無線電波的傳(chuan) 播方式對於(yu) 自由空間,在自由空間中由於(yu) 沒有阻擋,電波傳(chuan) 播隻有直射,不存在其他現象。
而對於(yu) 日常生活中的實際傳(chuan) 播環境,由於(yu) 地麵存在各種各樣的物體(ti) ,使得電波的傳(chuan) 播有直射、反射、繞射(衍射)等,另外對於(yu) 室內(nei) 或列車內(nei) 的用戶,還有一部分信號來源於(yu) 無線電波對建築的穿透。這些都造成無線電波傳(chuan) 播的多樣性和複雜性,增大了對電波傳(chuan) 播研究的難度。
直射
直射在視距內(nei) 可以看做無線電波在自由空間中傳(chuan) 播。直射波傳(chuan) 播損耗公式同自由空間中的路徑損耗公式:PL=32.44+20lgf+20lgd。其中,PL為(wei) 自由空間的路損,單位是dB。F為(wei) 載波的頻率,單位是MHz。d為(wei) 發射源與(yu) 接收點的距離,單位是km。
反射、折射與穿透
在電磁波傳(chuan) 播過程中遇到障礙物,當這個(ge) 障礙物的尺寸遠大於(yu) 電磁波的波長時,電磁波在不同介質的交界處會(hui) 發生發射和折射。另外,障礙物的介質屬性也會(hui) 對反射產(chan) 生影響。對於(yu) 良導體(ti) ,反射不會(hui) 帶來衰減;對於(yu) 絕緣體(ti) ,他隻反射入射能量的一部分,剩下的被折射入新的介質繼續傳(chuan) 播;而對於(yu) 非理想介質,電磁波貫穿介質,即穿透時,介質會(hui) 吸收電磁波的能量,產(chan) 生貫穿衰落。穿透損耗大小不僅(jin) 與(yu) 電磁波頻率有關(guan) ,而且與(yu) 穿透物體(ti) 的材料、尺寸有關(guan) 。
一般室內(nei) 的無線電波信號是穿透分量與(yu) 繞射分量的疊加,而繞射分量占絕大部分。所以,總的來看,高頻信號(例如1800MHz)的室內(nei) 外電平差比低頻信號(800MHz)的室內(nei) 外電平差要大。並且,低頻信號進入室內(nei) 後,由於(yu) 穿透能力差一些,在室內(nei) 進行各種反射後場強分布更均勻;而高頻信號進入室內(nei) 後,部分穿透又穿透出去了,室內(nei) 信號分布就不太均勻,也就使用戶感覺信號波動大。
繞射(衍射)
在電磁波傳(chuan) 播過程中遇到障礙物,這個(ge) 障礙物的尺寸與(yu) 電磁波的波長接近時,電磁波可以從(cong) 該物體(ti) 的邊緣繞射過去。繞射可以幫助進行陰影區域的覆蓋。
散射
在電磁波傳(chuan) 播過程中遇到障礙物,這個(ge) 障礙物的尺寸小於(yu) 電磁波的波長,並且單位體(ti) 積內(nei) 這種障礙物的數目非常巨大時,會(hui) 發生散射。散射發生在粗糙物體(ti) 、小物體(ti) 或其它不規則物體(ti) 表麵,如樹葉、街道標識和燈柱等。
不同距離下無線電波的傳(chuan) 播
視距傳播
無線電波視距傳(chuan) 播的一般形式主要是直射波和地麵反射波的疊加,結果可能使信號加強,也可能使信號減弱。
由於(yu) 地球是球形的,受地球曲率半徑的影響,視距傳(chuan) 播存在一個(ge) 極限距離Rmax,它受發射天線高度、接收天線高度和地球半徑影響。
非視距傳播
無線電波非視距傳(chuan) 播的一般形式有:繞射波、對流層反射波和電離層反射波。
①繞射波
繞射波是建築物內(nei) 部或陰影區域信號的主要來源。繞射波的強度受傳(chuan) 播環境影響很大,且頻率越高,繞射信號越弱。
②對流層反射波
對流層反射波產(chan) 生於(yu) 對流層。對流層是異類介質,由於(yu) 天氣情況而隨時間變化。它的反射係數隨高度增加而減少。這種緩慢變化的反射係數使電波彎曲。對流層反射方式應用於(yu) 波長小於(yu) 10米(即頻率大於(yu) 30MHz)的無線通信中。對流層反射波具有極大的隨機性。
③電離層反射波
當電波波長大於(yu) 1米(即頻率小於(yu) 300MHz)時,電離層是反射體(ti) 。從(cong) 電離層反射的電波可能有一個(ge) 或多個(ge) 跳躍,因此這種傳(chuan) 播用於(yu) 長距離通信,同對流層一樣,電離層也是具有連續波動的特性。
無線電波在陸地移動通信環境下的特點
傳播環境的複雜性
由於(yu) 移動終端的天線高度比較低,傳(chuan) 播路徑總是受到地形及人為(wei) 環境的影響,使得接收信號大量的散射、反射或疊加。
傳(chuan) 播環境的複雜性體(ti) 現在地形、人為(wei) 建築物、人為(wei) 噪聲幹擾的多樣性。比如,周圍有樹林的地形,樹葉會(hui) 造成無線電波大量的散射。而對於(yu) 城市環境,由街道兩(liang) 旁的高大建築導致的波導效應,使得街道上沿著傳(chuan) 播方向的信號增強,垂直於(yu) 傳(chuan) 播方向的信號減弱,兩(liang) 者相差可達10dB左右。另外,機動車的點火噪聲、電力線噪聲、工業(ye) 噪聲等人為(wei) 噪聲,都會(hui) 對接收信號造成幹擾。
移動終端的隨機移動性
移動終端總是在移動,即使移動終端不動,周圍環境也一直在變化,如人、車的移動,風吹動樹葉等,使得基站與(yu) 移動終端之間的傳(chuan) 播路徑不斷發生變化。並且移動終端相對基站的移動方向和移動速度的變化,都會(hui) 導致信號電平的變化,隻能用隨機過程的概率分布來描述。
傳播的開放性
無線電波傳(chuan) 播空間的開放性導致空間幹擾現象嚴(yan) 重。比較常見的有同頻幹擾、鄰頻幹擾、互調幹擾等。隨著頻率複用係數的提高,同鄰頻幹擾將成為(wei) 主要幹擾。
傳播分類
無線電波自發射地點到接收地點主要有天波、地波、空間直線波3種傳(chuan) 播方式,各波特性如下:
地波:沿著地球表麵傳(chuan) 播的電波,稱為(wei) 地波。在傳(chuan) 播過程中因電波受到地麵的吸收,其傳(chuan) 播距離不遠。頻率越高,地麵吸收越大,因此短波、超短波沿地麵傳(chuan) 播時,距離較近,一般不超過100公裏,而中波傳(chuan) 播距離相對較遠。優(you) 點是受氣候影響較小,信號穩定,通信可靠性高。
天波: 靠大氣層中的電離層反射傳(chuan) 播的電波,稱為(wei) 天波,又稱電離層反射波。發射的電波是經距地麵70—80公裏以上的電離層反射後至接收地點,其傳(chuan) 播距離較遠,一般在1000公裏以上。缺點是受電離層氣候影響較大,傳(chuan) 播信號很不穩定。短波頻段是天波傳(chuan) 播的最佳頻段,漁業(ye) 船舶配備的短波單邊帶電台,就是利用天波傳(chuan) 播方式進行遠距離通信的設備。
空間直線波: 在空間由發射地點向接收地點直線傳(chuan) 播的電波,稱空間直線電波,又稱直線波或視距波。傳(chuan) 播距離為(wei) 視距範圍,僅(jin) 為(wei) 數十公裏。漁業(ye) 船舶配備的對講機和雷達均是利用空間波傳(chuan) 播方式進行通信的設備。