电波传播PPT课件
线和接收天线高度分别为hT和hR(单位
m)，理论上可得视距传播的极限距离为：
d 0 3 .5 (h 7 R ( m ) h T ( m ) ) ( k )m( 3 .2 )
当考虑空气的不均匀性对电波传播轨 迹的影响后，等效为地球半径
R=8500km，可得修正后的视距传播的
极限距离：
d 0 4 .1 (h 2 R ( m )h T ( m ) ) ( k)m ( 3 .3 )
则（3-9）式可写为：
R ( t) x c ( t) co c ( t) s x s( t) sic ( t n )U (t)coc st [(t)]
U(t) xc 2(t)xs 2(t)
(t) tg1 xc(t)
xs (t)
U (t ) 为合成波R(t)的包络； (t)为合成波R(t )的相位。
直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗:
L b 3 . s 4 2 2 l d 5 ( k g 0 ) 2 m l f ( M g 0 ) d
其中,d为距离(km),f为工作频率(MHz)。
3.1.2 视距传播的极限距离
视线所能到达的最远距离称为视线距离
d0。 已知地球半径为R=6370km，设发射天
3.1.7 莱斯（Riceam）衰落分布
在移动通信中，如果存在一个起支配作用的 直达波（未受衰落影响），此时，接收端接 收信号的包络为莱斯（Riceam）分布。
P(r) 0r2e(r2 2 A 22)I0(A2r)
A0,r0 r0
设
A2
K(d)b10 lg22
(dB )
若 A0,K莱斯分布 瑞利分布
（T-R）长距离（几百米或几千米）上的场 强变化的模型。 2 描述短距离（几个波长）或短时间（秒级） 内的接收场强的快速波动的传播模型。
3.1 VHF﹑UHF频段电波传播特性
当前陆地移动通信主要使用的频段VHF和 UHF, 即150MHz、450MHz、900MHz、 1800MHz。
其频率收发间隔分别为：5.7MHz 、 10MHz 、 45MHz 、 95MHz。
第三章
移动通信电波传播
无线电波传播特点：
由移动所带来的随机性； 复杂的路径带来信号电平的衰耗； 移动台的速度也会对信号电平的衰落带来
影响。
传播模型的建立：
集中于给定范围内平均接收场强的预测，和 特定位置附近场强的变化。
分为大尺度传播模型和小尺度传播模型： 1 大尺度传播模型：描述发射机和接收机之间
(3.6)
图3-5 反射波和直射波
3.1.5 散射
散射：当波穿行的介质中存在小于波长的 物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨 大时，发生散射。
散射波产生于粗糙表面，小物体或其他不 规则物体。在实际的通信系统中，树叶、 街道标志和灯柱等会引发散射。
3.1.6 多径效应与瑞利型衰落特性
设发射机发出的信号为： Acos ct
则接收机接收端收到的合成信号为：
n
R(t) R i(t)co sc[{ ti(t)]}
i 1
n
Ri(t)co{s[cti(t)]} i1
（3-8）
式中 Ri (t) 为第i条路径的接收信号； i (t ) 为第i条 路径的传输时间； i (t)为第i条路径的相位滞后，
i(t)oi(t)
Ri (t)和 i (t)随时间的变化与发射信号的载频周期相 比，通常要缓慢得多，所以，可以认为是缓慢变 化的随机过程 。
通常U (t )满足瑞利分布，相位 (t)满足均匀分布，R(t)可视 为一个窄带过程。
则：
P (r)r2ex p 2 r2 ( 2)
0r
P ()2 1
0 2
由上式可得出瑞利衰落的一些特性：
均值为：
rmea n E[r] r
0
P (r)d r1.2
2
53
3
方差为：
r 2 E [ r 2 ] E 2 [ r ] 0 r 2 P ( r ) d r 2 2 2 ( 2 2 ) 0 .42 2
移动通信中传播的方式主要有直射波、反 射波、绕射波、散射波和地表面波等传播 方式。
在分析移动通信信道时，主要考虑直射波 和反射波的影响 。
图3-1为典型的移动信道电波传播路径。
图3-1 典型的移动信道电波传播路径
3.1.1 直射波
直射波传播 ：在自由空间中,电波沿直线传播而 不被吸收,也不发生反射、折射和散射等现象而 直接到达接收点的传播方式。
所以（3-8）式可写成：
n
n
R ( t )R i( t ) co i( t ) s co c t sR i( t ) sii( n t ) sic t n
i 1
i 1
（3-9）
n
设： xc (t) Ri (t) cos i (t) i 1
n
xs (t) Ri (t) sin i (t) i 1
图3-4 绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系
3.1.4 反射波
电波在传输过程中，遇到两种不同介质的光滑 界面时，就会发生反射现象。
图3-5给出了从发射天线到接收天线的电波由反 射波和直射波组成的情况。反射波与直射波的 行距差为：
dabc2hThR d
两路信号到达接收天线的时间差换算成相位差
为： 0 T t2 2 d
3.1.3 绕射损耗
绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖 利的边缘阻挡时发生绕射。由阻挡表面产生的 二次波散布于空间，甚至于阻挡体的背面。
绕射损耗 ：各种障碍物对电波传输所引起的损 耗。
菲涅尔余隙 ：设障碍物与发射点、接收点的相 对位置如图3-3所示，图中x表示障碍物顶点P至 直线TR之间的垂直距离，在传播理论中x称为菲 涅尔余隙。
3.2 电波传播特性的估算（工程计算）
3.2.1 Egli.John.J. 场强计算公式 ☆在实际中，由于移动通信的移动体在不停地
（a）负余隙
（b）正余隙
图3-3 菲涅尔余隙
障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙 之间的关系如图3-4所示。其中x1称菲 涅尔半径（第一菲涅尔半径）。
结论：当横坐标x/x1>0.5时，则障碍 物对直射波的传播基本上没有影响。 当x=0时，TR直射线从障碍物顶点擦 过时，绕射损耗约6dB；当x<0时，TR 直射线低于障碍物顶点，损耗急剧增 加。
m)，理论上可得视距传播的极限距离为：
d 0 3 .5 (h 7 R ( m ) h T ( m ) ) ( k )m( 3 .2 )
当考虑空气的不均匀性对电波传播轨 迹的影响后，等效为地球半径
R=8500km，可得修正后的视距传播的
极限距离：
d 0 4 .1 (h 2 R ( m )h T ( m ) ) ( k)m ( 3 .3 )
则（3-9）式可写为：
R ( t) x c ( t) co c ( t) s x s( t) sic ( t n )U (t)coc st [(t)]
U(t) xc 2(t)xs 2(t)
(t) tg1 xc(t)
xs (t)
U (t ) 为合成波R(t)的包络； (t)为合成波R(t )的相位。
直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗:
L b 3 . s 4 2 2 l d 5 ( k g 0 ) 2 m l f ( M g 0 ) d
其中,d为距离(km),f为工作频率(MHz)。
3.1.2 视距传播的极限距离
视线所能到达的最远距离称为视线距离
d0。 已知地球半径为R=6370km，设发射天
3.1.7 莱斯（Riceam）衰落分布
在移动通信中，如果存在一个起支配作用的 直达波（未受衰落影响），此时，接收端接 收信号的包络为莱斯（Riceam）分布。
P(r) 0r2e(r2 2 A 22)I0(A2r)
A0,r0 r0
设
A2
K(d)b10 lg22
(dB )
若 A0,K莱斯分布 瑞利分布
（T-R）长距离（几百米或几千米）上的场 强变化的模型。 2 描述短距离（几个波长）或短时间（秒级） 内的接收场强的快速波动的传播模型。
3.1 VHF﹑UHF频段电波传播特性
当前陆地移动通信主要使用的频段VHF和 UHF, 即150MHz、450MHz、900MHz、 1800MHz。
其频率收发间隔分别为：5.7MHz 、 10MHz 、 45MHz 、 95MHz。
第三章
移动通信电波传播
无线电波传播特点：
由移动所带来的随机性； 复杂的路径带来信号电平的衰耗； 移动台的速度也会对信号电平的衰落带来
影响。
传播模型的建立：
集中于给定范围内平均接收场强的预测，和 特定位置附近场强的变化。
分为大尺度传播模型和小尺度传播模型： 1 大尺度传播模型：描述发射机和接收机之间
(3.6)
图3-5 反射波和直射波
3.1.5 散射
散射：当波穿行的介质中存在小于波长的 物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨 大时，发生散射。
散射波产生于粗糙表面，小物体或其他不 规则物体。在实际的通信系统中，树叶、 街道标志和灯柱等会引发散射。
3.1.6 多径效应与瑞利型衰落特性
设发射机发出的信号为： Acos ct
则接收机接收端收到的合成信号为：
n
R(t) R i(t)co sc[{ ti(t)]}
i 1
n
Ri(t)co{s[cti(t)]} i1
（3-8）
式中 Ri (t) 为第i条路径的接收信号； i (t ) 为第i条 路径的传输时间； i (t)为第i条路径的相位滞后，
i(t)oi(t)
Ri (t)和 i (t)随时间的变化与发射信号的载频周期相 比，通常要缓慢得多，所以，可以认为是缓慢变 化的随机过程 。
通常U (t )满足瑞利分布，相位 (t)满足均匀分布，R(t)可视 为一个窄带过程。
则：
P (r)r2ex p 2 r2 ( 2)
0r
P ()2 1
0 2
由上式可得出瑞利衰落的一些特性：
均值为：
rmea n E[r] r
0
P (r)d r1.2
2
53
3
方差为：
r 2 E [ r 2 ] E 2 [ r ] 0 r 2 P ( r ) d r 2 2 2 ( 2 2 ) 0 .42 2
移动通信中传播的方式主要有直射波、反 射波、绕射波、散射波和地表面波等传播 方式。
在分析移动通信信道时，主要考虑直射波 和反射波的影响 。
图3-1为典型的移动信道电波传播路径。
图3-1 典型的移动信道电波传播路径
3.1.1 直射波
直射波传播 ：在自由空间中,电波沿直线传播而 不被吸收,也不发生反射、折射和散射等现象而 直接到达接收点的传播方式。
所以（3-8）式可写成：
n
n
R ( t )R i( t ) co i( t ) s co c t sR i( t ) sii( n t ) sic t n
i 1
i 1
（3-9）
n
设： xc (t) Ri (t) cos i (t) i 1
n
xs (t) Ri (t) sin i (t) i 1
图3-4 绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系
3.1.4 反射波
电波在传输过程中，遇到两种不同介质的光滑 界面时，就会发生反射现象。
图3-5给出了从发射天线到接收天线的电波由反 射波和直射波组成的情况。反射波与直射波的 行距差为：
dabc2hThR d
两路信号到达接收天线的时间差换算成相位差
为： 0 T t2 2 d
3.1.3 绕射损耗
绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖 利的边缘阻挡时发生绕射。由阻挡表面产生的 二次波散布于空间，甚至于阻挡体的背面。
绕射损耗 ：各种障碍物对电波传输所引起的损 耗。
菲涅尔余隙 ：设障碍物与发射点、接收点的相 对位置如图3-3所示，图中x表示障碍物顶点P至 直线TR之间的垂直距离，在传播理论中x称为菲 涅尔余隙。
3.2 电波传播特性的估算（工程计算）
3.2.1 Egli.John.J. 场强计算公式 ☆在实际中，由于移动通信的移动体在不停地
（a）负余隙
（b）正余隙
图3-3 菲涅尔余隙
障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙 之间的关系如图3-4所示。其中x1称菲 涅尔半径（第一菲涅尔半径）。
结论：当横坐标x/x1>0.5时，则障碍 物对直射波的传播基本上没有影响。 当x=0时，TR直射线从障碍物顶点擦 过时，绕射损耗约6dB；当x<0时，TR 直射线低于障碍物顶点，损耗急剧增 加。
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(第六章)电波传播概论
色散效应是由于不同频率的无线电波在媒质中的传播速 度有差别而引起的信号失真。载有信号的无线电波都占据一定 的频带, 当电波通过媒质传播到达接收点时, 由于各频率成分传播 速度不同, 因而不能保持原来信号中的相位关系, 引起波形失真。 至于色散效应引起信号畸变的程度, 则要结合具体信道的传输情况 而定。
式中，h1和h2的单位为米。 视距传播时, 电波是在地球周围的大气中传播的, 大气对电波
产生折射与衰减。 由于大气层是非均匀媒质, 其压力、温度与湿 度都随高度而变化, 大气层的介电常数是高度的函数。
天线 与电波传播
在标准大气压下, 大气层的介电常数εr随高度增加而减小，
并逐渐趋近于1, 因此大气层的折射率n= 随高度的增加而减 小。若将大气层分成许多薄片层, 每一薄层是均匀的, 各薄层的 折射率n随高度的增加而减小。这样当电波在大气层中依次通过 每个薄层界面时, 射线都将产生偏折, 因而电波射线形成一条向 下弯曲的弧线， 如图 6-4 所示。
② 当工作波长λ和两天线高度h1和h2都不变时, 接收点场强随
两天线间距的增大而呈波动变化, 间距减小，波动范围减小，如 图6-7所示。
天线 与电波传播
图 6 – 6 接收点场强随天线高度的变化曲 图 6 –7 接收点场强随间距d的变化曲 线
天线 与电波传播
③ 当两天线高度h1和h2和间距d不变时, 接收点场强随工作波
图 6 – 8 接收点场强随工作波长λ的变化曲线
天线 与电波传播
6.3 天波传播
天波传播通常是指自发射天线发出的电波在高空被电离层 反射后到达接收点的传播方式, 有时也称电离层电波传播, 主要 用于中波和短波波段。
1. 电离层概况
电离层是地球高空大气层的一部分, 从离地面60km的高度 一直延伸到1000 km的高空。由于电离层电子密度不是均匀分 布的, 因此, 按电子密度随高度的变化相应地分为D, E, F1, F2四 层, 每一个区域的电子浓度都有一个最大值, 如图 6- 9所示。 电 离层主要是太阳的紫外辐射形成的, 因此其电子密度与日照密 切相关——白天大, 晚间小, 而且晚间D层消失; 电离层电子密 度又随四季不同而发生变化。 除此之外, 太阳的骚动与黑子活 动也对电离层电子密度产生很大影响。
式中，h1和h2的单位为米。 视距传播时, 电波是在地球周围的大气中传播的, 大气对电波
产生折射与衰减。 由于大气层是非均匀媒质, 其压力、温度与湿 度都随高度而变化, 大气层的介电常数是高度的函数。
天线 与电波传播
在标准大气压下, 大气层的介电常数εr随高度增加而减小，
并逐渐趋近于1, 因此大气层的折射率n= 随高度的增加而减 小。若将大气层分成许多薄片层, 每一薄层是均匀的, 各薄层的 折射率n随高度的增加而减小。这样当电波在大气层中依次通过 每个薄层界面时, 射线都将产生偏折, 因而电波射线形成一条向 下弯曲的弧线， 如图 6-4 所示。
② 当工作波长λ和两天线高度h1和h2都不变时, 接收点场强随
两天线间距的增大而呈波动变化, 间距减小，波动范围减小，如 图6-7所示。
天线 与电波传播
图 6 – 6 接收点场强随天线高度的变化曲 图 6 –7 接收点场强随间距d的变化曲 线
天线 与电波传播
③ 当两天线高度h1和h2和间距d不变时, 接收点场强随工作波
图 6 – 8 接收点场强随工作波长λ的变化曲线
天线 与电波传播
6.3 天波传播
天波传播通常是指自发射天线发出的电波在高空被电离层 反射后到达接收点的传播方式, 有时也称电离层电波传播, 主要 用于中波和短波波段。
1. 电离层概况
电离层是地球高空大气层的一部分, 从离地面60km的高度 一直延伸到1000 km的高空。由于电离层电子密度不是均匀分 布的, 因此, 按电子密度随高度的变化相应地分为D, E, F1, F2四 层, 每一个区域的电子浓度都有一个最大值, 如图 6- 9所示。 电 离层主要是太阳的紫外辐射形成的, 因此其电子密度与日照密 切相关——白天大, 晚间小, 而且晚间D层消失; 电离层电子密 度又随四季不同而发生变化。 除此之外, 太阳的骚动与黑子活 动也对电离层电子密度产生很大影响。
通信导论第五章电波传播
短波波段都可以利用天波传播方 250
式，目前，它仍是无线电远程通
信的主要传播方式之一。电离层 0 大致可分为 D、E、F1、F2四层。
F1 E O
0.5
F2
1.0
1.5
N(电子/cm3)106
各电离层高度及平均电子密度
层名
D E F1 F2
离地面高度 He（km）
60～90
90～150
150～200
当天线低架于地面时（天线架设高度小于波长时，称为低
架天线），且最大辐射方向是沿地表面，这时电波传播的 主要途径就是地面波传播，也叫地表波或地波传播。
电波沿地表面传播时，电磁波的能量不断被地面所吸收，
因此地面上的场强要比自由空间传播时小得多，能量的衰
减数值与地面的电参数有关，同时也和电波的频率及极化
方向有关。
2.季节变化：由于不同季节太阳照射不同， 故下一图般表夏示季出电电子离密层度的大日于夜冬和季 季，节但变化F2层。例外，
3. 受太阳活动影响的变化
电离层的日夜和季节变化
N 电子密度
N 电子密度
F2
日出
F2
日落
日出
日落
F1
E
E
D
D
0
4 8 12 16 20 24
0
4
8 12 16 20 24 t(时间)
t(时间)
a 夏季
b 冬季
电离层受太阳活动影响的变化
太阳活动性一般以太阳一年的平均黑子数来代表，黑子数目增加时，
太阳所辐射的能量增强，因而各层电子密度大。黑子的数目每年都在
变化，但是根据长期观察证明，它的变化也是有一定规律的，从图可
以看出太阳黑子的变化周期大约是11年，因此电离层的电子密度也与 这11年变化周期有关。
第9章电波传播模型
jϕ
9.2平面反射传播模型
最小有效天线高度 当天线架设较低时，表面波其主要作用，将表面波起支 配作用的天线高度称为最小有效天线高度。最小有效高 度和波长、极化方式、地面电特性性参数有关。 当f<30MHz时表面波其主要作用，当 30MHz<f<300MHz时电波以空间波和表面波两种方式 传播，当f>300MHz时电波以空间波的方式传播，表面 波可以忽略不计。
1 1 1 1 − = − R ρ Re ρ e
Re =
1
1 1 R − 1− R ρ ρ 1 =R = KR dn 1+ 气对电波传播的影响
• 在考虑大气折射的情况下，只要把电波在均匀大气 中传播时所得到的一系列计算公式中，所用的地球 半径用等效地球半径来代替，则电波就好象在无折 射的大气中一样，沿直线传播。 • 例如，在均匀大气中，视距传播的距离为
大于两天线高度和间的距离当收发天线之差引起的相位差入射波和反射波的路径5dre10jee当天线架设高度与波长相比较高时电波主要以空间波的方式进行传播这是可以忽略表面波工程设计中当频率大于150mhz时通常只考虑直射波和反射波92平面反射传播模型最小有效天线高度当天线架设较低时表面波其主要作用将表面波起支配作用的天线高度称为最小有效天线高度
接收功率的计算
2
h1h2 PA = P∑ 2 D1 D2 d
9.2平面反射传播模型
传播损耗的计算 光滑平面传播损耗的计算
P∑ d4 1 Ls = = 2 2⋅ PA h1 h2 D1 D2
实际地面传播损耗的计算
当地形起伏不超过15m，频率为40MHz的路径或 距离小于60KM频率小于1GHz时 : L p = 120 + 40 lg d − 20 lg h1h2 当频率40 < f < 450MHz时进行修正可得： f L p = 120 + 40 lg d − 20 lg h1h2 + 20 lg 40
第13章__电波传播
电道的传输损耗：
发射天线输入功率与接收天线输出功率（满足 匹配条件）之比，即
Pin 4 r 2 1 L ( ) 2 PL A Gr G L L L0 LF Gr GL dB
在路径传输损耗 Lb 为客观存在的前提下，降 低传输损耗L的重要措施就是提高收、发天线的增 益系数。
因此，频率越低，绕射能力越强。
衰减损耗、衰落 媒质效应 反射、折射、散射 极化偏转 干扰和噪声 时域、频域畸变 这些媒质效应对信息传输的质量和可靠性常常产 生严重影响，因此各种媒质中各频段电磁波的传播效 应是电波传播研究的主要对象。
电波
电波传播的基本特性
电波传播的基本特性即移动信道的基本特性 ——衰落特性
D=1的无方向性接收天线的有效接收面积为
Ae 4
2
所以该接收天线的接收功率为
2 PL Sav Ae ( ) Pr 4 r
于是自由空间传播损耗为
Pr 4 r L0 10lg 20lg dB PL
或 L0 32.45 20lg f ( MHz ) 20lg r( km)
划分菲涅尔半波带的球面是任意选取的，因此 当球面半径R变化时，尽管各菲涅尔区的尺寸也在 变化，但是它们的几何定义不变。而它们的几何定 义恰恰就是以A、P两点为焦点的椭圆定义。
如果考虑到以传播路径为轴线的旋转对称性， 不同位置的同一菲涅尔半波带的外围轮廓线应是一
个以收、发两点为焦点的旋转椭球。
A
2F1
A与工作频率、传播距离、媒质电参数、地貌 地物、传播方式等因素有关。
基本传输损耗：Lb L0 LF 自由空间传播损耗
dB
衰减损耗
如果发射天线的输入功率为Pin，增益系数为 Gr，接收天线的增益系数为GL，则相应的功率密 度和最佳接收功率分别为
第十一章__电波在电离层中的传播
Ez, t Eme
Em
j 0t k 0 z
其中，Em为信号的平均振幅，
0
0
A e
dk j 0 z t d 0
d
Em随着时间和空间的改变而改变。但在
当将电离层看成理想介质时
Zm
nn n3
n2 n1 n0
N z n r 1 80.8 2 f
N Nm
n1 n2 nn
根据折射定律，有
i1 i0 i1 n1
n0 n1 i1 i0
当 n随高度增加时，路径向上弯曲； 当 n随高度减小时，路径向下弯曲。
n0 sin i0 n1 sin i1
dV eE m mV 在正弦稳态场中， E jVm mV e dt eE V jm m
e H j0 E Ne jm m E
2 Ne 1 j0 1 j E jm 0 2 Ne j 2 j0 1 2 E jm 0 Ne 2 Ne 2 j0 1 j 2 2 m 0 m 0 2 2 ' j0 r E
n0=1
电波在单电离层中的传播路径
nn n3 n2 n1 n0
路径方向的改变发生在in=90°的时候
2) 电波从电离层反射回来的条件
n0 sin i0 n1 sin i1 nn sin in
N z 令 in 90 则 sin i0 nn 1 80.8 2 f
大约８０
大约 ２１０１１
大约１１０
２ ～ ４ １０１１
《天线与电波传播》课件
自由空间损耗
电波在自由空间中传播时，能量随距离的平 方成正比地衰减。
穿透损耗
电波在穿透建筑物、墙体等障碍物时，会受 到损耗。
地面吸收损耗
电波在传播过程中，会受到地面的吸收作用 ，导致能量衰减。
散射损耗
由于散射体的散射作用，导致电波传播过程 中的能量衰减。
03
天线设计与应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
Hale Waihona Puke 天线的定义与分类总结词
天线的定义是指能够将电磁波能量转换为导行波能量或将导行波能量转换为电磁波能量 的装置。天线根据不同的分类标准可以分为多种类型。
详细描述
天线是一种能够将电磁波能量转换为导行波能量或将导行波能量转换为电磁波能量的装 置。根据不同的分类标准，天线可以分为多种类型，如按工作性质可以分为发射天线和 接收天线，按方向性可以分为定向天线和全向天线，按频段可以分为超长波天线、长波
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
《天线与电波传播》ppt课
件
• 天线基础知识 • 电波传播基础 • 天线设计与应用 • 电波传播的干扰与防护 • 未来发展与展望
目录
CONTENTS
01
天线基础知识
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
设备干扰
影响设备的正常运行，可能导致设 备故障或性能下降。
04
干扰的防护与抑制
频率管理
通过合理规划和管理无线电频谱，减少不同无线电业务之间的干扰。
天线隔离
通过合理设置天线位置和方向，降低不同无线电设备之间的干扰。
滤波技术
采用滤波器对信号进行筛选和处理，减少干扰信号的影响。
电波在自由空间中传播时，能量随距离的平 方成正比地衰减。
穿透损耗
电波在穿透建筑物、墙体等障碍物时，会受 到损耗。
地面吸收损耗
电波在传播过程中，会受到地面的吸收作用 ，导致能量衰减。
散射损耗
由于散射体的散射作用，导致电波传播过程 中的能量衰减。
03
天线设计与应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
Hale Waihona Puke 天线的定义与分类总结词
天线的定义是指能够将电磁波能量转换为导行波能量或将导行波能量转换为电磁波能量 的装置。天线根据不同的分类标准可以分为多种类型。
详细描述
天线是一种能够将电磁波能量转换为导行波能量或将导行波能量转换为电磁波能量的装 置。根据不同的分类标准，天线可以分为多种类型，如按工作性质可以分为发射天线和 接收天线，按方向性可以分为定向天线和全向天线，按频段可以分为超长波天线、长波
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
《天线与电波传播》ppt课
件
• 天线基础知识 • 电波传播基础 • 天线设计与应用 • 电波传播的干扰与防护 • 未来发展与展望
目录
CONTENTS
01
天线基础知识
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
设备干扰
影响设备的正常运行，可能导致设 备故障或性能下降。
04
干扰的防护与抑制
频率管理
通过合理规划和管理无线电频谱，减少不同无线电业务之间的干扰。
天线隔离
通过合理设置天线位置和方向，降低不同无线电设备之间的干扰。
滤波技术
采用滤波器对信号进行筛选和处理，减少干扰信号的影响。
电波传播基本知识
雷达系统利用电波 传播进行目标探测 和定位
雷达通过发射电波 并接收回波信号， 计算目标距离和位 置
电波传播的稳定性 和可靠性对于雷达 系统至关重要
雷达领域的电波传 播技术不断发展， 提高了探测精度和 距离
卫星定位系统：通过接收来自卫星的信号，实现全球定位和导航
雷达导航：利用雷达发射和接收电波信号，实现精确的定位和导航
传播速度：电波 在真空中的传播 速度等于光速
传播范围：电波的 传播距离取决于发 射功率和频率
干扰因素：电波 传播易受到电磁 干扰的影响
无线电波：通过自 由空间传播，不受 地面障碍物影响
微波：通过大气层 传播，用于卫星通 信和电视广播
红外线：通过物体 表面反射传播，用 于遥控器和感应器
紫外线：通过空气 和物体表面传播， 用于杀菌和消毒
直射传播：电波直接从发射天线直线传播到接收天线，不受障碍物阻挡 反射传播：电波在地面或建筑物等障碍物上反射后传播到接收天线 折射传播：电波在经过不同介质时，由于折射率不同而发生方向改变的传播 多路径传播：电波经过多个路径到达接收天线，产生多径效应
定义：电波在真空中的传播速度等于光速，约为每秒30万公里。 影响因素：电波传播速度受介质影响，在空气、水、土壤等介质中传播速度会有所降低。 传播方式：电波传播包括直线传播、反射、折射、绕射和散射等方式。 与频率的关系：电波传播速度与频率无关，不同频率的电波在同一介质中传播速度相同。
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汇报人：
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电波传播是指 电磁波在空间
传播的过程
传播方式：直 射、反射、折
射和透射
电波传播基本知识
一般地，线状目标反射的电波中平行线极化分量占优势；具有大的反射平面的目标 的反射波中，与入射电波极化相同的分量占优势。
有耗表面反射波特性
对于有耗地表面，其介电常数为复数。表征地表面的有耗表面。 有耗表面对电波的影响主要有两点：1. 反射波幅度减小，2. 反射波产生去极化效应。 反射波的极化相对入射极化的变化，一般称为“去极化效应”。 对于有耗媒质，其去极化效应不仅与目标形状有关，而且与有耗媒质参数有关
Rs
Wfn
发射点 S
d
接收点
对第n个菲涅尔区，从发射机到椭圆体上任一点， 再到接收机的距离比直线距离大n个半波长
菲涅尔区距离：
菲涅尔距离与其意义
菲涅尔区的意义
1. 电波传播模型的拐点由第一菲涅尔区决定。 2. 电波传播余隙设计与第一菲涅尔区息息相关，
如山区电波设计、超视距传播的设计、微波传播等。 3. 隧道内电波的模式转换与第一菲涅尔区息息相关。 4. 电波传播中天线与反射体的距离要求与第一菲涅尔区息息相关。 5. 微小区与室内电波传播与第一菲涅尔区相关
电波反射的退极化作用
电波反射的退极化作用除了有耗地面的反射以外，不规则的反射目标也是造成电波 去极化的原因之一。
移动信道中的各种物体目标对电波的反射过程，是目标表面上每一部分对电波的散 射的综合。其中还包含某些表面结构的二次甚至更多次反射。目标上的每一部分， 相对电波发射天线的取向和形态是各异的。所以复杂形状的目标具有极强的、多样 的退极化作用。
无线电波反射与极化的关系
无线电波反射特性说明
问题1：水平极化能否发生全透射？ 不可能(除非反射面两侧的介质具有不同磁常数)。
问题2：有全透射是否存在全反射？ 全反射是存在的。其是光纤与介质波导存在的物理基础。但其只存在于从光密 媒质到光疏媒质中。移动通信中只有当入射角等于90度存在。
有耗表面反射波特性
对于有耗地表面，其介电常数为复数。表征地表面的有耗表面。 有耗表面对电波的影响主要有两点：1. 反射波幅度减小，2. 反射波产生去极化效应。 反射波的极化相对入射极化的变化，一般称为“去极化效应”。 对于有耗媒质，其去极化效应不仅与目标形状有关，而且与有耗媒质参数有关
Rs
Wfn
发射点 S
d
接收点
对第n个菲涅尔区，从发射机到椭圆体上任一点， 再到接收机的距离比直线距离大n个半波长
菲涅尔区距离：
菲涅尔距离与其意义
菲涅尔区的意义
1. 电波传播模型的拐点由第一菲涅尔区决定。 2. 电波传播余隙设计与第一菲涅尔区息息相关，
如山区电波设计、超视距传播的设计、微波传播等。 3. 隧道内电波的模式转换与第一菲涅尔区息息相关。 4. 电波传播中天线与反射体的距离要求与第一菲涅尔区息息相关。 5. 微小区与室内电波传播与第一菲涅尔区相关
电波反射的退极化作用
电波反射的退极化作用除了有耗地面的反射以外，不规则的反射目标也是造成电波 去极化的原因之一。
移动信道中的各种物体目标对电波的反射过程，是目标表面上每一部分对电波的散 射的综合。其中还包含某些表面结构的二次甚至更多次反射。目标上的每一部分， 相对电波发射天线的取向和形态是各异的。所以复杂形状的目标具有极强的、多样 的退极化作用。
无线电波反射与极化的关系
无线电波反射特性说明
问题1：水平极化能否发生全透射？ 不可能(除非反射面两侧的介质具有不同磁常数)。
问题2：有全透射是否存在全反射？ 全反射是存在的。其是光纤与介质波导存在的物理基础。但其只存在于从光密 媒质到光疏媒质中。移动通信中只有当入射角等于90度存在。
微波与天线技术第7章电波传播概论
电波在地球表面传播时，会受到地面的反射和吸收作用，影响传 播效果。
地形地貌的影响
地形地貌的起伏变化会对电波传播产生影响，如山丘、建筑物等障 碍物。
应用场景
移动通信、无线局域网、广播等。
04
电波传播的应用
无线通信
无线通信是电波传播最重要的应 用之一，它利用电磁波在空气中 传播信号，实现远距离的信息传
应用场景
卫星通信、广播、雷达等。
大气中的电波传播
折射与散射
01
电波在大气中传播时，会受到大气中各种粒子的折射和散射作
用，导致传播方向发生改变。
吸收与衰减
02
大气中的水蒸气、氧气、二氧化碳等成分对电波具有吸收作用，
导致能线通信、广播、气象观测等。
地球表面上的电波传播
地面对电波的反射与吸收
随着导航技术的发展，智能交通系统、物流配送等领域也得到了广泛应用，提高了 交通效率和安全性。
05
电波传播的未来发展
电波传播技术的进步
1 2
5G及未来通信技术
随着5G技术的普及，电波传播技术将进一步优 化，实现更高速、更低延迟的数据传输。
毫米波与太赫兹波段的应用
毫米波和太赫兹波段具有大带宽和高速传输的潜 力，未来将广泛应用于电波传播领域。
电磁波的折射
当电磁波从一种介质进入另一种介质时，其 传播方向会发生改变，这种现象称为折射。 折射角与入射角和两种介质的折射率有关。
03
电波传播的介质特性
自由空间的电波传播
传播方式
电波在自由空间中以球面波的方式传播，随着距离的 增加而扩散。
传播特性
电波在自由空间中的传播损耗与频率的平方成正比， 与距离的平方成正比。
3
电波传播
3.1 电波传播模式及衰落
3.1.7 抗衰落技术
1. 抗频率选择性衰落
抗频率选择性衰落的技术主要是自适应均衡技术。扩频技术 和正交频分复用（OFDM）技术等。
2. 抗瑞利衰落
抗瑞丽衰落主要采用分集技术。 （1）分集的概念 分集是指通过两条或两条以上的途径传输同一信息，只要不 同路径的信号是统计独立的，并且到达接收端后按一定规则适当 合并，就会大大减少衰落的影响，改善系统性能。 （2）分集合并的方式 采用分集技术接受下来的信号，按照一定的规则进行合并； 合并方式不同，分集效果也不同。分集技术采用的合并方式主要 有三种：选择合并；最大比合并；等增益合并。
图3-1 电波传输模式
3.1 电波传播模式及衰落
空间波是指在大气对流层中进行传播的电波传播模式。 地表面波是指沿地球表面传播的电波传播模式。 天波是利用电离层的折射、反射和散射作用进行的电波传播 模式。
2. 电波传播机制
电磁波在空间中的传播机制有多种，通常有：直射传播、反 射传播、绕射传播和散射传播。 （1）直射传播。直射传播又称视距离传播，是指视距范围内 无遮挡的传播。 （2）反射传播。当电磁波在传播路径中遇到某个物体表面， 且物体尺寸远大于电磁波自身波长λ 时，就会出现反射现象。 反射的影响主要表现为：物体表面可以把发射天线辐射信号 中的一部分能量反射到接受天线，与直射波信号进行矢量相加。
40 lg
d1、d2分别表示基站与移动台MS1、MS2相对的近距离和远距离。
d1
3.2 移动通信系统中的电波传播
1. 多普勒效应
当以一定速率运动的物体，例如飞机，发出了一个载波频率 f1，地面上的固定接收点收到的载波频率不会是f1，而是产生了一 个频移fd。物体运动的速率v不同，产生频移大小的程度也不同， 通常把这种现象称为多普勒效应。多普勒效应引起的附加频移称 为多普勒频移 v