单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,第二章 移动通信的基本概念,2.1,无线电波的传播特性,2.2,移动信道的特征,2.3,陆地移动信道的场强估算与损耗,2.4,蜂窝系统工作原理,2.5,移动通信系统的基本网络结构,2.6,无线环境下的噪声与干扰,2.1,无线电波的传播特性,2.1.1,电波的传播方式,2.1.2,直射波,2.1.3,大气中的电波传播,2.1.4,障碍物的影响与绕射损耗,2.1.5,反射波,学习目标,理解并掌握直射波、反射波、地面波、自由空间、自由空间传播等概念。
初步了解大气中电波传播损耗的估算2.1.1,电波的传播方式,图,2-1,典型的电波传播通路,沿着地表面传播的电波称为,地面波,从发射天线直接到达接收天线的电波称为,直射波,经过大地反射到达收信机的电波称为,反射波,空间波,一般是直射波、反射波和地面波的统称,经过电离层反射而传播的电波称为,电离层波,，主要用与短波通信地面波,由于地面波随频率的提高衰减很快，所以在使用,VHF,和,HF,频段的移动通信中，地面波可以忽略不计,当陆上,天线的高度,小于,一个波长，海上天线的高度小于个波长的情况下，地面波的场强才能超过直射波的场强，这时才,考虑地面波,在频带定点通信中，天线高度都处在几个波长以上，因此可以不考虑地面波的影响对于,频带的移动通信中，也是将电波传播考虑为直射波和反射波相干合成,2.1.2,直射波,电磁波在真空中的传播称为,自由空间传播,由于自由空间具有各向同性、电导率为零因此电波在自由空间传输时，不存在反射、折射和绕射等现象，,只有因电磁场能量扩散而引起的传播损耗,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，,直射波可近似按自由空间传播来考虑,式,2-1),式中，,是电磁波的波长，,d,是收发天线间距离。
自由空间的传播衰耗,lts,定义为：,直射波的传播途径如图,2-1,中路径,2,所示直射波传播距离一般限于视距范围在传播过程中，它的强度衰减较慢，,超短波和微波通信就是利用直射波传播的,地面的直射波通信接受点场强由两部分组成：一路是由发射天线直达接收天线，另一路是地面反射后到达接收天线限制直射波通信距离的因素是地球表面弧度和山地、楼房等建筑物，因此超短波河微波通信要求天线尽量架高2.1.3,大气中的电波传播,自由空间传播的场强计算：,电波在自由空间中的传播模型可用图,2-2,来模拟图,2-2,各向同性辐射器在自由空间的辐射,在,O,点有一个各向同性的辐射器，假设其辐射功,率为,P,t,，从电磁场理论知道，在距离波源为,d,处的功,率密度如下：,（式,2-2,）,同时，功率密度可写成：,（式,2-3,）,式中，,Em,、,Hm,分别为电场强度和磁场强度的振,值；,Eo,、,Ho,分别为电场强度和磁场强度的有效值因（式,2-2,）和（式,2-3,）相等，故可得：,（式,2-4,）,式中,Pt,和,d,的单位分别为,W,和,m,通常场强以分贝（,dB,）表示，并取场强,1v/m,为,0,参考点（,dBv/m,，简称,dB,），则：,（式,2-5,）,式中，,Pt,为辐射功率（,W,），,d,为距离（,km,）。
以上的辐射器为各向同性辐射器，若辐射器有,方向性，则可设其方向性系数为,Dt,，有：,（式,2-6,）,或,（式,2-7,）,自由空间的传播损耗,传播损耗,Lo,是指发信天线的辐射功率,Pt,与收信机输入功率,Pr,之比，即：,（式,2-8,）,自由空间传播损耗是指收、发天线都是各向同性辐射器时，两者之间的传播损耗电波由各向同性发信天线辐射后，经传播距离,d,到达信点，由式（,2-2,）可计算其功率密度,S,值收信天线接收的功率为：,（式,2-9,）,式中,A,为收信天线的有效面积对于各向同性收信天线来说，,（式,2-10,）,式中,为工作波长（,m,）由式（,2-1,）可得自由空间传播损耗为：,（式,2-11,）,该式若以,dB,表示，则：,（式,2-12,）,式中，,f,为工作频率（,MHz,），,d,为传播距离（,Km,）按上式画出频率为,150MHz,、,450MHz,和,900MHz,的,自由空间传播损耗,Lo,与距离,d,的关系，如图,2-3,所示：,图,2-3,自由空间,由于横坐标采用对数尺度，故损耗（,dB,）与距离,呈现直线关系同时，由（式,2-12,）可，自由空间的电波传播损,耗只与工作频率,f,和传播距离,d,有关。
由（式,2-12,）可推算出，在该公式的适用范围,内，若将,f,或,d,增大一倍，则损耗将分别增加,6dB,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,r,的关系为：,（式,2-13,）,众所周知，大气的相对介电系数,r,不是恒定,的，它与温度、湿度和气压有关因此，大气高,度不同，,r,也不同，即,dn,/dh,也是不同的根据折射定律，设,c,为光速，则电波传播,速度,v,与大气折射率,n,成反比，即：,（式,2-14,）,这种由大气折射率引起电波传播方向发生,弯曲的现象，称为大气对电波的折射我们用,“,地球等效半径,”,来表征大气折射对电,波传播的影响，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：,（式,2-15,）,式中，,k,称作地球等效半径系数显然（式,2-15,）中，若当,dn,/dh1,，,ReRo,在,标准大气折射情况下，即当,dn/dh-4,10,-8,（,1/m,），等效地球半径系数,k=4/3,，等效地球半径,Re=8500km,视距传播,视距传播的极限距离可由图,2-4,计算：,图,2-4,视距离传播极限距离,设发射与接收天线的高度分别为,h,t,和,h,r,，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，不难证明，自发射天线顶点,A,到,切点,C,的距离,d1,为：,（式,2-16,）,同理，由切点,C,到接收天线顶点,B,的距离,d2,为：,（式,2-17,）,可见，视线传播的极限距离,d,为：,（式,2-18,）,在标准大气折射情况下，,Re=8500km,，故：,（式,2-19,）,式中，,ht,和,hr,的单位是,m,，,d,的单位是,km,2.1.4,障碍物的影响与绕射损耗,绕射损耗：,电波在直射传播的路径上可能存在山丘、建筑,等障碍物，这些障碍物会引起除了自由空间传播损,耗外的附加损耗，这种附加损耗称为绕射损耗设障碍物与发射点,T,、接收点,R,的相对位置如图,2-5,所示图中,x,表示障碍物顶点,P,至连线,TR,的距,离，在传播理论中称作费涅尔余隙图,2-5,障碍物与余隙,由费涅尔绕射理论可得障碍物引起的绕射损耗,与费涅尔余隙的关系如图,2-6,所示：,图,2-6,绕射损耗与余隙关系,图中横坐标为,x/x,1,，其中,x,1,称为费涅尔半径，,并由下式（,2-20,）求得：,（式,2-20,）,式中,d1,、,d2,如图,2-6,所示，,为电波波长。
2.1.5,反射波,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，,R,可表示为：,（式,2-21,）,式中,R,为反射点上反射波场强与入射波场强的振幅比值，,代表反射波相对于入射波的相移实际的反射路径、直射路径的电波相位差,可由两者间的路径差计算而得：,（式,2-22,）,式中，,2/,称为相移常数，决定于工作波,长，,d,为两路径的差值。
