《無線電波的傳播》PPT課件.ppt

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,----技術中心,無線電傳輸理論,,一、自由空間傳播二、視距傳播的大氣效應三、視距傳播的地面效應四、多徑衰落五、多普勒效應六、室分設計電波傳播考慮七、天線基本特性和工作原理八、天線常用技術指標九、室分常用天線介紹,目錄,一、自由空間傳播,1.概述：無線電波也稱為電磁波，是一組正交的電場和磁場交替出現(xiàn)的能量波。電磁波在自由空間傳播速度30萬千米/秒。電磁波傳播的主要方式是空間波，即直射波、折射波、散射波、繞射波和它們的合成波。當無線電波遇到物體時，產(chǎn)生折射和散射；由于電波傳播方向上有不同的物體，造成不同的折射和散射，所以在任何一個接受點均可能收到來自不同路徑的同源電磁波，這個就是多徑傳播。,2.自由空間的傳播自由空間：均勻無損耗的無限大空間；各向同性；電導率為零；空間無限大?？諝庵须妼什粸榱?，且方向不同性，所以不是自由空間，但是近似自由空間。有一發(fā)射功率為Pt的點源，通過增益為Gt的天線發(fā)射；在距離該點源d的球面上有一有效接收為A的天線，則該天線單位面積上接收到的功率為S=Gt*Pt/(4πd2)天線截獲的功率Pr=S*A，有效接收面積A=Gr*λ2/(4π)所以，Pr=Pt*Gt*Gr*λ2/（4πd）2定義路徑衰耗Ls=（4πd）2/λ2=（4πfd）2/c2其中，f為頻率；C為電磁波在自由空間傳播速度。用分貝表示為Ls=32.45dB+20log(f)+20log(d)f單位為MHz；d單位為Km,一、自由空間傳播,1.大氣的吸收衰減大氣的組成分子（氧氣、氮氣、水蒸氣等等），有自己的固有電磁諧振頻率，會吸收傳播中的電磁波能量。對12GHz頻率以下的電磁波吸收衰減約為0.0015dB/km。2.雨霧衰減雨霧對無線電波也有吸收作用，頻率越高，衰減越大；雨霧越大，衰減也越大。通常，大霧對6GHz以上的電磁波產(chǎn)生10dB/Km的衰減。3.大氣折射衰減大氣各向不同性，主要是空氣密度不同造成的。折射產(chǎn)生電波發(fā)射方向，從而引起信號衰減。,二、視距傳播的大氣效應,1.樹林、建筑、山頭或地面等障礙物對電磁波阻擋掉一些電磁波射線，在自由傳播基礎上增加了衰減。2.平滑地面和水面可以把電磁波發(fā)射到接收天線，發(fā)射波和直射波在矢量相加后抵消，產(chǎn)生附加衰減。,三、視距傳播的地面效應,1.接收點的無線電波是從信源通過多個路徑傳播而來的電波合成。這個現(xiàn)象就是多徑傳播。2.由于是同源的多個電波合成，則在合成點疊加時幅度和相位不相同，有時疊加而增強，有時抵消而減弱，形成衰落。這種由多徑傳播引起的衰落，稱為多徑衰落。3.多徑衰落是快衰弱；而由距離引起的衰弱稱為慢衰落。無線電波的衰落就是有快衰落和慢衰弱組成的。4.多徑對數(shù)字信號的影響：時延拓展；相關帶寬；隨機調(diào)頻5.多徑傳播現(xiàn)象有利有弊。有弊是造成了電波接收的不確定性；有利是能曲線傳播。,四、多徑傳輸,五、多普勒效應,多普勒效應是指發(fā)射源與接收點相對移動而產(chǎn)生頻率變化的現(xiàn)象；多普勒頻移：f=(v/λ)*cosα；其中v/λ為最大多普勒頻移例如：900MHz頻率，移動臺速度50Km/h，則f=(50*1000/3600)/(3/9)=41.6Hz。,1.室內(nèi)分布系統(tǒng)的無線傳播也是多徑傳播，也存在多徑現(xiàn)象。因為室內(nèi)環(huán)境比較穩(wěn)定，多徑衰落呈現(xiàn)慢衰落的現(xiàn)象。所以，在計算電平時，常常采用自由空間的傳播計算方式。2.由于不考慮信號的多徑疊加問題。所以，在電平計算上主要考慮的是直射波。在直射波傳播路徑上有阻擋，則考慮阻擋衰減。3.折射波、反射波的應用。某些曲折死角，可以巧妙地應用電波的折射和發(fā)射。4.電波的隧道效應。,六、室分設計電波傳輸考慮,1、天線是無線電波發(fā)送和接收的裝置。具有電波導向性、電磁場極化、“放大信號”三個基本功能。2、電波導向性：引導電磁波傳播。方式是“引導”和“反射”。3、電磁場極化：使得電磁場與其他參照物成一定角度。4、“放大信號”：增益。天線增益：相對于點源，天線把電磁波集中的程度。dBi相對于點源的天線增益單位；dBd相對于偶極子的天線增益單位。0dBd=2.15dBi所以：天線一般包含有源振子、導向裝置、能量匯集裝置。,七、天線基本特性和工作原理,1、工作頻段2、增益3、方位角：分水平和垂直兩個指標。4、駐波系數(shù)（發(fā)射系數(shù)P＝反射波振幅/入射波振幅；回波系數(shù)L=1/P；駐波系數(shù)S=（1+P）/（1-P））5、最大輸入功率6、前后比（前后隔離度）7、極化方向其他：外形尺寸、接口阻抗和類型、安裝方式。,八、天線常用技術指標,1.全向吸頂天線工作頻段：800~2500MHz增益：2dBi接口：50歐姆，N型陰頭最大輸入功率：50W駐波系數(shù)：小于1.42.（?。┌鍫钐炀€工作頻段：800~2500MHz增益：7dBi接口：50歐姆，N型陰頭最大輸入功率：50W駐波系數(shù)：小于1.43.八木天線工作頻段：880~960MHz增益：7dBi接口：50歐姆，N型陰頭最大輸入功率：50W駐波系數(shù)：小于1.4,九、室分常用天線介紹,重點和思考,重點：無線電波自由空間傳播公式。多徑傳輸產(chǎn)生的結(jié)果。天線的種類、指標。思考：相對運動改變無線電波的頻率，動車或高鐵怎樣覆蓋信號比較合適？,謝謝！,