移动通信的基本技术之电波传播37页PPT
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移动通信电波传播与天线PPT-4移动通信的电波传播
4-37
《移动通信电波传播与天线》
4. 移动通信的电波传播
四、陆地移动通信路径损耗传播模式
4-8
《移动通信电波传播与天线》
4. 移动通信的电波传播
一、移动通信的环境及其特点
陆地移动通信地形特征的分类
♥ 陆地移动通信地形特征的分类:
◘ 准平坦地形——地面起伏高度小于20米
◘ 不规则地形——丘陵地形、倾斜地形、孤立山岳、水陆 混合地形
4-9
《移动通信电波传播与天线》
4. 移动通信的电波传播
陆地移动通信传播特性的基本概念
♥ 随机场的概念
◘ 在移动通信系统中，由于周围环境散射引起的多径效应， 使移动台实际接收到的信号是一个衰落信号。
◘ 在任一指定地点，不能明确确定接收信号电平究竟是多 少。
◘ 可以确定在某一段时间内，其电平值不会超过某值的时 间是多少。
4-13
《移动通信电波传播与天线》
4-26
《移动通信电波传播与天线》
4. 移动通信的电波传播
二、陆地移动通信中的三种传播机制
陆地移动通信传播特性的基本概念
♥ 与传播特性有关的参数
4-27
《移动通信电波传播与天线》
4. 移动通信的电波传播
二、陆地移动通信中的三种传播机制
三种传播机制
♥ 实际移动台接收到的信号
4-28
《移动通信电波传播与天线》
《移动通信电波传播与天线》
4. 移动通信的电波传播
移动通信的电波传播
一、移动通信的环境及其特点 二、陆地移动通信中的三种传播机制 三、陆地移动通信路径损耗传播模式 四、微小区传播模式 五、室内传播模式 六、建筑物内、靠近建筑物和进入建筑
物的传播 七、确定性模型的分析方法
电波传输PPT学习教案
D层是一个损耗层，不仅会造成短波的严重衰减，对中波也会产生 强烈的吸收。白天由于D层的存在，中波的天波能量几乎完全被吸 收而无法建立传播电路。
第18页/共97页
E层：E层的最大电离出现在地面高度为110km处，和D层一样， 电离也是从日出时开始到中午前后达到最大，此后该层逐渐衰变， 日落之后只有很小的浓度。E层的电子浓度小于F层，大于D层， 不能有效和稳定地反射频率高的短波频率，但在夜间可以比较稳 定地反射频率较低的中波频率，是中波天波的主要反射层。 从日出开始到中午前后E层电离密度较大，可反射1.5MHZ以上的 频率。
第20页/共97页
2.电离层对电波传播的影响
⑴ 电离层对电波的能量有吸收作用 ⑵ 电离层对电波能量的吸收与电子浓度和中性分子密度有关 ⑶ 电离层对电波能量的吸收与其频率的高低有关
第21页/共97页
电离层对电波的能量有吸收作用
无线电波在电离层传播过程中将引起衰减。衰减的主要机 制是电离层中的自由电子受电波力作用而产生振荡，电子与重 粒子发生碰撞时电子取自电波的能量发生迁移。以后，在场力 作用下开始新一轮振荡。这种不断反复的过程使电波能量受到 吸收衰减，这种现象称为电离层的吸收。
第3页/共97页
返回
2、空间波传播
空间波传播是指发射的电磁波，经空间以直线的方式直接到达接 收点，以及经地表面反射后到达接收点的传播方式。这种空间波 的传播，由于受地球曲率半径的影响，传播距离较近，一般仅数 十公里，基本与视线范围相同（视距传播），因而天线架得越高， 通信距离就越远。
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第22页/共97页
返回
电离层对电波能量的吸收与电子浓度和中性分子密度有关
电离层电离密度大时，单位体积内的自由电子的数目就多，其它 粒子的密度也大，则自由电子和其它粒子碰撞的机会就多，吸收就 大，反之，吸收就小。
第18页/共97页
E层：E层的最大电离出现在地面高度为110km处，和D层一样， 电离也是从日出时开始到中午前后达到最大，此后该层逐渐衰变， 日落之后只有很小的浓度。E层的电子浓度小于F层，大于D层， 不能有效和稳定地反射频率高的短波频率，但在夜间可以比较稳 定地反射频率较低的中波频率，是中波天波的主要反射层。 从日出开始到中午前后E层电离密度较大，可反射1.5MHZ以上的 频率。
第20页/共97页
2.电离层对电波传播的影响
⑴ 电离层对电波的能量有吸收作用 ⑵ 电离层对电波能量的吸收与电子浓度和中性分子密度有关 ⑶ 电离层对电波能量的吸收与其频率的高低有关
第21页/共97页
电离层对电波的能量有吸收作用
无线电波在电离层传播过程中将引起衰减。衰减的主要机 制是电离层中的自由电子受电波力作用而产生振荡，电子与重 粒子发生碰撞时电子取自电波的能量发生迁移。以后，在场力 作用下开始新一轮振荡。这种不断反复的过程使电波能量受到 吸收衰减，这种现象称为电离层的吸收。
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2、空间波传播
空间波传播是指发射的电磁波，经空间以直线的方式直接到达接 收点，以及经地表面反射后到达接收点的传播方式。这种空间波 的传播，由于受地球曲率半径的影响，传播距离较近，一般仅数 十公里，基本与视线范围相同（视距传播），因而天线架得越高， 通信距离就越远。
第4页/共97页
第22页/共97页
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电离层对电波能量的吸收与电子浓度和中性分子密度有关
电离层电离密度大时，单位体积内的自由电子的数目就多，其它 粒子的密度也大，则自由电子和其它粒子碰撞的机会就多，吸收就 大，反之，吸收就小。
《电波传播》PPT课件
地面及对流层大气对视距传播有一定的影响。
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55
自由空间传播的菲涅尔区
电波总是在实际媒质中传播的，人们常把在真空中进行的“自 由空间传播”这种理想的情况，作为实际研究问题的起点
在17世纪惠更斯首先提出，波在传播过程中，波面上的每一 点都是一个进行二次辐射球面波（子波）的波源，而下一个波 面就是前一个波面所辐射的子波波面的包络面。
视距传播
视距传播是指发射天线和接收天线间能相互 “看见”的距离内，电波直接从发射点传播到 接收点
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33
按照收发两端所处位置不同，可分为三类：
地面上的视距传播，如无线电中继通信，电视广播以及地面上 的移动通信
地面与空中目标如飞机，通信卫星等的视距传播
空间通信系统之间的视距传播，如飞机之间，宇宙飞行器之间 等
=常数。若S面位置左右平移， 、r虽为变数，但它们之和仍
为常数。根据几何知识可知，这些点的轨迹正是以Q、P为 焦点的旋转椭球面。这些椭球面所包围的空间区域就称为菲 涅耳区。根据序号n=1,2, 就分别称为第一、第二菲涅耳区， 它们与S面相截，就在该平面上出现相应的第一、第二菲涅 耳带
在自由空间内，来自波源Q的辐射而到达接收点P点电磁能 量，是通过以Q、P为焦点的一系列菲涅耳椭球区来传播的
带，就分别称为第一，第二……第n个菲涅耳带等。
P点的辐射场就是各菲涅耳带辐射场的总和
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77
各菲涅尔带在P点的辐射场 （a）n＝1；（b）n＝2，3；（c）各带的合成振幅；（d）合成场强
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88
B 0 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 2 1 B 2 1 B 2B 2 3 B 2 3B 4B 2 5
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55
自由空间传播的菲涅尔区
电波总是在实际媒质中传播的，人们常把在真空中进行的“自 由空间传播”这种理想的情况，作为实际研究问题的起点
在17世纪惠更斯首先提出，波在传播过程中，波面上的每一 点都是一个进行二次辐射球面波（子波）的波源，而下一个波 面就是前一个波面所辐射的子波波面的包络面。
视距传播
视距传播是指发射天线和接收天线间能相互 “看见”的距离内，电波直接从发射点传播到 接收点
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33
按照收发两端所处位置不同，可分为三类：
地面上的视距传播，如无线电中继通信，电视广播以及地面上 的移动通信
地面与空中目标如飞机，通信卫星等的视距传播
空间通信系统之间的视距传播，如飞机之间，宇宙飞行器之间 等
=常数。若S面位置左右平移， 、r虽为变数，但它们之和仍
为常数。根据几何知识可知，这些点的轨迹正是以Q、P为 焦点的旋转椭球面。这些椭球面所包围的空间区域就称为菲 涅耳区。根据序号n=1,2, 就分别称为第一、第二菲涅耳区， 它们与S面相截，就在该平面上出现相应的第一、第二菲涅 耳带
在自由空间内，来自波源Q的辐射而到达接收点P点电磁能 量，是通过以Q、P为焦点的一系列菲涅耳椭球区来传播的
带，就分别称为第一，第二……第n个菲涅耳带等。
P点的辐射场就是各菲涅耳带辐射场的总和
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77
各菲涅尔带在P点的辐射场 （a）n＝1；（b）n＝2，3；（c）各带的合成振幅；（d）合成场强
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88
B 0 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 2 1 B 2 1 B 2B 2 3 B 2 3B 4B 2 5
电波传播基本知识PPT课件
电波传播方式的说明
• 地表面波是建立在地球表面的一种电波传播形式，在频率小于5MHz且 天线高度小于地面半波长时，此传播形式占主导作用。其特点是传播距 离远，易与水下建立通信，不受天气与地面环境的阻挡。
• 对流层电波传播是无线通信中占主导作用的传播形式，频率在30MHz以 上时，视距传播成为主要传播方式，此时需注意对流层折射系数的影响 (一般地，此种传播又称地面传播)，传播特点是视距传播，易受地面环 境的阻挡影响，传播衰减较大。
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。
• 《无线通信技术》，深圳市华为技术有限公司 • 《现代无线通信系统电波传播》，Hernry L.Bertoni • 《移动通信工程(理论与应用)》， • 《网络规划设计》，深圳市华为技术有限公司
第3页/共86页
课程内容
第一章 无线通信基本概念 第二章 移动通信电波传播的几个概念 第三章 移动通信电波传播特性 第四章 移动通信信道与预测
第8页/共86页
大气媒质的分层情况
第9页/共86页
第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述 第二节 无线通信中的大
气媒质
第三节 无线通信中的电 波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
第10页/共86页
电波传播方式的分类
• 根据何种介质或何种介质分界面对电波传播产生主要的影响，可将常遇 到的电波传播方式分为： • （1）地表面波传播（电波传播主要受地球表面的影响）。 • （2）对流层电波视距传播（电波传播主要受对流层影响）。 • （3）电离层电波反射传播（电波传播主要受电离层影响)。
移动通信技术与设计基础信号传播(ppt)
工程设计中，常采用dBm或dBW来表示接收电 平，分别是以1mw和1w为参考电平的对数单位。
19
3.3 电波传播路径损耗的预测
（1）电波传播路径损耗的预测的基本方法
2、现实环境中，系统不大可能工作于理想的自由
空间，实际传输损耗要比1/d2计算的结果大许多
。 一般有
1 Pr d n
不同的传播环境，n取3或4，甚至更高。实测结果有，d
小于15km时，n取3～4，d大于15km时，n取5～6。
18
第3章 移动无线电传播
3.2 自由空间传播模型 3.2.4 计算
当使用公式Friis公式，求得d。处接收功率时 ，在距离大于d。时，自由空间中接收功率为
5
第3章 移动无线电传播
四种传播机制
4 直射：自由空间传播 4 反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射。
反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。 4 绕射：当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘
阻挡时，发生绕射。 4 散射：当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体 射。散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体， 如：树叶、街道标志和灯柱等。
Lbs Gt Gr
f : MHz
d :km
注：天线增益是以全向天线为参考的定向增益。
16
3.2
第3章 移动无线电传播 Ls
Pt Pr
4d
2
1 gt gr
32.45 20log f 20logd 10log(gt gr )
Lbs Gt Gr
自由空间传播模型
f : MHz d :km
3.2.3 Friis公式
电波能量在扩散过程中所引起的球面波扩散损耗。 接收天线所捕获的信号功率是发射天线辐射功率 的很小部分，这是自由空间损耗的本质。
19
3.3 电波传播路径损耗的预测
（1）电波传播路径损耗的预测的基本方法
2、现实环境中，系统不大可能工作于理想的自由
空间，实际传输损耗要比1/d2计算的结果大许多
。 一般有
1 Pr d n
不同的传播环境，n取3或4，甚至更高。实测结果有，d
小于15km时，n取3～4，d大于15km时，n取5～6。
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第3章 移动无线电传播
3.2 自由空间传播模型 3.2.4 计算
当使用公式Friis公式，求得d。处接收功率时 ，在距离大于d。时，自由空间中接收功率为
5
第3章 移动无线电传播
四种传播机制
4 直射：自由空间传播 4 反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射。
反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。 4 绕射：当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘
阻挡时，发生绕射。 4 散射：当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体 射。散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体， 如：树叶、街道标志和灯柱等。
Lbs Gt Gr
f : MHz
d :km
注：天线增益是以全向天线为参考的定向增益。
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3.2
第3章 移动无线电传播 Ls
Pt Pr
4d
2
1 gt gr
32.45 20log f 20logd 10log(gt gr )
Lbs Gt Gr
自由空间传播模型
f : MHz d :km
3.2.3 Friis公式
电波能量在扩散过程中所引起的球面波扩散损耗。 接收天线所捕获的信号功率是发射天线辐射功率 的很小部分，这是自由空间损耗的本质。
电波传播基础PPT课件
关。相应的坡印廷矢量和接收功率分别表示为：
S
PtGt
4 d 2
A2
W m2
Pr
4 d
2
A2GtGr Pt
W
第13页/共33页
(9) (10)
传输媒质对电波传播的影响
对于某一传输电路，发射天线输入功率与接收天线
输入功率（满足匹配条件）之比，定义为该电路的传输
损耗L，即
L
Pt Pr
4 d
第18页/共33页
传输媒质对电波传播的影响
❖多径传输 当电波以两个或两个以上不同长度的路径传播到达
接收地点时，则接收天线捡拾的信号是由几个不同路径 传来的电场之和。因路径长度有差别，它们到接收地点 的时间延迟（简称时延）不同。若以τ表示最大传输时 延与最小传输时延之差，若τ值太大就会引起较明显的 信号失真。图2(a)示出了接收点场强是由两条路径传来 的、振幅不等的、相位差φ=ωτ的两个电场叠加。
当接收天线与来波极化匹配并与负载阻抗匹配时，
其接收功率为
Pr
SAe
Pt Gt
4 d 2
2 4
Gr
4 d
2
PtGtGr
(W)
(3)
式中S为坡印廷矢量（W/m2）, Ae为接收天线的有 效面积（m2），Pt为发射天线的输入功率（W），Gt和 Gr分别是发射天线和接收天线的增益，λ为自由空间电 波的波长（m）。
设一天线置于自由空间，在其最大辐射方向上、距 离为d的接收点处产生的场强为
E0
60PtGt d
V m
(1)
pt为发射天线输入功率（W），Gt为发射天线增益， d为距离（m），E0为自由空间场强振幅值。为便于实用， 或写成：
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S
PtGt
4 d 2
A2
W m2
Pr
4 d
2
A2GtGr Pt
W
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(9) (10)
传输媒质对电波传播的影响
对于某一传输电路，发射天线输入功率与接收天线
输入功率（满足匹配条件）之比，定义为该电路的传输
损耗L，即
L
Pt Pr
4 d
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传输媒质对电波传播的影响
❖多径传输 当电波以两个或两个以上不同长度的路径传播到达
接收地点时，则接收天线捡拾的信号是由几个不同路径 传来的电场之和。因路径长度有差别，它们到接收地点 的时间延迟（简称时延）不同。若以τ表示最大传输时 延与最小传输时延之差，若τ值太大就会引起较明显的 信号失真。图2(a)示出了接收点场强是由两条路径传来 的、振幅不等的、相位差φ=ωτ的两个电场叠加。
当接收天线与来波极化匹配并与负载阻抗匹配时，
其接收功率为
Pr
SAe
Pt Gt
4 d 2
2 4
Gr
4 d
2
PtGtGr
(W)
(3)
式中S为坡印廷矢量（W/m2）, Ae为接收天线的有 效面积（m2），Pt为发射天线的输入功率（W），Gt和 Gr分别是发射天线和接收天线的增益，λ为自由空间电 波的波长（m）。
设一天线置于自由空间，在其最大辐射方向上、距 离为d的接收点处产生的场强为
E0
60PtGt d
V m
(1)
pt为发射天线输入功率（W），Gt为发射天线增益， d为距离（m），E0为自由空间场强振幅值。为便于实用， 或写成：
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第2章 移动通信信道的电波传播.ppt
2、天线长度决定波长，这个频段信号发射和接收时，所使 用 的无线较短便于移动。
3、抗干扰能力强：VHF/UHF频段，可以使用较小的发射功 率获得及爱好的信噪比。
2.1.2 VHF、UHF频段的电波传播特性
移动通信中的传播方式主要有直射波、反射波、地表面波等
传播方式，由于地表面波的传播损耗随着频到率达的接增收天高线而的增大，
30PTGT (V/m) d
H0 =
30PTGT (A/m) 120πd
S
=
PTGT 4πd 2
(W/m2 )
（2-4） （2-5） （2-6）
接收天线获取的电波功率等于该点的电波功率密度乘以接 收天线的有效面积，即
PR = S×AR （2-7）
式中，AR为接收天线的有效面积，它与接收天线增益GR满
第2章 移动通信信道的电波传播
引言：
移动通信的首要问题就是研究电波的传播特性，掌握移动通 信电波传播特性对移动通信无线传输技术的研究、开发和移动 通信的系统设计具有十分重要的意义。
对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。 移动信道的基本特性就是衰落特性,包括大尺度衰落和小尺度衰 落。这种衰落特性取决于无线电波的传播环境，不同的传播环 境，其传播特性也不尽相同。而传播环境的复杂，就导致了移 动信道特性十分复杂。
合成电场强度与各射线电场的相位有密切关系，当它们同相 位时，合成场强最大；当它们反相时，合成场强最小。所以当 接收点不同时，合成场强也是变化的。
5.绕射现象
电波在传播过程中有一定绕过障碍物的能力，这种现象称为 绕射。由于平面波有一定的绕射能力，所以能够绕过高低不平 的地面或有一定高度的障碍物，然后到达接收点。这也就是在 障碍物后面有时仍能收到无线电信号的原因。电波的绕射能力 与电波的波长有关，波长越长，绕射能力越强，波长越短，则 绕射能力越弱。
3、抗干扰能力强：VHF/UHF频段，可以使用较小的发射功 率获得及爱好的信噪比。
2.1.2 VHF、UHF频段的电波传播特性
移动通信中的传播方式主要有直射波、反射波、地表面波等
传播方式，由于地表面波的传播损耗随着频到率达的接增收天高线而的增大，
30PTGT (V/m) d
H0 =
30PTGT (A/m) 120πd
S
=
PTGT 4πd 2
(W/m2 )
（2-4） （2-5） （2-6）
接收天线获取的电波功率等于该点的电波功率密度乘以接 收天线的有效面积，即
PR = S×AR （2-7）
式中，AR为接收天线的有效面积，它与接收天线增益GR满
第2章 移动通信信道的电波传播
引言：
移动通信的首要问题就是研究电波的传播特性，掌握移动通 信电波传播特性对移动通信无线传输技术的研究、开发和移动 通信的系统设计具有十分重要的意义。
对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。 移动信道的基本特性就是衰落特性,包括大尺度衰落和小尺度衰 落。这种衰落特性取决于无线电波的传播环境，不同的传播环 境，其传播特性也不尽相同。而传播环境的复杂，就导致了移 动信道特性十分复杂。
合成电场强度与各射线电场的相位有密切关系，当它们同相 位时，合成场强最大；当它们反相时，合成场强最小。所以当 接收点不同时，合成场强也是变化的。
5.绕射现象
电波在传播过程中有一定绕过障碍物的能力，这种现象称为 绕射。由于平面波有一定的绕射能力，所以能够绕过高低不平 的地面或有一定高度的障碍物，然后到达接收点。这也就是在 障碍物后面有时仍能收到无线电信号的原因。电波的绕射能力 与电波的波长有关，波长越长，绕射能力越强，波长越短，则 绕射能力越弱。
移动通信的基本技术之电波传播
移动通信的基本技术之电波传播在我们如今的生活中，移动通信已经成为了不可或缺的一部分。
从随时随地与亲朋好友的通话，到便捷地获取各种信息，移动通信的便利性让我们的生活变得更加丰富多彩。
而在这背后，电波传播作为移动通信的一项基本技术，起着至关重要的作用。
那么，什么是电波传播呢？简单来说，电波传播就是无线电波在空间中的传播方式和规律。
当我们使用手机进行通话或者上网时，手机发出的信号就是以电波的形式向基站传输，同时基站发出的信号也通过电波传递到我们的手机上。
电波传播的方式有多种。
其中，最常见的是直射波传播。
想象一下，当我们在一个开阔的场地，没有任何障碍物阻挡，手机直接与基站进行通信，这时候电波就像一条直线一样从发射端直接到达接收端，这种传播方式就是直射波传播。
它的特点是信号强度较大，传输质量较好，但需要发射端和接收端之间有清晰的视线通道。
然而，在实际的环境中，往往很难有完全畅通无阻的传播路径。
这时候，就会出现反射波传播。
比如，电波遇到建筑物、山脉等较大的障碍物时，会像光遇到镜子一样被反射回来。
这些反射波可能会与直射波相互叠加或者抵消，从而影响信号的强度和质量。
有时候，我们在某些地方通话质量不好，信号时强时弱，很可能就是反射波在“捣乱”。
除了反射波，还有绕射波。
当电波遇到障碍物的边缘时，会发生弯曲，绕过障碍物继续传播。
这种绕射现象在城市环境中非常常见，比如电波绕过建筑物的拐角或者通过狭窄的街道缝隙传播。
虽然绕射会导致信号强度有所衰减，但它在一定程度上保证了通信的连续性。
此外，散射波也是电波传播的一种方式。
当电波遇到粗糙的表面或者不均匀的介质时，会向各个方向散射。
比如在植被茂密的地区，电波会在树叶、树枝等物体表面发生散射。
电波在传播过程中，会受到多种因素的影响。
首先是频率。
不同频率的电波在传播特性上有很大的差异。
一般来说，频率越高，电波的直线传播特性越明显，穿透能力越弱；而频率越低，绕射和散射能力越强，但传输速率相对较低。