AntennasandPropagation(天线与传播)
《电波与天线》课程教学大纲
《电波与天线》课程教学大纲课程英文名称：Antenna and Radio Wave Propagation课程编号：0701040 学分：2.5 学时：40一、课程教学对象：信息工程学院：通信工程、物联网专业的本科生。
二、课程性质及教学目的：《电波与天线》是通信及电子类专业学生的的一门很重要技术基础课，本课程着重介绍有关天线与电波传播的基本理论。
天线和电波传播特性对于无线通信、广播、定位和遥测等系统的正常工作具有很大的影响。
例如，无线通信系统的传播距离不仅取决于发送设备的输出功率、接收设备的接收灵敏度和信噪比，还取决于天线的性能和电波的传播特性。
在研究电子产品的干扰和抗干扰性能及电磁环境特性时，都需要用到天线和电波传播的基础知识。
充分掌握这些内容，可以帮助其他相关课程（如通信、微波技术、电视技术）的学习。
三、对先修知识的要求学生在学习本课之前，应先修课程：电路分析、电磁场与电磁波、电动力学、电子测量等基础课程。
注：知识点中粗体字部分为本课程的重点或难点（按照本课程知识体系列出知识模块及知识点，其中重点或难点用粗体字标注；要求按“了解（C）”、“熟悉（B）”、“熟练掌握（A）”三个层次描述学生对知识点应达到的要求；学习方式可分为课堂讲授、自学辅导、课堂讨论或分组讨论等；课外学习要求可按照知识模块或知识点提出撰写专题论文、调研报告、完成综合性作业或设计等要求，一般性的课外作业不在此列) （五号字）四、建议使用教材及参考书《电波与天线》，李莉，科学出版社，教学委员会推荐教材。
参考教材：[1]《天线与电波传播理论》，闻映红，清华大学出版社，高等学校电子信息类系列教材。
[2]《天线与电波传播》，宋铮等，西安电子科技大学出版社[3]《天线与电波传播》，王增和，机械工业出版社[4]《天线与电波》，周朝栋，西安电子科技大学出版社五、课程考核方式撰写课程论文（70%）+平时作业成绩及考勤（30%）六、课内实验（实训）环节及要求（8学时）。
无线通信网络第5章-天线与传播
Velocity of electromagnetic wave is a function of the density of the medium
When wave changes medium, speed changes Wave bends at the boundary between mediums
Attenuation
Strength of signal falls off with distance over transmission medium
Attenuation factors for unguided media:
Received signal must have sufficient strength so that circuitry in the receiver can interpret the signal
Propagation Modes
Ground-wave propagation Sky-wave propagation Line-of-sight propagation
Ground Wave Propagation
Ground Wave Propagation
Follows contour of the earth Can Propagate considerable distances Frequencies up to 2 MHz Example
Free Space Loss
Free space loss equation can be recast:
LdB 1l0oP P grt 2l0og 4 d
射频微波与天线类课程综合创新性实验系统设计_傅世强
图 ３ 综 合 创 新 性 实 验 教 学 系 统 的 模 块 化 电 路
２０６
实 验 技 术 与 管 理
图 ３（ａ）为 射 频 晶 体 管 振 荡 器 。 射 频 振 荡 器 采 用 通 用 ＮＰＮ 双 极 晶 体 管 ＡＴ４１４８６ 设 计，振 荡 频 率 为 ＩＳＭ （ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｍｅｄｉｃａｌ）９１５ ＭＨｚ开 放 频 段，供 电 电压为６Ｖ，采用电池盒放入４节５号电池实现，其中偏 置条件为４Ｖ、２０ｍＡ，输出功率大约 ３ｄＢｍ，相位噪声 －７０ｄＢｃ／Ｈｚ ＠１０ｋＨｚ，二 倍 频 输 出 功 率 约 为 －２５ ｄＢｍ，三倍频输出频率约为－３７ｄＢｍ。图３（ｂ）为射频晶 体管放大器。射 频 放 大 器 采 用 通 用 ＮＰＮ 双 极 晶 体 管 ＡＴ４１４３５ 设 计 ，供 电 电 压 为 ６ Ｖ，其 中 偏 置 条 件 为 ５ Ｖ、 ３０ｍＡ，工作频率８８５～９４５ ＭＨｚ范 围 内，增 益 超 过 １５ ｄＢ，回 波 损 耗 大 于 １５ｄＢ，隔 离 度 优 于 －２０ｄＢ。 图 ３（ｃ） 为发夹线带通 滤 波 器 ，其 带 宽 比 平 行 耦 合 线 滤 波 器 宽 ， 具有更好的带 通 性 能 ，而 且 体 积 小 ，实 测 滤 波 器 在 中 心 频率９１５ ＭＨｚ的插损为２．２ｄＢ ，回损为２１．５ｄＢ，由于 板 材 损 耗 ，在９００～９２８ ＭＨｚ通 带 内 插 损 均 能 在４ｄＢ 以 内。图３（ｄ）为微带八木天线，该内容将作为例子在实验 环节教学设计部分详细阐述。针对以上各模块的实验 内容，不仅仅包 括 单 个 模 块 的 设 计 和 制 作 ，还 要 学 生 学 习 和了 解 各种 射 频 相 关 仪 器 设 备 （如 频 谱 分 析 仪 、矢 量 网络分析仪等）的测试方法。
一种圆极化透镜天线
一种圆极化透镜天线王凯旭;黄衡【摘要】提出了一款宽频带高增益的圆极化毫米波天线.该天线由一个半球形的介质透镜圆顶以及一个圆柱形极化器结合而成,将传统的扩展半球介质透镜与介质极化器融合在一起,既能将线极化波转化成圆极化波(反之亦然),又能有效提高天线的增益.该设计与传统的级联结构(透镜级联极化器)不同,它能够用一个器件同时实现两个器件的功能,并且能大大减小系统的体积,降低插入损耗,减少生产成本.此外,该天线采用3D打印技术来实现,加工精度高并且容易生产,适合于毫米波天线的应用.经过验证,该天线的阻抗带宽能达到38％,轴比带宽为36％,圆极化增益达到22 dBic.【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】5页(P387-391)【关键词】毫米波天线;宽带天线;圆极化天线;3D打印天线;透镜天线【作者】王凯旭;黄衡【作者单位】香港城市大学电子工程系国家毫米波重点实验室,香港999077;香港城市大学深圳研究院,深圳518057;香港城市大学电子工程系国家毫米波重点实验室,香港999077;香港城市大学深圳研究院,深圳518057【正文语种】中文【中图分类】TN822引言毫米波通信具有很宽的可用带宽(57～64 GHz),能够满足日益增长的高速无线通信的要求, 因此,近年来受到越来越多的关注．在毫米波无线通信系统中,天线扮演着关键的技术．首先,毫米波天线必须具有比较宽的带宽,才能覆盖所需的工作频段．其次,由于毫米波通信过程中有比较高的损耗,因此要求毫米波天线具有比较高的增益,才能实现比较远距离的通信．传统的毫米波高增益天线多采用天线阵列来实现,通过增加天线振子的数量来实现比较高的增益[1-4]．这种方式虽能够有效增加天线的增益,但是需要外加一套馈电网络给每个振子分别馈电．随着天线振子数量的增加,馈电网络也会变得复杂而庞大,更为重要的是,此时馈电网络的插入损耗也会随着增加,这样反而会降低天线的增益．除了天线阵列,在天线的前方增加一个透镜也是提高天线增益的有效方法[5-9]．由于透镜具有体积大的缺点,因此该方法在低频段比较少被采用．但是对于毫米波无线通信,由于工作频率在60 GHz, 工作波长很短,此时透镜的体积就可以大大减少,所以透镜天线在毫米波通信系统中被广泛采用．传统的透镜只能提高天线增益的能力,却不能起到实现圆极化的功能．为了实现圆极化,一般需要采用在底下添加一个圆极化天线源的方式．本文提出了一款新型的毫米波透镜天线,该透镜天线将极化器与传统的扩展半球介质透镜有效融合在一起,通过一个器件,同时实现透镜与极化器的功能,不仅能有效提高天线的增益,还能将线极化入射波转化为圆极化．1 天线结构与设计图1展示了天线的结构图,该天线在传统的扩展半球介质透镜上每隔相同的距离挖出一段长方形的槽.它也可以看成是由顶部的半球透镜以及下边的圆柱形极化器组合而成．该天线的馈源位于透镜的下方,与透镜的距离为g,g的大小会影响天线的增益．此外,为了实现圆极化,馈源部分的线极化方向需要与长方形槽保持45°．整个天线采用3D打印技术加工而成, 3D 打印材料的介电常数是2.9, 损耗角正切是0.01．图1 天线结构图Fig.1 Configuration of the proposed antenna1.1 圆极化的实现图2给出了极化器结构的单元,极化器可以看成由很多个单元组成．从图2可以看到,每个单元由一片介质和一片空气组成,这种结构在x方向和y方向具有不同的介电常数εx和εy,其表达式为:(1)εy=ε0+ε0(εr-1)r．(2)式中,r=w2/(2w1+w2)．图2 极化器的单元结构图Fig.2 Schematic model of polarizer unit图3和图4分别展示了εx和εy的数值计算和仿真结果．其中虚线为数值计算的曲线,实线为软件HFSS的仿真结果．从图中可以看出,仿真结果与数值计算结果很吻合．此外,也可以看出εx 小于εy,即具有x极化方向的电磁波在介质中的传播速度要比y极化方向的电磁波的传播速度快．于是,它们穿过极化器的时候具有不同的相移特性,通过调节极化器的厚度,使得它们的相位差为90°,于是便可产生圆极化特性．图3 有效介电常数εx随不同填充比r 的变化规律Fig.3 Simulation and calculation effective dielectric constants εx versus different ratios r fordifferent εr图4 有效介电常数εy随不同填充比r 的变化规律Fig.4 Simulation and calculation effective dielectric constants εy versus different ratios r for different εr1.2 焦点的位置电磁波穿过传统的扩展半球形介质透镜的光路径如图5(a)所示,电磁波从焦点出发,在透镜表面发生折射,近光轴的电磁波经过折射后传播方向接近平行于z方向,从而提高天线的增益．而对于文中提出的圆极化透镜天线,电磁波穿越透镜时,发生了两次折射作用,第一次折射发生在极化器与半球透镜的交界处;第二次折射发生在透镜球面上．根据折射定律,可以得出sin φe/sin φr=n/ne.(3)式中,n和ne 分别是半球透镜和极化器的有效介电常数．由于极化器中有一部分是空气,故 n>ne,因此φe> φr,h1> h2. 从以上的分析可以看出,当在透镜的扩展部分挖出一些长方形槽时,不仅能实现圆极化特性,还能通过折射作用减小透镜的焦点距离,从而有效地减小透镜的体积、插入损耗,以及加工成本．(a) 传统透镜(a) Traditional lens(b) 圆极化透镜(b) Circular polarizing lens图5 电磁波在透镜中的传播路径图Fig.5 The path of the waves pass through the lens2 天线的加工与测试为了验证我们的分析,我们对该天线进行仿真与测试,通过优化之后,天线的具体参数如下:h=6.5 mm, R=10 mm, g=0.7 mm, w1=0.5 mm, w2=1 mm．然后采用3D 打印机对优化后的天线进行加工,加工之后的天线实物图如图6所示．天线的馈源我们采用WR15的开口波导,通过开口波导产生线极化辐射波．图6 加工之后的圆极化透镜以及天线馈源Fig.6 Prototype of the CP lens and the antenna source在天线回波特性的测试中,我们采用了安捷伦的网络分析仪E8361A进行试验测试;而对于天线远场特性(例如增益,轴比,方向图等)的测试则是采用NSI 2000 系统进行测试,由于试验仪器的限制,测试的频段只从50 GHz 到 67 GHz.图7展示了天线仿真与测试的匹配特性,可以看出仿真的阻抗带宽(小于-10 dB)从51 GHz 到75 GHz,测试的范围从51 GHz 到67 GHz．天线的阻抗带宽主要由馈源天线决定．图8展示了天线的轴比和增益特性,由图8可以看出:天线仿真的圆极化带宽(AR<3 dB)从50 GHz 到72 GHz,实测结果从 50 GHz 到67 GHz;天线的宽带圆极化特性主要是由极化器结构决定的;天线仿真的最大增益可以达到22 dBic,实测的增益可以达到21 dBic,增益的大小主要由半球透镜的半径决定,并且也受馈源位置的影响．图9比较了天线的方向性和增益,方向性比增益平均高了1.2 dB, 通过计算,可以看出天线的效率约为78%．在这个结构中,天线的损耗主要来源于3D 打印材料的损耗,由于我们采用的3D打印材料比较大,所以导致天线的损耗比较大,从而效率比较低．为了提高天线的效率,可以通过采用低损耗的3D打印材料来解决．图10 比较了在50 GHz 和60 GHz(φ=±45°)的方向图,可以看出,仿真和测试的方向图比较接近．而且在其中一个面的旁瓣比较大(约为-12 dB),这是由天线源的表面波导致的,可以通过减小表面波的方式来减小方向图的旁瓣．图7 天线的回波特性Fig.7 Reflection coefficient图8 轴比和增益Fig.8 Axial ratio and gain图9 方向性与增益Fig.9 Directivity and gain(a) 50 GHz(b) 60 GHz图10 电磁波在透镜中的传播路径图Fig.10 The path of the waves passthrough the lens3 结论本文提出了一款新型的圆极化透镜天线,通过在传统的扩展半球介质透镜开槽的方式,能够将传统的透镜改造成具有圆极化功能的透镜天线．与之前的圆极化透镜相比,这种结构能够在实现高增益的同时,达到比较宽的轴比带宽．并且具有比较小的体积,能够减小插入损耗．此外,使用3D打印技术进行加工,能够将该设计应用于毫米波通信频段．由于材料的损耗比较大,该结构的增益很难进一步提高,下一步的工作可以通过采用薄透镜的方式来减小介质损耗,从而有效提高天线的增益．参考文献【相关文献】[1] MIURA Y, HIROKAWA J, ANDO M, et al. Double-layer full-corporate-feed hollow-waveguide slot array antenna in the 60 GHz band[J]. IEEE transactions on antennas and propagation, 2011, 59(8): 2844-2851.[2] LI Y J, LUK K M. Low-cost high-gain and broadband substrate integrated waveguide fed patch antenna array for 60-ghz band[J]. IEEE transactions on antennas and propagation, 2014, 62(11): 5531-5538.[3] WONG H, LUK K M, CHAN C H, et al. Small antennas in wireless communications[J]. Proceeding of IEEE, 2012, 100(7): 2019-2121.[4] LI Y J, LUK K M. A 60-GHz wideband circularly polarized aperture-coupled magneto-electric dipole antenna array[J]. IEEE transactions on antennas and propagations, 2016, 64(4): 1325-1333.[5] MIRBEIK A, TAVASSOLI V, AYAZI F, et al. Three-dimensional, ultra-wideband micromachined millimeter-wave hemispherical shell antenna: theoretical concept and calibration[J]. IET microwaves, antennas & propagation, 2015, 10(5): 525-535.[6] DANCILA D, VALENTA V, BUNEA A C, et al. Differential microstrip patch antenna as feeder of a hyper-hemispherical lens for F-band MIMO radars[C]//Global Symposium on Millimeter Waves (GSMM) & ESA Workshop on Millimetre-Wave Technology and Applications, 2016: 1-4.[7] PARK K Y, WIWATCHARAGOSES N, CHAHAL P. Wafer-level integration of micro-lens for THz focal plane array application[C]//IEEE 63rd Electronic Components and Technology Conference, 2013: 1912-1919.[8] GHEETHAN A A, DEY A, MUMCU G. Passive feed network designs for microfluidic beam-scanning focal plane arrays and their performance evaluation[J]. IEEE transactions on antennas and propagation, 2015, 63(8): 3452-3464.[9] NGUYEN N T, SAULEAU R, PEREZ C J M. Very broad-band extended hemispherical lenses: role of matching layers for bandwidth enlargement[J]. IEEE transactions on antennas and propagation, 2009, 57(7): 1907-1913.。
国外光学电子类核心期刊
序 刊名
号
中文译名
中图刊号 出版国
Journal of magnetism and magnetic
1
磁学和磁性材料杂志
materials
2 Electronics letters
电子学快报
536LB002 736C0061
荷兰 英国
3 IEEE transactions on magnetics
IEEE 磁学汇刊
IEEE 通信汇刊 IEEE-TM S 电子材料杂志 IEEE 信号处理汇刊 IEEE 通信选题杂志 IEEE 应用超导汇刊 IEEE 天线与传播汇刊 微电子工程 半导体科学与技术 IEEE 固态电路杂志 IEEE 微机电系统杂志 微电子学可靠性 IEEE 无线通信杂志 IEEE 无线通信处理杂志
730B0001TCO
537LB053 537C0075 537B0001 546B00 11 798B0072 537LB010 537B0002
14 Journal of lightwave technology
光波技术杂志
15 Journal of the American Society for Mass 美国质谱学会志
中文译名
中图刊号
出版
IEEE transactions on circuits and systems. Ⅰ, Regular IEEE 电路与系统汇刊.第 1 辑，
21 p ap ers
一般论文
730B0001TCS1
美国
IEEE transactions on circuits and systems for video IEEE 视频技术电路与系统汇刊 22
28 briefs
天线与电波传播_完整版
s
in
c
r5
os
0
§1.2 电基本振子
近区场的性质：由于电场和磁场相差90度，故坡印 廷矢量的平均值等于零，这说明无电磁场能量辐射， 称为感应场。
远区场：当 kr 1 时称为远场区，电磁场主要由 kr 的低次幂项决定，故可略去 kr 的高次幂项，得
Er E
E
j
H
k I0l
4
rerjkHr sin0
磁的基本单元是磁偶极矩，它可以看作是正负磁 荷的组合。然而，正负磁荷却不能分开，自由磁荷 不能单独存在。所以，在电磁理论中我们不能引入 磁荷密度和磁流密度等概念。
§1.3 磁基本振子
1931年，英国的著名物理学家狄拉克（1933年诺 贝尔物理学奖获得者）首先从理论上讨论了磁单极 子存在的问题。1975年，加利福尼亚和休斯顿大学的 一个小组宣称，他们从高空气球的实验中发现了磁 单极子，曾哄动了当时的物理学界。但后来发现， 如果正确考虑实验中的系统误差，从他们的实验结 果中并不能得出这个结论。1982年3月，美国斯坦福 大学的卡布莱拉又宣称，他利用一个在9K温度下的 铌超导线圈捕捉到一个磁单极子。不过至今许多类 似的实验始终未能发现同样的事例。
A
j
洛伦兹条件：
A j
1
A
j
2 A k 2 A J
E jA jA j
1
A
因此，知道
A
H
1
A
A
E jA jA j
1
A
§1.1 辅助函数法
2 A k 2 A J
A
4
v
Jx,
y,
z
e jkR R
dv
－体电流
A
半波偶极子天线长度计算
半波偶极子天线长度计算半波偶极子天线是最常用的天线类型之一，常用于广播、通信和无线网络等领域。
它的长度是根据工作频率来确定的，下面将详细介绍半波偶极子天线长度的计算方法和相关参考内容。
半波偶极子天线的长度是指天线的主导长度，它通常等于工作波长的一半。
天线的长度直接影响到天线的工作频率和辐射效果。
在计算半波偶极子天线的长度时，首先需要确定工作频率。
工作频率可以通过所需通信频率或无线网络的频率来确定。
一般来说，在广播和通信领域中，工作频率是已知的。
假设工作频率为f，可以通过以下公式计算半波偶极子天线的长度：Length = 300 / f其中，Length为天线的长度，f为工作频率，300为光速的近似值（单位为米/秒）。
需要注意的是，这个公式是基于天线的长度为半波长，即λ/2。
在实际应用中，为了提高天线的性能和进行相应的调整，可能会对天线的长度进行微调或调整。
以上是计算半波偶极子天线长度的简单方法。
如果想深入了解更多的相关知识，可以参考以下的书籍和期刊论文：1. Antenna Theory: Analysis and Design by Constantine A. Balanis (2005)本书是天线理论与设计领域的经典教材，适合想要深入了解天线原理和设计的读者。
2. Antenna Theory and Design by Warren L. Stutzman and Gary A. Thiele (2012)本书提供了天线理论和设计的全面介绍，涵盖了不同类型的天线和计算方法。
3. IEEE Antennas and Propagation Magazine这是IEEE Antennas and Propagation Society发行的一本期刊，涵盖了天线理论、设计和应用方面的最新研究成果。
4. International Journal of Antennas and Propagation这是一本开放获取的期刊，发表了天线和传播方面的研究论文，涵盖了天线设计、性能分析和优化等领域。
无线网络方向期刊小结
1、IEEE WIRELESS COMMUNICATIONS简介：IEEE WIREL COMMUN杂志属于工程技术行业，“电信学”子行业的顶级杂志。
审稿速度：较慢，6-12周。
级别/热度：黑红。
MedSci评语：顶级杂志，所有评语，一个字：难。
出版周期Bimonthly影响因子：SCI(2011)：2.575 SCI(2010)：1.798 SCI(2009)：2.394 SCI(2008)：3.18 SCI(2007)：2 SCI(2006)：2.577 SCI(2005)：2.638 SCI(2004)：2.189 SCI(2003)：1.5832、IEEE NETWORK出版周期Bimonthly影响因子：SCI(2011)：2.239 SCI(2010)：1.934 SCI(2009)：2.148 SCI(2008)：3.068 SCI(2007)：1.609 SCI(2006)：2.211 SCI(2005)：2.792 SCI(2004)：2.667 SCI(2003)：3.8713、IET COMMUNICATIONS出版周期Bimonthly 双月刊影响因子：SCI(2011)：0.829 SCI(2010)：0.963 SCI(2009)：0.751 SCI(2008)：0.345研究方向：无线通信,多采样信号处理,认知无线电,审稿速度：网友总结平均3 个月的审稿周期稿件命中率：投稿平均命中率为65%这个期刊很好中，特别是加上一个编辑或者fellow作为coauthor后简直必中。
审稿人的意见不是最重要的，对于这个期刊编辑很重要。
投稿难度评价：影响因子低，但是接稿量大，容易发表审稿速度：偏慢，4-8周级别/热度：蓝评语：相对冷门，关注人不多。
4、IEEE/ACM Transactions on Networking (ToN)期刊简称IEEE ACM T NETWORK期刊出版周期Bimonthly投稿难度评价：影响因子不是很高，与此细分类别影响因子普遍偏低有关，但不代表容易投中，文章仍然需要一定的水平审稿速度：偏慢，4-8周级别/热度：暗红评语：杂志级别不错，但是比较冷门，关注人数偏少。
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Free space loss accounting for gain of other antennas
Pt Pr
4 2d 2
Gr Gt 2
d 2
Ar At
cd 2
f 2 Ar At
Gt = gain of transmitting antenna Gr = gain of receiving antenna At = effective area of transmitting antenna Ar = effective area of receiving antenna
Free space loss equation can be recast:
LdB
10 log
Pt Pr
20
log
4d
20 log 20 logd 21.98 dB
20 log 4fd 20 log f 20 logd 147 .56 dB
c
Free Space Loss
Dipole antennas （偶极天线）
Half-wave dipole antenna (or Hertz antenna) （半波偶极天线或称赫兹天线）
Quarter-wave vertical antenna (or Marconi antenna) （1/4波垂直天线或称马可尼天线）
天线增益不是为了似的输出功率大于输入功率，而 主要是为了方向性
Effective area
Related to physical size and shape of antenna 针对不同天线的经验计算公式见表5.2, 如：抛物线，
抛物面面积为A，则其有效面积为0.56A.
Antenna Gain
Relationship between antenna gain and effective area
G
4Ae 2
4f 2 Ae
c2
G = antenna gain Ae = effective area f = carrier frequency c = speed of light (»3 ´ 108 m/s) = carrier wavelength
= carrier wavelength
d = propagation distance between antennas
c = speed of light (3 10 8 m/s)
where d, , and c are in the same units (e.g., meters)
Free Space Loss
Free Space Loss
Free space loss accounting for gain of other antennas can be recast as LdB 20 log 20 logd 10 logAt Ar 20 log f 20 logd 10 logAt Ar 169 .54dB
Antennas and Propagation (天线与传播)
Chapter 5
Introduction
An antenna is an electrical conductor （电子导 线） or system of conductors（导线系统）
发送 - radiates electromagnetic energy into space 接收 - collects electromagnetic energy from space In two-way communication, the same antenna can be used for transmission and reception
天线高度计算
例5.2:假定天线高度100m, 另一天线在地平线上，则 两天线直线传播的最大距离是
d 3.57 Kh 3.57 133 41km
假设接收天线10 m，试问为获得同样传播距离，发送 天线高度几何？
41 3.57( Kh1 13.3)
Kh1
41 3.57
13.3 7.84
Signal must maintain a level sufficiently higher than noise to be received without error
Attenuation is greater at higher frequencies, causing distortion
表5.2: 天线增益与等效面积
Categories of Noise
Thermal Noise Intermodulation noise (互调噪声) Crosstalk (串扰) Impulse Noise
Thermal Noise
Thermal noise due to agitation of electrons （电 子的热搅动）
Present in all electronic devices and transmission media
Cannot be eliminated Function of temperature Particularly significant for satellite communication
Refraction – bending of microwaves by the atmosphere
Velocity of electromagnetic wave is a function of the density of the medium
When wave changes medium, speed changes Wave bends at the boundary between mediums
AM radio (调幅无线电)
Sky Wave Propagation
Sky Wave Propagation
Signal reflected from ionized layer of atmosphere back down to earth
Signal can travel a number of hops, back and forth between ionosphere and earth’s surface
h1=7.842/1.33=46.2 m
LOS Wireless Transmission Impairments (传输损伤)
Attenuation and attenuation distortion Free space loss Noise Atmospheric absorption Multipath Refraction Thermal noise
Receiving antenna’s equivalent to radiation pattern
Types of Antennas
Isotropic antenna (idealized) （各向同性天线）
Radiates power equally in all directions 辐射模式：以天线为中心的一个球体 通常表示为三维模式的一个二维剖面
Attenuation
Strength of signal falls off with distance over transmission medium
Attenuation factors for unguided media:
Received signal must have sufficient strength so that circuitry in the receiver can interpret the signal
Transmitting and receiving antennas must be within line of sight
Satellite communication – signal above 30 MHz not reflected by ionosphere
Ground communication – antennas within effective line of sight (有效的直线范围) due to refraction。。因为 微波会被大气弯曲或折射，大多数微波弯曲程度与 地球曲率相同，因而比直线广播传输的远些
假定：两个方向上使用同一频率
Radiation Patterns（辐射模式）
Radiation pattern
Graphical representation of radiation properties of an antenna Depicted as two-dimensional cross section
rule of thumb (经验法) K = 4/3
Line-of-Sight Equations
Maximum distance between two antennas for LOS propagation:
3.57 h1 h2
h1 = height of antenna one h2 = height of antenna two
Reflection effect caused by refraction (折射)。。。 尽管实际效果看起来象反射
Examples
Amateur radio CB radio （民用波段无线电） 国际广播 ( BBC, VOA)
Line-of-Sight Propagation
Line-of-Sight Propagation
Propagation Modes
Ground-wave propagation Sky-wave propagation Line-of-sight propagation
Ground Wave Propagation