無線電電波傳播的幾個(gè)基本概念

發(fā)布者：易達(dá)瑞康發(fā)布時(shí)間：2019年04月08日標(biāo)簽： 2846人瀏覽過

移動(dòng)通信使用的頻段

目前GSM和CDMA移動(dòng)通信使用的頻段為：
GSM：890 ~ 960 MHz,， 1710 ~1880 MHz
CDMA: 806 ~ 896 MHz
806 ~ 960 MHz 頻率范圍屬超短波范圍；

1710 ~1880 MHz 頻率范圍屬微波范圍,。
電波的頻率不同,，或者說波長不同,，其傳播特點(diǎn)也不完全相同，甚至很不相同,。

對講機(jī)頻段

自由空間通信距離方程
   設(shè)發(fā)射功率為PT,，發(fā)射天線增益為GT，工作頻率為f . 接收功率為PR,，接收天線增益為GR,，收、發(fā)天線間距離為R,，那么電波在無環(huán)境干擾時(shí),，傳播途中的電波損耗 L0 有以下表達(dá)式：
L0 (dB) = 10 Lg（ PT / PR ）
         = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)

[舉例] 設(shè)：PT = 10 W = 40dBmw ；GR = GT = 7 (dBi) ,； f   = 1910MHz
       問：R = 500 m 時(shí),， PR = ？
      解答： (1) L0 (dB) 的計(jì)算

L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)

= 32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB)

（2） PR 的計(jì)算

PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( μW ) / ( 10 0.807 )
= 1 ( μW ) / 6.412 = 0.156 ( μW ) = 156 ( mμW ) #

順便指出,，1.9GHz電波在穿透一層磚墻時(shí),，大約損失 (10~15) dB

短波對講機(jī)

超短波和微波的傳播視距

極限直視距離
超短波特別是微波，頻率很高,，波長很短,，它的地表面波衰減很快，因此不能依靠地表面波作較遠(yuǎn)距離的傳播,。超短波特別是微波,，主要是由空間波來傳播的。簡單地說,，空間波是在空間范圍內(nèi)沿直線方向傳播的波,。顯然，由于地球的曲率使空間波傳播存在一個(gè)極限直視距離Rmax ,。在遠(yuǎn)直視距離之內(nèi)的區(qū)域,，習(xí)慣上稱為照明區(qū)；極限直視距離Rmax以外的區(qū)域,，則稱為陰影區(qū),。不言而語，利用超短波,、微波進(jìn)行通信時(shí),，接收點(diǎn)應(yīng)落在發(fā)射天線極限直視距離Rmax內(nèi)。

受地球曲率半徑的影響,，極限直視距離Rmax 和發(fā)射天線與接收天線的高度HT 與 HR間的關(guān)系為： Rmax ＝ 3.57{ √HT (m) +√HR (m) } (km) 考慮到大氣層對電波的折射作用,，極限直視距離應(yīng)修正為

         Rmax ＝ 4.12 { √HT (m) +√HR (m) } (km)

   由于電磁波的頻率遠(yuǎn)低于光波的頻率,，電波傳播的有效直視距離 Re 約為極限直視距離Rmax
的 70% ，即 Re = 0.7 Rmax .

        例如,，HT 與 HR 分別為 49 m 和 1.7 m,，則有效直視距離為 Re = 24 km .

手持對講機(jī)

電波在平面地上的傳播特征

由發(fā)射天線直接射到接收點(diǎn)的電波稱為直射波；發(fā)射天線發(fā)出的指向地面的電波,，被地面反射而到達(dá)接收點(diǎn)的電波稱為反射波,。顯然，接收點(diǎn)的信號(hào)應(yīng)該是直射波和反射波的合成,。電波的合成不會(huì)象 1 + 1 = 2 那樣簡單地代數(shù)相加,，合成結(jié)果會(huì)隨著直射波和反射波間的波程差的不同而不同,。波程差為半個(gè)波長的奇數(shù)倍時(shí),，直射波和反射波信號(hào)相加，合成為大,；波程差為一個(gè)波長的倍數(shù)時(shí),，直射波和反射波信號(hào)相減，合成為小,?？梢姡孛娣瓷涞拇嬖?，使得信號(hào)強(qiáng)度的空間分布變得相當(dāng)復(fù)雜,。
實(shí)際測量指出：在一定的距離 Ri之內(nèi)，信號(hào)強(qiáng)度隨距離或天線高度的增加都會(huì)作起伏變化,；在一定的距離 Ri之外,，隨距離的增加或天線高度的減少，信號(hào)強(qiáng)度將,。單調(diào)下降,。理論計(jì)算給出了這個(gè) Ri 和天線高度 HT與 HR 的關(guān)系式：

Ri = （4 HT HR ）/ l ， l 是波長,。

不言而喻,， Ri 必須小于極限直視距離Rmax 。

電波的多徑傳播
在超短波,、微波波段,，電波在傳播過程中還會(huì)遇到障礙物(例如樓房、高大建筑物或山丘等) 對電波產(chǎn)生反射,。因此,，到達(dá)接收天線的還有多種反射波（廣意地說，地面反射波也應(yīng)包括在內(nèi)）,，這種現(xiàn)象叫為多徑傳播,。
由于多徑傳輸,，使得信號(hào)場強(qiáng)的空間分布變得相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很大,，有的地方信號(hào)場強(qiáng)增強(qiáng),，有的地方信號(hào)場強(qiáng)減弱；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，還會(huì)使電波的極化方向發(fā)生變化,。另外，不同的障礙物對電波的反射能力也不同,。例如：鋼筋水泥建筑物對超短波,、微波的反射能力比磚墻強(qiáng)。我們應(yīng)盡量克服多徑傳輸效應(yīng)的影響,，這也正是在通信質(zhì)量要求較高的通信網(wǎng)中,，人們常常采用空間分集技術(shù)或極化分集技術(shù)的緣由。

手持對講機(jī)

電波的繞射傳播

在傳播途徑中遇到大障礙物時(shí),，電波會(huì)繞過障礙物向前傳播,，這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。超短波,、微波的頻率較高,，波長短，繞射能力弱,，在高大建筑物后面信號(hào)強(qiáng)度小,，形成所謂的“陰影區(qū)”。信號(hào)質(zhì)量受到影響的程度,，不僅和建筑物的高度有關(guān),，和接收天線與建筑物之間的距離有關(guān)，還和頻率有關(guān),。例如有一個(gè)建筑物,，其高度為 10 米，在建筑物后面距離200 米處,，接收的信號(hào)質(zhì)量幾乎不受影響,，但在 100 米處，接收信號(hào)場強(qiáng)比無建筑物時(shí)明顯減弱,。注意,，誠如上面所說過的那樣，減弱程度還與信號(hào)頻率有關(guān),，對于 216 ～ 223 兆赫的射頻信號(hào),，接收信號(hào)場強(qiáng)比無建筑物時(shí)低16 dB，對于 670 兆赫的射頻信號(hào),，接收信號(hào)場強(qiáng)比無建筑物時(shí)低20dB .如果建筑物高度增加到50 米時(shí),，則在距建筑物 1000 米以內(nèi),，接收信號(hào)的場強(qiáng)都將受到影響而減弱。也就是說,，頻率越高,、建筑物越高、接收天線與建筑物越近,，信號(hào)強(qiáng)度與通信質(zhì)量受影響程度越大,；相反，頻率越低,，建筑物越矮,、接收天線與建筑物越遠(yuǎn)，影響越小,。