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 无线电波的传播方式对于自由空间,在自由空间中由于没有阻挡,电波传播只有直射,不存在其他现象。

而对于日常生活中的实际传播环境,由于地面存在各种各样的物体,使得电波的传播有直射、反射、绕射(衍射)等,另外对于室内或列车内的用户,还有一部分信号来源于无线电波对建筑的穿透。这些都造成无线电波传播的多样性和复杂性,增大了对电波传播研究的难度。

  直射

直射在视距内可以看做无线电波在自由空间中传播。直射波传播损耗公式同自由空间中的路径损耗公式:PL=32.44+20lgf+20lgd。其中,PL为自由空间的路损,单位是dB。F为载波的频率,单位是MHz。d为发射源与接收点的距离,单位是km。

  反射、折射与穿透

在电磁波传播过程中遇到障碍物,当这个障碍物的尺寸远大于电磁波的波长时,电磁波在不同介质的交界处会发生发射和折射。另外,障碍物的介质属性也会对反射产生影响。对于良导体,反射不会带来衰减;对于绝缘体,他只反射入射能量的一部分,剩下的被折射入新的介质继续传播;而对于非理想介质,电磁波贯穿介质,即穿透时,介质会吸收电磁波的能量,产生贯穿衰落。穿透损耗大小不仅与电磁波频率有关,而且与穿透物体的材料、尺寸有关。

一般室内的无线电波信号是穿透分量与绕射分量的叠加,而绕射分量占绝大部分。所以,总的来看,高频信号(例如1800MHz)的室内外电平差比低频信号(800MHz)的室内外电平差要大。并且,低频信号进入室内后,由于穿透能力差一些,在室内进行各种反射后场强分布更均匀;而高频信号进入室内后,部分穿透又穿透出去了,室内信号分布就不太均匀,也就使用户感觉信号波动大。

无线电波的传播方式是怎样的

  绕射(衍射)

在电磁波传播过程中遇到障碍物,这个障碍物的尺寸与电磁波的波长接近时,电磁波可以从该物体的边缘绕射过去。绕射可以帮助进行阴影区域的覆盖。

  散射

在电磁波传播过程中遇到障碍物,这个障碍物的尺寸小于电磁波的波长,并且单位体积内这种障碍物的数目非常巨大时,会发生散射。散射发生在粗糙物体、小物体或其它不规则物体表面,如树叶、街道标识和灯柱等。

不同距离下无线电波的传播

  视距传播

无线电波视距传播的一般形式主要是直射波和地面反射波的叠加,结果可能使信号加强,也可能使信号减弱。

由于地球是球形的,受地球曲率半径的影响,视距传播存在一个极限距离Rmax,它受发射天线高度、接收天线高度和地球半径影响。

  非视距传播

无线电波非视距传播的一般形式有:绕射波、对流层反射波和电离层反射波。

无线电波的传播方式是怎样的

①绕射波

绕射波是建筑物内部或阴影区域信号的主要来源。绕射波的强度受传播环境影响很大,且频率越高,绕射信号越弱。

②对流层反射波

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。对流层反射方式应用于波长小于10米(即频率大于30MHz)的无线通信中。对流层反射波具有极大的随机性。

③电离层反射波

当电波波长大于1米(即频率小于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,因此这种传播用于长距离通信,同对流层一样,电离层也是具有连续波动的特性。

无线电波在陆地移动通信环境下的特点

  传播环境的复杂性

由于移动终端的天线高度比较低,传播路径总是受到地形及人为环境的影响,使得接收信号大量的散射、反射或叠加。

传播环境的复杂性体现在地形、人为建筑物、人为噪声干扰的多样性。比如,周围有树林的地形,树叶会造成无线电波大量的散射。而对于城市环境,由街道两旁的高大建筑导致的波导效应,使得街道上沿着传播方向的信号增强,垂直于传播方向的信号减弱,两者相差可达10dB左右。另外,机动车的点火噪声、电力线噪声、工业噪声等人为噪声,都会对接收信号造成干扰。

  移动终端的随机移动性

移动终端总是在移动,即使移动终端不动,周围环境也一直在变化,如人、车的移动,风吹动树叶等,使得基站与移动终端之间的传播路径不断发生变化。并且移动终端相对基站的移动方向和移动速度的变化,都会导致信号电平的变化,只能用随机过程的概率分布来描述。

  传播的开放性

无线电波传播空间的开放性导致空间干扰现象严重。比较常见的有同频干扰、邻频干扰、互调干扰等。随着频率复用系数的提高,同邻频干扰将成为主要干扰。

  传播分类

无线电波自发射地点到接收地点主要有天波、地波、空间直线波3种传播方式,各波特性如下:

无线电波的传播方式是怎样的

地波:沿着地球表面传播的电波,称为地波。在传播过程中因电波受到地面的吸收,其传播距离不远。频率越高,地面吸收越大,因此短波、超短波沿地面传播时,距离较近,一般不超过100公里,而中波传播距离相对较远。优点是受气候影响较小,信号稳定,通信可靠性高。

天波: 靠大气层中的电离层反射传播的电波,称为天波,又称电离层反射波。发射的电波是经距地面70—80公里以上的电离层反射后至接收地点,其传播距离较远,一般在1000公里以上。缺点是受电离层气候影响较大,传播信号很不稳定。短波频段是天波传播的最佳频段,渔业船舶配备的短波单边带电台,就是利用天波传播方式进行远距离通信的设备。

空间直线波: 在空间由发射地点向接收地点直线传播的电波,称空间直线电波,又称直线波或视距波。传播距离为视距范围,仅为数十公里。渔业船舶配备的对讲机和雷达均是利用空间波传播方式进行通信的设备。


来源:电子发烧友      时间:2017年10月27日

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