(zhì)電參數(shù)的變化 , 使得信號(hào)在媒質(zhì)中的衰減發(fā)生相應(yīng)的變化而引起的 。 如大氣中的氧 、 水汽以及由后者凝聚而成的云 、 霧 、 雨 、 雪等都對(duì)電波有吸收作用 。 由于氣象的隨機(jī)性 , 這種吸收的強(qiáng)弱也有起伏 , 形成信號(hào)的衰落 。 由這種原因引起的信號(hào)電平的變化較慢 , 所以稱為慢衰落 , 如圖 71(a)所示 。 慢衰落通常是指信號(hào)電平的中值 （ 五分鐘中值 、 小時(shí)中值 、 月中值等 ） 在較長時(shí)間間隔內(nèi)的起伏變化 。 第 7章 電波傳播概論 圖 7 – 1 衰落現(xiàn)象 第 7章 電波傳播概論 干涉型衰落主要是由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的 。 在某些傳輸方式中 , 由于收 、 發(fā)兩點(diǎn)間存在若干條傳播路徑 , 典型的如天波傳播 、 不均勻媒質(zhì)傳播等 ， 在這些傳播方式中 , 傳輸媒質(zhì)具有隨機(jī)性 , 因此使到達(dá)接收點(diǎn)的各路徑的時(shí)延隨機(jī)變化 , 致使合成信號(hào)幅度和相位都發(fā)生隨機(jī)起伏 。 這種起伏的周期很短 , 信號(hào)電平變化很快 , 故稱為快衰落 , 如圖 7 1(b)所示 。 這種衰落在移動(dòng)通信信道中表現(xiàn)得更為明顯 。 快衰落疊加在慢衰落之上 。 在較短的時(shí)間內(nèi)觀察時(shí) , 前者表現(xiàn)明顯 , 后者不易被察覺 。 信號(hào)的衰落現(xiàn)象嚴(yán)重地影響電波傳播的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的可靠性 , 需要采取有效措施 （ 如分集接收等 ） 來加以克服 。 第 7章 電波傳播概論 (3) 無線電波通過媒質(zhì)除產(chǎn)生傳輸損耗外 , 還會(huì)產(chǎn)生失真 ——振幅失真和相位失真。產(chǎn)生失真的原
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