谈无线电波传播中受到空间环境的影响.docx

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谈无线电波传播中受到空间环境的影响引言:

无线电波传播过程中尽管已经排除大量信息干扰,但空间环境中有许多因素对无线电波传播还是有影响的。其中,地球磁场和城外等离子体环境是最重要的因素,往往是不可预测的,有时会导致信息传输失真或不能正常工作。

一、无线电波传播的空间环境

(一)地球磁场。我们所说的地球磁场并不是独立存在的,他在外界的干扰下,探测出太阳风在运转,太阳风主要是将氢和氮电离产生的一种粒子流,他的特性主要是高温、高速和低密度,属于无线电波传播中的一种特性介质。此外,如果有地磁脉动的现象出现,则相关带分为左极化波和右极化波。这样的变化也会引起电离层的相应变化,其中电离层风暴就是一个典型的例子。因此,电磁波的传播受到地球磁场的严重影响。内磁场是指地球的基本磁场和地壳的感应磁场,外磁场是指地球附近电力系统形成的磁场。

(二)等离子体环境。我们在探寻等离子体环境中,发现他有三种不同类型的等离子体环境。第一类是电离层等离子体环境,目前,电离层的研究多采用抛物线模型和指数模型等简单的电离层模型。他在无线电波传播中影响非常大,在日常通信中受到很大的干扰,造成

通信质量不佳。电离层其实是一种传输介质,他的不均匀和时变影响着整个电磁波的传播。第二类,星际和太阳等离子体的环境:研究人员称之为“冻结磁场”的太阳风似乎将地球磁场吹离地球。尽管如此,在刚才提到的地球磁场还是会阻止“冻结磁场”的直行,在地球磁场的影响下,太阳风只能绕着地球磁场转动,不能直接跨越地球磁场,从而形成了保护磁场,并且有效的阻止了太阳风对无线电波的干扰。太阳风是太阳喷出的等离子体流,磁场强度由等离子体流和太阳之间的距离决定。第三,地球的磁气圈等离子体环境:磁气圈是近地空间与太阳风之间的过渡带,太阳风将能量传递到磁气圈,然后通过磁气圈的转换和输送,再结合电离层和热层,将其对近地环境的影响,进而对无线电波的传播,其影响程度由太阳风能决定。

二、无线电波传播特性

我们在无线电波传播中需要熟悉他的传播特性,我们一直在猜想让无线电波在真空中传播,这种传播称之为自由空间传播。不过在现实生活中真空传播还没有得到实现,因为在真空传播中能量不会被障碍物吸收,也不会被反射。

(一)扩散衰减。无线电波随距离的增加而逐渐衰减,扩散衰减就是在距离范围内产生的功率的速度会衰减,并且与实际传播距离的平方成反比。

(二)介质折射、吸收的衰减。介质折射和吸收的衰减主要和折射率和吸收的衰减有关,折射率与消光系数影响介质在无线电波传播中的形式,并且折射率会随着传播的频率增加而减小。

三、无线电波传播中受空间环境的影响因素

(一)电磁波的折射率。折射率是物质的性质,而不是电磁波的性质。所以一般说一种物质的折射率在什么频率是什么,而不是电磁波的折射率是多少。所有材料的折射率都随波长变化,这就是所谓的材料色散。不同材质在电磁波的频率影响下产生不同的折射率,并且随着频率的增加折射率减小。因此很难有一个简单的规律加以推广,电磁波的传播速度会受到介质的变化而变化,从课本知识的公式可知,无线电波的传播特性与介质的折射率有着直接的关系。我们说的折射率其实是材料的属性,与电磁波属性无关。当电磁波进入不同介质时波速是不一样的,他的速度主要影响因素是介质的电介数和磁导率,穿过不同的介质时波速不同,利用折射现象保证能量以最小的牺牲代价传播,在发生折射现象时电磁波量子的质量不会发生改变为了比值不变,当在不同介质速率因介质发生改变时,就引起频率也发生改变。

(二)电离层闪烁。所谓电离层闪烁,是指无线电波通过密度不均匀电离层时,其振幅、偏振和相位的变化。其中,信号电平波动相对较快,信号峰值波动在1~10dB之间,几个小时内一直存在。给出

了单位时间接收功率与平均接收功率之比的计算公式。如果我们想实现电离层频率的有效多样性可以通过控制电离层闪烁,就必须利用更宽的带宽,但这种做法并不符合目前的发展研究。另外,采用空间多样性去处理电离层中大量不规则的漂移想象,而且这种现象出现在两个距离较远的区域,在短时间内无法保持联系,因此这种想法是不可取的。结论:我们通过对无线电通信的不断研究,了解到无线电通信对人类进步的重大意义,而且方便了人们日常生活,开发出高品质的通信产品,应用在广播、导航和雷达定位,带动整个社会进步。

无线电波传播方式与各频段的利用

无线电波传播方式与各频段的利用 无线电通信是利用电磁波在空间传送信息的通信方式。电磁波由发射天线向外辐射出去,天线就是波源。电磁波中的电磁场随着时间而变化,从而把辐射的能量传播至远方。无线电波共有以下七种传播方式(附图为无线电波传播方式示意图)。 (1)波导方式当电磁波频率为30kHz以下(波长为10km以上)时,大地犹如导体,而电离层的下层由于折射率为虚数,电磁波也不能进入,因此电磁波被限制在电离层的下层与地球表面之间的空间内传输,称为波导传波方式; (2)地波方式沿地球表面传播的无线电波称为地波(或地表波),这种传播方式比较稳定,受天气影响小; (3)天波方式射向天空经电离层折射后又折返回地面(还可经地面再反射回到天空)的无线电波称为天波,天波可以传播到几千公里之外的地面,也可以在地球表面和电离层之间多次反射,即可以实现多跳传播。 (4)空间波方式主要指直射波和反射波。电波在空间按直线传播,称为直射波。当电波传播过程中遇到两种不同介质的光滑界面时,还会像光一样发生镜面反射,称为反射波。 (5)绕射方式由于地球表面是个弯曲的球面,因此电波传播距离受到地球曲率的限制,但无线电波也能同光的绕射传播现象一样,形成视距以外的传播。 (6)对流层散射方式地球大气层中的对流层,因其物理特性的不规则性或不连续性,会对无线电波起到散射作用。利用对流层散射作用进行无线电波的传播称为对流层散射方式。 (7)视距传播指点到点或地球到卫星之间的电波传播。 附表给出了从甚低频(VLF)至极高频(EHF)频段的电波传播方式、传播距离、可用带宽以及可能形成的干扰情况。

在确定无线电系统实际通信距离、覆盖范围和无线电干扰影响范围时,无线电传播损耗是一个关键参数。无线电通信系统若不进行科学的频率指配和严格的系统设计与场强预测,会使系统之间产生严重干扰而不能正常工作。为了保证无线电通信用户的通信质量,确保无线电波发射的业务覆盖服务区和电波传播的可靠程度,必须仔细地计算从接收天线到发射天线之间的传播损耗。理论上讲,在自由空间无线电波的传播损耗大小与传播距离的平方及使用频率的平方成正比关系,但是在确定无线电系统实际通信距离、覆盖范围和无线电干扰影响范围时,同时还要考虑在传播路径上存在着各种各样的影响,如高空电离层影响,高山、湖泊、海洋、地面建筑、植被以及地球曲面的影响等,因而电波具有反射、绕射、散射和波导传播等传播方式。在研究电波传播特性时,通常以数学表达式来描述这些传播损耗特性,即所谓的数学模型。无线电波传播模型通常是很复杂的,必须对不同的频段使用不同的电波传播模型,以预测电台覆盖和传播场强。下面简要地叙述几种传播方式(详细数学公式略)。 VLF(f< 30kHz) 频率低于30kHz的电波,传播损耗近似等于自由空间传播损耗,即相当于电波在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播,不发生反射、折射、绕射和吸收现象,只存在因电磁能量扩散引起的传播损耗。在此频段内,电波在电离层与地球之间可以以波导方式沿地球表面进行传播。 LF(30kHz< f< 300kHz) 在这个频段内,有两种重要的传播方式:地波方式及电离层天波方式。天波信号幅度具有明显的昼夜变化,这是由于电离层吸收和变化

无线电基础知识

1.2 选择题 1,属于特高频(UHF)的频带范围是(D )。 A、400~2000MHz B、300~2000MHz C、400~3000MHz D、300~3000MHz 2,IMP缩写代表(B ) A、放大增益 B、互调产物 C、网间协议 D、互调截获点 3,10W功率可由dBm表示为(D )。 A、10dBm B、20dBm C、30dBm D、40dBm 4,频率在(A )以下,在空中传播(不用人工波导)的电磁波叫无线电波。 A、3000GHz B、3000MHz C、300MHz D、300GHz 5,频率范围在30-300MHz的无线电波称为(A)。 A、米波 B、分米波 C、厘米波 D、毫米波 6,无线电监测中,常用一些单位有dBuv、dBm等,dBm是(C )单位。 A、电压 B、带宽 C、功率 D、增益 7,目前中国移动的GSM系统采用的是以下哪种方式(B )。 A、FDMA B、TDMA C、CDMA D、SDMA 8,PHS个人移动系统信道带宽为(A)。 A、288kHz B、200kHz C、25kHz D、30kHz 9,CDMA移动系统信道带宽为(A)。 A、1.23MHz B、1.5MHz C、1.75MHz D、1.85MHz 10,0dBW=(C)dBm. A、0 B、3 C、30 11,比2.5W主波信号低50dB的杂波信号功率是(B)μW。 A、2.5 B、25 C、250 12,频谱分析仪中的RBW称为(B)。 A、射频带宽 B、分辨率带宽 C、视频带宽 13,根据GB12046—89规定,必要带宽为1.5MHz的符号标识为(A )。 A、1M50 B、15M0 C、150M 14,发射频谱中90%能量所占频带宽度叫做(A )。 A、必要带宽 B、占用带宽 C、工作带宽 15,一发射机发射功率为10W,天线增益10dB,馈线损耗5dB,则有效辐射功率为(B)。 A、25dBW B、15dBW C、5dBW 16,电视伴音载频比图像载频(A)。 A、高 B、低 C、相等 17,在微波段中表述频段,字母代码S和C对应的频段是(C)。 A、1—2GHz和4/6GHz B、18—40GHz和8/12GHz C、2.5GHz和4/6GHz D、 4.8GHz和4/8GHz 18,联通CDMA下行与移动GSM上行频段之间只有(A )MHz保护带。 A、5 B、10 C、15 19,从广义来讲,产生莫尔斯码的调制方法是(A): A、ASK B、FSK C、PSK D、DAM 20,无线电频谱可以依据(A,B,C,D)来进行频率的复用。

无线信道传播特性分析总结

无线信道传播特性分析总结 班级学号姓名 随着科学技术的发展,无线通信已经渗透到我们生活的各个方面,对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中,无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念 要想搞明白无线信道具有哪些特性,就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻,对于无线电波而言,它从发送端传送到接收端,其间并没有一个有形的连接,它的传播路径也有可能不只一条,但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作,我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接,把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽,正如公路有一定的宽度一样。 与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。 另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性 信号从发射天线到接收天线的传输过程中,会经历各种复杂的传播路径,包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时,电波在各条路径的传播过程中,有用信号会受到各种噪声的污染,包括加性噪声

无线电波的传播特性修订版

无线电波的传播特性 Document number:PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

无线电波的传播特性 无线电通信就是不用导线,而利用电磁波振荡在空中传递信号,天线就是波源。电磁波中的电磁场随着时间而变化,从而把辐射的能量传播至远方。 在莫尔斯和贝尔先后发明了有线电报和电话之后,很多科学家对电磁现象大量研究。直到1831年,在英国,法拉弟首先发现了电磁感应现象,并且预言:电与磁的传播是和光一样的一种波。 英国科学家麦克斯韦从1850年就开始对法拉弟提出的课题展开研究。他总结了前人的研究成果,用数学方法对法拉弟的电磁场思想做了严格的论证,并在1864年做出“电与磁的交替转化过程,是一种波的传播形式,是一种光波”的论断,他称这种波为电磁波。 在麦克斯韦首先提出电磁理论后,又过了24年,才由德国伟大的物理学家赫兹通过实验证实了麦氏理论的正确。赫兹设计了一个能够接收电火花的装置,结构极简单。把一根导线弯成圆形,使两端之间仅留一微小的间隙,称它为“共振子”。“共振子”为什么也有火花发生呢赫兹认为,这一定是电振荡以电磁波形式通过空间传播过去的。赫兹于1888年公布了自己的实验结果,证实了电磁波的存在。 赫兹的实验成果震惊了世界,许多科学家继续开展对电磁波的研究。1890年,法国物理学家布朗利发现,将金属粉末即紧缩成块,但是它的电阻减小了,使电流容易通过。这种装有金属粉未的玻璃管被称为“布朗利管”,又称“粉末检波器”,它接收电磁波的灵敏度比赫兹的“共振子”要高得多。 1894年,20岁的意大利青年马可尼从杂志上读到悼念赫兹的文章和他生前的感人事迹,受到极大启发:“如果利用赫兹发现的电磁波,不需要导线也可以实现远距离通信了”。马可尼为自己的大胆设想所激动下宏愿,决心开拓无线电通信事业,把赫兹的研究成果付诸实际应用。在家人的支持下,马可尼就在自己家中进行实验,他用赫兹的火花放电器作发射机,用布朗利的金属粉未检波器作接收机经过一个多月的努力,终于完成了电磁波的发送和接收实验,并在实

无线电波的传播特性

无线电波的传播特性 1、无线电波的传播特性及信号分析 甚低频VLF 3-30KHz 超长波1KKm-100Km 空间波为主海岸潜艇通信;远距离通信;超远距离导航低频LF 30-300KHz 长波10Km-1Km 地波为主越洋通信;中距离通信;地下岩层通信;远距离导航中频MF 0.3-3MHz 中波1Km-100m 地波与天波船用通信;业余无线电通信;移动通信;中距离导航高频HF 3-30MHz 短波100m-10m 天波与地波远距离短波通信;国际定点通信 甚高频VHF 30-300MHz 米波10m-1m 空间波电离层散射(30-60MHz);流星余迹通信;人造电离层通信(30-144MHz);对空间飞行体通信;移动通信 超高频UHF 0.3-3GHz 分米波1m-0.1m 空间波小容量微波中继通信;(352-420MHz);对流层散射通信(700-10000MHz);中容量微波通信(1700-2400MHz) 特高频SHF 3-30GHz 厘米波10cm-1cm 空间波大容量微波中继通信(3600-4200MHz);大容量微波中继通信(5850-8500MHz);数字通信;卫星通信;国际海事卫星通信(1500-1600MHz) ELF 极低频3~30Hz SLF 超低频30~300Hz ULF 特低频 300~3000Hz VLF 甚低频3~30kHz LF 低频30~300kHz 中波,长波 MF 中频300~3000kHz 100m~1000m 中波 AM广播 HF 高频 3~30MHz 10~100m 短波短波广播 VHF 甚高频 30~300MHz 1~10m 米波FM广播 UHF 特高频 300~3000MHz 0.1~1m 分米波 SHF 超高频3~30GHz 1cm~10cm 厘米波 EHF 极高频30~300GHz 1mm~1cm 毫米波 无线电波按传播途径可分为以下四种:天波—由空间电离层反射而传播;地波—沿地球表面传播;直射波—由发射台到接收台直线传播;地面反射波—经地面反射而传播。无线电波离开天线后,既在媒介质中传播,也沿各种媒介质的交界面(如地面)传播,具有一定的规律性,但对它产生影响的因素却很多。 无线电波在传播中的主要特性如下: (1)直线传播均匀媒介质(如空气)中,电波沿直线传播。 (2)反射与折射电波由一种媒介质传导另一种媒介质时,在两种介质的分界面上,传播方向要发生变化。由第一种介质射向第二中介质,在分界面上出现两种现象。一种是射线返回第一种介质,叫做反射; 另一种现象是射线进入第二种介质,但方向发生了偏折,叫做折射。一般情况下反射和折射是同时发生的。 入射角等于反射角,但不一定等于折射角。反射和折射给测向准确性带来很大的不良影响;反射严重是,测向设备误指反射体,给干扰查找造成极大困难。 (3)绕射电波在传播途中,有力图绕过难以穿透的障碍物的能力。绕射能力的强弱与电波的频率有关,又和障碍物大小有关。频率越低的电波,绕射能力越弱;障碍物越大,绕射越困难。工作于80米(375MHZ)波段的电波,绕射能力是较强的,除陡峭高山(相对高度在200米以上)外,一般丘陵均可逾越。2米波段的电波绕射能力就很差了,一座楼房,或一个小山丘,都可能使信号难以绕过去。 (4)干涉直射波与地面反射波或其它物体的反射波在某处相遇时,测向收到的信号为两个电波合成后的信号,其信号强度有可能增强(两个信号跌叠加)也可能减弱(两个信号相互抵消)。这种现象称为波的干涉。产生干涉的结果,使得测向机在某些接收点收到的信号强,而某些接收点收到的信号弱,甚至收不到信号,给判断干扰信号距离造成错觉。天线发射到空间的电波的能量是一定的,随着传播距离的增大,不仅在传播途中能量要损耗,而且能量的分布也越来越广,单位面积上获得的能量越来越小。反之,

信道特性

恒参信道: 有线电信道(明线,同轴电缆,双绞线电缆),光纤信道,无线电视距中继,卫星中继信道。 ? 由于恒参信道对信号传输的影响是固定不变的或者是变化极为缓慢的,因而可以等效为一个非时变的线性网络。 从理论上讲,只要得到这个网络的传输特性,则利用信号通过线性系统的分析方法, 就可求得已调信号通过恒参信道后的变化规律。 网络的相位-频率特性还经常采用群迟延-频率特性 来衡量,要满足不失真传输条件,等同于要求群迟延-频率特性应是一条水平直线. 随参信道: 短波电离层反射信道,超速波及微波对流层散射信道,超短波电离层散射信道,超短波超视距绕射信道。 属于随参的传输媒质主要以电离层反射、对流层散射等为代表。 ? 随参信道的特性比恒参信道要复杂得多,其根本原因在于它包含一个复杂的传输媒质。 ? 虽然,随参信道中包含着除媒质外的其它转换 器,但是,从对信号传输影响来看,传输媒质的影响是主要的,转换器特性的影响可以忽略不计。在此,仅讨论随参信道的传输媒质所具有的一般特性以及它对信号传输的影响。 随参信道图: 共同特点是:1.对信号的损耗随时间变化而变化,2,传输时延随时间变化而变化,3由发射点出发的电波可能经多条路径到达接收点,也就是所谓的多径传播。 多径传播后的接收信号将是衰减和时延随时间变化的各路径信号的合成。 —— 由第i 条路径的随机相位; ————由第i 条路径到达的接收信号振幅 _______ 由第i 条路径达到的信号的时延; 都是随机变化的 (1) 从波形上看,多径传播的结果使确定的载频信号变成了包络和相位都随机变化的窄带信号,这种信号称为衰落信号; (2)从频谱上看,多径传播引起了频率弥散(色散),即由单个频率变成了一个窄带频谱。 通常将由于电离层浓度变化等因素所引起的信号衰落称为慢衰落;而把由于多径效应引起的信号衰落称为快衰落。 ) ()(0t t i i τω?-=)(t i μ)(t i τ) (),(),(t t t i i i ?τμω ω?ω τd d )()(=

无线电波传播途径

无线电波在均匀介质 (如空气)中,具有直线传播的特点。只要测出电波传播的方向,就可以确定出信号源(发射台)所在方向。无线电测向是指通过无线电测向机测定发射台(或接收台)方位的过程,但是无线电测向运动中,要快速寻找隐蔽巧妙的信号源,必须掌握无线电波的传播规律。 一、无线电波的发射与传播 无线电波既看不见,也摸不着,却充满了整个空间。广播、移动通讯、电视等,已经是现代社会生活必不可少的一部分。无线电波属于电磁波中频率较低的一种,它可直接在空间辐射传播。无线电波的频率范围很宽,频段不同,特性也不尽相同。我国目前开展的无线电测向运动涉及三个频段:频率为1.8—2兆赫的中波波段,波长为150—166.6米,称160米波段测向;频率为3.5—3.6兆赫的短波波段,波长为83.3—85.7米,称80米波段测向;频率为144—146兆赫的超短波段,波长为2.08—2.055米,称2米波段测向。 (一)无线电波的发射过程 无线电波是通过天线发射到空间的。当电流在天线中流动时,天线周围的空间不但产生电力线 (即电场),同时还产生磁力线。其相互间的关系,如图2-1-1所示。如果天线中电流改变方向,空间的电力线和磁力线方向随之改变。如果加在天线上的是高频交流电,由于电流的方向变化极快,根据电磁感应的原理,在这些交替变化的电场和磁场的外层空间,又激起新的电磁场,不断地向外扩散,天线中的高频电能以变化的电磁场的形式,传向四面八方,这就是无线电波。从图2-l可知,电力线 (即电场)方向与天线基本平行,磁力线 (磁场)的形状则是以天线为圆心,与天线相垂直的方向随之变化的无数同心圆。 图2-1-1 无线电波的发射 (二)无线电波的特性 l.无线电波的极化 交变电磁场在其附近空间又激起新的电磁场的现象称无线电波的极化。空间传播的无线电波都是极化波。当天线垂直于地平面时,天线辐射的无线电波的电场垂直于地平面称垂直极化波。天线平行于地平面时,天线辐射的无线电波的电

无线电波传播模型与覆盖预测

无线电波传播模型 与 覆盖预测 河北全通通信有限责任公司 工程部网络服务组 二0 0二年四月二十日

第一节无线传播理论 1.1 无线传播基本原理 在规划和建设一个移动通信网时,从频段的确定、频率分配、无线电波的覆盖范围、计算通信概率及系统间的电磁干扰,直到最终确定无线设备的参数,都必须依靠对电波传播特性的研究、了解和据此进行的场强预测。它是进行系统工程设计与研究频谱有效利用、电磁兼容性等课题所必须了解和掌握的基本理论。 众所周知,无线电波可通过多种方式从发射天线传播到接收天线:直达波或自由空间波、地波或表面波、对流层反射波、电离层波。如图1-1所示。就电波传播而言,发射机同接收机间最简单的方式是自由空间传播。自由空间指该区域是各向同性(沿各个轴特性一样)且同类(均匀结构)。自由空间波的其他名字有直达波或视距波。如图1-1(a),直达波沿直线传播,所以可用于卫星和外部空间通信。另外,这个定义也可用于陆上视距传播(两个微波塔之间),见图1-1(b)。 第二种方式是地波或表面波。地波传播可看作是三种情况的综合,即直达波、反射波和表面波。表面波沿地球表面传播。从发射天线发出的一些能量直接到达接收机;有些能量经从地球表面反射后到达接收机;有些通过表面波到达接收机。表面波在地表面上传播,由于地面不是理想的,有些能量被地面吸收。当能量进入地面,它建立地面电流。这三种的表面波见图1-1(c)。第三种方式即对流层反射波产生于对流层,对流层是异类介质,由于天气情况而随时间变化。它的反射系数随高度增加而减少。这种缓慢变化的反射系数使电波弯曲。如图1-1(d)所示。对流层方式应用于波长小于10米(即频率大于30MHz)的无线通信中。第四种方式是经电离层反射传播。当电波波长小于1米(频率大于300MHz)时,电离层是反射体。从电离层反射的电波可能有一个或多个跳跃,见图1-1(e)。这种传播用于长距离通信。除了反射,由于折射率的不均匀,电离层可产生电波散射。另外,电离层中的流星也能散射电波。同对流层一样,电离层也具有连续波动的特性,在这种波动上是随机的快速波动。蜂窝系统的无线传播利用了第二种电波传播方式。这一点将在后文中论述。 在设计蜂窝系统时研究传播有两个原因。第一,它对于计算覆盖不同小区的场强提供必要的工具。因为在大多数情况下覆盖区域从几百米到几十公里,地波传播可以在这种情况下应用。第二,它可计算邻信道和同信道干扰。 预测场强有两种方法。第一种纯理论方法,适用于分离的物体,如山和其他固体物体。但这种预测忽略了地球的不规则性。第二种基于在各种环境的测量,包括不规则地形及人为障碍,尤其是在移动通信中普遍存在的较高的频率和较低的移动天线。第三种方法是结合上述两种方法的改进模型,基于测量和使用折射定律考虑山和其他障碍物的影响。在蜂窝系统中,至少有两种传播模型,第一种是FCC建议的模型。第二种设计模型由Okumura提供,覆盖边

无线基础知识与基本概念-知识点汇总

一.基础知识与基本概念 1. 第一代移动通信系统的主要特点是利用模拟传输方式实现话音业务;系统无线信道的随机变参特征使无线电波受多径快衰落和阴影慢衰落的影响 2. 第二代蜂窝移动通信系统以数字传输方式实现话音和低速数据业务。 3. 第三代蜂窝移动通信系统以更高速的数据业务和更好的频谱利用率为目标,采用宽带CDMA为主流技术,目前已形成两类三种空中接口标准,即WCDMA - FDD(简称WCDMA)、WCDMA - TDD(简称TD-SCDMA)和CDMA2000。 它的主要特点是:(可能多选题) 1) 新型的调制技术,包括多载波调制和可变速率调制技术; 2) 高效的信道编译码技术,除了沿用第二代的卷积码外,还对高速数据采用了Turbo 纠错编码技术; 3) Rake接收多径分集技术以提高接收灵敏度和实现软切换; 4) 软件无线电技术易于多模工作; 5) 智能天线技术有利于提高载干比; 6) 多用户检测技术以消除和降低多址干扰; 7) 可与固定网中的电路交换和分组交换网很好地相适应,满足各类用户对话音及高、中、低速率数据业务的需求。 4. “双工”两种方式:当收信和发信采用一对频率资源时,称为“频分双工”(FDD);而当收信和发信采用相同频率仅以时间分隔时称为“时分双工”(TDD)。 5. “多址”(Multi Access)技术:是指在多信道共用系统中,终端用户选择通信对象的传输方式,在蜂窝移动通信系统中,用户可以通过选择“频道”、“时隙”或“PN码”等多种方式进行选址,它们分别对应地被称为“频分(Frequency Division)多址”、“时分(Time Division)多址”和“码分(Code Division)多址”,简称FDMA、 TDMA和CDMA. 6. 发信功率及其单位换算: 1 dBW = 30dBm 7. 无线接收机的灵敏度是接收弱信号能力的量度,通常用μv、dBμv、dBmW表示; 电压电平(μv和dBμv)或功率电平(dBm) 8. 三阶互调干扰的特点(可能多选题): 1) 将发信频谱扩大了三倍; 2) 三阶互调产物以三倍(dB)数增加; 3) 互调产物对接收系统的影响应按被干扰系统的多址方式决定; 9. 香农定律:香农(shannon)信道容量公式可以用来论证信噪比,信道带宽和信道容量之间的关系,即: a) P?C=Blog2? 1+r???

无线信道传播特性分析总结

无线信道传播特性分析总结 姓名随着科学技术的发展,无线通信已经渗透到我们生活的各个方面,对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中,无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念要想搞明白无线信道具有哪些特性,就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻,对于无线电波而言,它从发送端传送到接收端,其间并没有一个有形的连接,它的传播路径也有可能不只一条,但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作,我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接,把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽,正如公路有一定的宽度一样。与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30 ?B。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径

传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性信号从发射天线到接收天线的传输过程中,会经历各种复杂的传播路径,包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时,电波在各条路径的传播过程中,有用信号会受到各种噪声的污染,包括加性噪声(如高斯白噪声)、乘性噪声的污染,因而会出现不同情形的损伤,严重时,会使有用信号难以恢复。无线信号在传播时,不仅存在自由空间固有的传输损耗,还会受到由于建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减,这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。下面将对无线信道的一些特性来进行分析。 2、1 大尺度衰落通常情况下,当接收机和发射机之间的相对位置在1-lOm的范围内变化时,接收信号功率的平均值基本保持不变。但当它们的相对位置的改变远超过上述范围时,接收信号的平均功率将会有几个数量级的变化。大尺度衰落正是用来描述接收机和发射机之间的距离有大尺度变化时,接收信号平均功率值的变化规律。在自由空间传播条件下,接收机接收的平均功率Pr可由下式给出:

无线电波的传播特性

无线电波的传播特性 传播特性(一) 移动通信的一个重要基础是无线电波的传播,无线电波通过多种方式从发射天线传播到接收天线,我们按照无线电波的波长人为地把电波分为长波(波长1000米以上),中波(波长100-1000米),短波(波长10-100米),超短波和微波(波长为10米以下)等等.为了更好地说明移动通信的问题,我们先介绍一下电波的各种传播方式: 1.表面波传播 表面波传播是指电波沿着地球表面传播情况.这时电波是紧靠着地面传播的,地面的性质,地貌,地物等的情况都会影响着电波的传播. 当电波紧靠着实际地面--起伏不平的地面传播时,由于地表面是半导体,因此一方面使电波发生变化和引起电波的吸收.另一方面由于地球表面是球型,使沿它传播的电波发生绕射. 从物理课程中我们已经知道,只有当波长与障碍物高度可以比较的时候,才能有绕射功能.由此可知,在实际情况中只有长波,中波以及短波的部分波段能绕过地球表面的大部分障碍到达较远的地方.在短波的部分波段和超短波,微波波段,由于障碍高度比波长大,因而电波在地面上不绕射,而是按直线传播. 2.天波传播 短波能传至地球上较远的地方,这种现象并不能用绕射或其他的现象做解释.直到1925年,利用在地面上垂直向上发射一个脉冲,并收到其反射回波,才直接证明了高层大气中存在电离层.籍此电离层的反射作用,电波在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方.我们把经过电离层反射到地面的电波叫天波. 电离层是指分布在地球周围的大气层中,60km以上的电离区域.在这个区域中,存在有大量的自由电子与正离子,还可能有大量的负离子,以及未被电离的中性离子.发现电离层后,尤其近三四十年来,随着火箭与卫星技术的发展,利用这些工具对电离层进行了深入的试验和研究.当前电离层的研究已经成为空间物理的一个重要的组成部分,其研究的空间范围和频段也日益宽广. 在电离层中,当被调制的无线电波信号在电离层内传播时,组成信号的不同频率成分有着不同的传播速度.所以波形会发生失真.这就是电离层的色散性.同时,由于自由电子受电波电场作用而发生运动,所以当电波经过电离层,其能量会被吸收一部分.而且,从电离层吸收电波的规律看,若使用电波的工作频率太低,则电离层对电波的吸收作用很强.所以天波传播中有一个最低可用频率,低于这个频率,就会因为电离层对电波的吸收作用太大而无法工作. 传播特性(二) 1.空间波传播 当发射以及接收天线架设得较高的时候,在视线范围内,电磁波直接从发射天线传播到接收天线,另外还可以经地面反射而到达接收天线.所以接收天线处的场强是直接波和反射波的合成场强,直接波不受地面影响,地面反射波要经过地面的反射,因此要受到反射点地质地形的影响. 空间波在大气的底层传播,传播的距离受到地球曲率的影响.收,发天线之间的最大距离被限制在视线范围内,要扩大通信距离,就必须增加天线高度.一般地说,视线距离可以达到50km左右. 空间波除了受地面的影响以外,还受到低空大气层即对流层的影响. 移动通信中,电波主要以空间波的形式传播.类似的还有微波传播.

无线电传输基本知识2

无线影音传输基本知识 前言 一提到无线传输,面前满是迷惑的眼睛。唉!苦也!去那什么科技书店看看有什么好玩的无线电小玩艺的书吧!很有趣的,越深入越有趣,真的不骗你,会迷倒一片的…... 下面我们复习一下常识。 一、电波是什么?电波是怎么传输的? 把它想象成由近及远或由远及近的波浪也行。 二、无线电波的频率、波长、速度 速度(υ)= 波长(λ)* 频率(?) 单位: 速度(υ)—m/s (米/秒) 波长(λ)—m (米) 频率(?)—Hz (赫兹) 光速(c)=3 X 108 m/s ? = c * λ 频率划分例子频率波长 市电: 50Hz 6000Km FM收音机100MHz 3m 手机GSM 900MHz 333mm 我们1.2G 1.2GHz 250mm 市话通 1.8GHz 167mm 我们2.4G 2.4GHz 125mm C波段卫星 4.0GHz 75mm Ku波段卫星12.0GHz 25mm 可见红光430GHz 0.7um 注:1GHz=1000MHz, 1MHz=1000kHz, 1KHz=1000Hz 1m=1000mm, 1mm=1000um(微米), 1um=1000nm(纳米) 当波长短到一定程度(微波段),无线电波就可像光线一样进行聚焦,定向传输. 三、无线电波的功率 衡量无线电波功率的常用单位:uW、mW、W、kW、dBm、dBW; 衡量无线电波电平的常用单位:dBuV、dBmV; 这些单位之间的换算关系如下: 1、功率单位之间的换算: 1kW=1000W 1W =1000mW 1mW=1000uW 1uW=1000nW dBm=10*log(Px/1mW) Px的单位为:mW dBW=10*log(Px/1W) Px的单位为:W 常用数据对照表: mW dBm 10 5 7

无线电波的传播方式

无线电波的传播方式 一、无线电波的传播方式 无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后,是经过不同的传播路径到达接收点的。人们根据这些各具特点的传播方式,把无线电波归纳为四种主要类型。 1)地波,这是沿地球表面传播的无线电波。 2)天波,也即电离层波。地球大气层的高层存在着“电离层”。无线电波进入电离层时其方向会发生改变,出现“折射”。因为电离层折射效应的积累,电波的入射方向会连续改变,最终会“拐”回地面,电离层如同一面镜子会反射无线电波。我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。 3)空间波,由发射天线直接到达接收点的电波,被称为直射波。有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的,被称为反射波。直射波和反射波合称为空间波。 4)散射波,当大气层或电离层出现不均匀团块时,无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射,使一部分能量到达接收点,这就是散射波。 在业余无线电通信中,运用最多的是“天波”传播方式,这是短波远距离通信向必要条件。空间波和散射波的运用多见于超高频通信,而地波传播“般只用于低波段和近距离通信。 二、电离层与天波传播 1.电离层概况 在业余无线电中,短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。短波段信号的传播主要依靠的是天波,所以我们必需对电离层有所了解。 地球表面被厚厚的大气层包围着。大气层的底层部分是“对流层”,其高度在极区约为九公里,在赤道约为十六公里。在这里,气温除局部外总是随高度上升而下降。人们常见的电闪雷鸣、阴晴雨雪都发生在对流层,但这些气象现象一般只对直射波传播有影响。 在离地面约10到50公里的大气层是“同温层”。它对电波传播基本上没有影响。 离地面约50到400公里高空的空气很少流动。在太阳紫外线强烈照射下,气体分子中的电子挣脱了原子的束缚,形成了自由电子和离子,即电离层。由于气体分子本身重量的不同以及受到紫外线不同强度的照射,电离层形成了四个具有不同电子密度和厚度的分层,每个分层的密度都是中间大两边小。 离地面50~90公里的称作口层。D层白天存在,晚上消失。D层的密度最小,对电波不易反射。当电波穿过口层时,频率较低的被吸收得较多。 90公里~140公里的是E层。通常情况下E层的密度也较小,只有对中波可以反射。在一些特定条件下,E层有可能反射高频率的无线电波。在盛夏或是隆冬,E层对电波的反射现象总是有规律地出现,你可以清楚地接收到远距离小功率电台发射的信号,而且可以发现可听别的范围是在有规律地变化。所以,爱好者们对这种不稳定的E层总是抱着极大的兴趣在进行观测研究。 高空200~300公里的是F1层,300~400公里是F2层。夏季以及部分春秋季的白天,F1层和F2层同时存在,且F2层的密度最大。到了夜晚,F1和F2合并成一个F2层,高度上升。F2层对电波的反射能力最强,它的存在是短波能够进行远距离通信的主要条件。 电离层示意阁请看图5.1。 2.电离层对电波传播的影响 人们发现,当电波以一定的入射角到达电离层时,它也会象光学中的反射那样以相同的角度离开电离层。显然,电离层越高或电波进入电离层时与电离层的夹角越小,电波从发射点经电离层反射到达地面的跨越距离越大。这就是利用天波可以进行远程通信的根本原出。而且,电波返回地面时又可能被大地反射而再次进入电离层,形成电离层的第二次、第三次反射,如图5.2所示。

无线电波段划分及传播方式

无线电波段划分及传播方式 频率从几十Hz(甚至更低)到3000GHz左右(波长从几十Mm 到0.1mm左右)频谱范围内的电磁波,称为无线电波。电波旅行不依靠电线,也不象声波那样,必须依靠空气媒介帮它传播,有些电波能够在地球表面传播,有些波能够在空间直线传播,也能够从大气层上空反射传播,有些波甚至能穿透大气层,飞向遥远的宇宙空间。发信天线或自然辐射源所辐射的无线电波,通过自然条件下的媒质到达收信天线的过程,就称为无线电波的传播。 无线电波的频谱,根据它们的特点可以划分为表所示钓几个波段。根据频谱和需要,可以进行通信、广播、电视、导航和探测等,但不同波段电波的传播特性有很大差别。 光速÷频率=波长 无线电波波段划分波段名称波长范围(m)频段名称频率范围超长波长波中波 短波 1,000,000~10,000 10,000~1,000 1,000~100 100~~10 10~1

0.1~0.01 0.01~0.001 甚低频 低频 中频 高频 甚高频 特高频 超高频 极高频 3~30KHz 30~300KHz 300~3,000KHz 3~30MHz 30~300MHz 300~3,000MHz 3~30GHz 30~300GHz 超短波米波 分米波 厘米波

电波主要传播方式 电波传输不依靠电线,也不象声波那样,必须依靠空气媒介帮它传播,有些电波能够在地球表面传播,有些波能够在空间直线传播,也能够从大气层上空反射传播,有些波甚至能穿透大气层,飞向遥远的宇宙空间。 任何一种无线电信号传输系统均由发信部分、收信部分和传输媒质三部分组成。传输无线电信号的媒质主要有地表、对流层和电离层等,这些媒质的电特性对不同波段的无线电波的传播有着不同的影响。根据媒质及不同媒质分界面对电波传播产生的主要影响,可将电波传播方式分成下列几种: 地表传播 对有些电波来说,地球本身就是一个障碍物。当接收天线距离发射天线较远时,地面就象拱形大桥将两者隔开。那些走直线的电波就过不去了。只有某些电波能够沿着地球拱起的部分传播出去,这种沿着地球表面传播的电波就叫地波,也叫表面波。地面波传播无线电波沿着地球表面的传播方式,称为地面波传播。其特点是信号比较稳定,但电波频率愈高,地面波随距离的增加衰减愈快。因此,这种传播方式主要适用于长波和中波波段。天波传播声音碰到墙壁或高山就会反射回来形成回声,光线射到镜面上也会反射。无线电波也能够反射。在大气层中,从几十公里至几百公里的高空有几层“电离层”形成了一种天然的反射体,就象一只悬空的金属盖,电波射到“电离层’

无线传输信道的特性

通信工程专业研究方法论无线传输信道的特性 学院:电子信息工程学院 专业:通信工程 班级: 学号: 学生: 指导教师:毕红军 2014年8月

目录 一、引言: (2) 二、无线电波传播频段及途径 (3) 2.1无线电波频段划分 (3) 2.2无线电波的极化方式 (4) 2.3传播途径 (4) 三、无线信号的传播方式 (5) 3.1直线传播及自由空间损耗 (5) 3.2 反射和透射 (6) 3.2.1斯涅尔(Snell)定律 (6) d 功率定律 (7) 3.2.2 4 3.2.3断点模型 (8) 3.3绕射 (9) 3.3.1单屏或楔形绕射 (9) 3.3.2多屏绕射 (10) 3.4散射 (12) 四、窄带信道的统计描述 (14) 4.1不含主导分量的小尺度衰落 (14) 4.2含主导分量的小尺度衰落 (16) 4.3多普勒谱 (16) 4.4大尺度衰落 (17) 五、宽带信道的特性 (18)

5.1多径效应对宽带信道的影响 (18) 5.2多普勒频移对宽带信道的影响 (21) 六、总结 (22) 七、参考文献 (23) 一、引言: 各类无线信号从发射端发送出去以后,在到达接收端之前经历的所有路径统称为信道。如果传输的无线信号,则电磁波所经历的路径,我们称之为无线信道。信号从发射天线到接收天线的传输过程中,会经历各种复杂的传播路径,包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机结合。同时,电波在各种路径的传播过程中,有用信号会受到各种噪声的污染,因而会出现不同情形的损伤,严重时会使信号难以恢复。无线信号在传播时,不仅存在自由空间固有的传输损耗,还会受到建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减和相位的失真,这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。下面将讨论无线传输信道的主要特性。 二、无线电波传播频段及途径 2.1无线电波频段划分

无线基础知识与基本概念-知识点

一. 基础知识与基本概念 1. 第一代移动通信系统的主要特点是利用模拟传输方式实现话音业务;系统无线信道的随机变参特征使无线电波受多径快衰落和阴影慢衰落的影响 2. 第二代蜂窝移动通信系统以数字传输方式实现话音和低速数据业务。 3. 第三代蜂窝移动通信系统以更高速的数据业务和更好的频谱利用率为目标,采用宽带CDMA 为主流技术,目前已形成两类三种空中接口标准,即WCDMA - FDD (简称WCDMA )、WCDMA - TDD (简称TD-SCDMA )和CDMA2000。 它的主要特点是:(可能多选题) 1) 新型的调制技术,包括多载波调制和可变速率调制技术; 2) 高效的信道编译码技术,除了沿用第二代的卷积码外,还对高速数据采用了Turbo 纠错编码技术; 3) Rake 接收多径分集技术以提高接收灵敏度和实现软切换; 4) 软件无线电技术易于多模工作; 5) 智能天线技术有利于提高载干比; 6) 多用户检测技术以消除和降低多址干扰; 7) 可与固定网中的电路交换和分组交换网很好地相适应,满足各类用户对话音及高、 中、低速率数据业务的需求。 4. “双工”两种方式:当收信和发信采用一对频率资源时,称为“频分双工”(FDD );而当收信和发信采用相同频率仅以时间分隔时称为“时分双工”(TDD )。 5. “多址”(Multi Access )技术: 是指在多信道共用系统中,终端用户选择通信对象的传输方式,在蜂窝移动通信系统中,用户可以通过选择“频道”、“时隙”或“PN 码”等多种方式进行选址,它们分别对应地被称为“频分(Frequency Division )多址”、“时分(Time Division )多址”和“码分(Code Division )多址”,简称FDMA 、 TDMA 和CDMA. 6. 发信功率及其单位换算: 1 dBW = 30dBm 7. 无线接收机的灵敏度是接收弱信号能力的量度,通常用μv 、dB μv 、dBmW 表示; 电压电平(μv 和dB μv )或功率电平(dBm ) 8. 三阶互调干扰的特点(可能多选题): 1) 将发信频谱扩大了三倍 ; 2) 三阶互调产物以三倍(dB )数增加; 3) 互调产物对接收系统的影响应按被干扰系统的多址方式决定; 9. 香农定律:香农(shannon )信道容量公式可以用来论证信噪比,信道带宽和信道容量之间的关系,即: a) ?? ? ??+=N P 1Blog C r 2 式中,C 是给定信号速率条件下的最大容量 2. B 是传输带宽

无线电信号的特性

无线电信号的特性 无线电信号的特性 在高频电路中, 我们要处理的无线电信号主要有三种: 基带(消息)信号、高频载波信号和已调信号。所谓基带信号, 就是没有进行调制之前的原始信号, 也称调制信号。 1、时间特性 (1)、信号的描述:一个无线电信号, 可以将它表示为电压或电流的时间函数, 通常用时域波形或数学表达式来描述。 (2)、时间特性的概念:无线电信号的时间特性就是信号随时间变化快慢的特性。信号的时间特性要求传输该信号的电路的时间特性(如时间常数)与之相适应。 2、频谱特性 对于较复杂的信号(如话音信号、图像信号等), 用频谱分析法表示较为方便。 信号的频谱特性的概念:信号的频谱特性就是信号中各频率成分的特性。 对于周期性信号, 可以表示为许多离散的频率分量(各分量间成谐频关系), 例如图1 —3即为图1 —2所示信号的频谱图; 对于非周期性信号, 可以用傅里叶变换的方法分解为连续谱, 信号为连续谱的积分。 频谱特性包含幅频特性和相频特性两部分, 它们分别反映信号中各个频率分量的振幅和相位的分布情况。

任何信号都会占据一定的带宽。从频谱特性上看, 带宽就是信号能量主要部分(一般为90%以上)所占据的频率范围或频带宽度。 图1 — 3 频谱图 3、传播特性 传播特性:是指无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等。无线电信号的传播特性主要根据其所处的频段或波段来区分。 电磁波从发射天线辐射出去后, 不仅电波的能量会扩散, 接收机只能收到其中极小的一部分, 而且在传播过程中, 电波的能量会被地面、建筑物或高空的电离层吸收或反射, 或者在大气层中产生折射或散射等现象, 从而造成到达接收机时的强度大大衰减。根据无线电波在传播过程所发生的现象, 电波的传播方式主要有直射(视距)传播、绕射(地波)传播、折射和反射(天波)传播及散射传播等, 如图 1 — 5 所示。决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。

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