電磁場(chǎng)傳播理論

1、電磁場(chǎng)傳播理論電磁場(chǎng)傳播理論中郵建技術(shù)有限公司第十分公司中郵建技術(shù)有限公司第十分公司徐鑫勤徐鑫勤1、電磁波定義2、電磁波傳播機(jī)制3、損耗4、衰落5、功率換算6、傳輸模型定義：電磁波：是由同相且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中衍生發(fā)射的震蕩粒子波，是以波動(dòng)的形式傳播的電磁場(chǎng)電磁波的磁場(chǎng)方向、電場(chǎng)方向以及傳播方向三者互相垂直，所以電磁波是橫波電磁波最重要的特性是頻率，傳播速度與光速相同 C=（波長）（波長）*f（頻率）（頻率）不同的頻段內(nèi)的頻率具有不同的傳播特性，本文只講述共性特征。根據(jù)電磁波的頻率不同以及傳播特性的相似性將電磁波分為不同的頻譜，同一頻譜內(nèi)的電磁波傳播特性基本相似。頻譜劃分：頻譜劃分：

2、電磁波傳播機(jī)制1、反射當(dāng)電磁波遇到比波長大得多比波長大得多的物體時(shí)，發(fā)生反射。反射發(fā)生在地球表面、建筑物、墻壁表面、平流層和電離層直射波及地面反射波直射波及地面反射波（最一般的傳播形式）（最一般的傳播形式）電離層反射波電離層反射波（超視距通訊）（超視距通訊）2、繞射當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，發(fā)生繞射。絕大部分信號(hào)來源。山體繞射波山體繞射波（陰影區(qū)域信號(hào)來源）（陰影區(qū)域信號(hào)來源）3、散射當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長的物體、并且單位體積內(nèi)這種障礙物體的數(shù)目非常巨大時(shí)，發(fā)生散射。散射發(fā)生在粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體，如：樹葉、街道標(biāo)志和燈柱等。建筑物反射波建筑物反射

3、波繞射波繞射波直達(dá)波直達(dá)波地面反射波地面反射波現(xiàn)實(shí)中，基站到達(dá)UE的信號(hào)來自各種不同的路徑，在基站內(nèi)合并波導(dǎo)效應(yīng)：波長越短的無線電波，當(dāng)遇到物體時(shí)，在其表面發(fā)生鏡面反射的可能性也越大。當(dāng)信號(hào)在兩側(cè)是規(guī)則樓房的街道中傳播時(shí)，以反射方式行進(jìn)，稱之為“波導(dǎo)效應(yīng)”。信號(hào)傳播與在波導(dǎo)內(nèi)傳播相似，沿波導(dǎo)方向損耗小，信號(hào)就強(qiáng)，其他方向損耗大，信號(hào)強(qiáng)度就弱。波導(dǎo)效應(yīng)容易引起越區(qū)覆蓋越區(qū)覆蓋和導(dǎo)頻污染頻污染等，在井型街道會(huì)引起切換頻繁切換頻繁、掉掉話話等街道基站基站水面信號(hào)經(jīng)過道路兩側(cè)建筑物不斷反射，在傳播過程中衰減很少，容易沿著道路覆蓋到很遠(yuǎn)的區(qū)域，造成越區(qū)覆蓋，形成覆蓋孤島。所以在方位角設(shè)計(jì)時(shí)要避免覆蓋方向

4、與道路平行。當(dāng)信號(hào)覆蓋水域時(shí)，水面形狀不規(guī)則，信號(hào)會(huì)被水面反射到各個(gè)方向，覆蓋區(qū)域難以控制，所以在方位角設(shè)計(jì)時(shí)要避免信號(hào)直接覆蓋水面。損耗損耗1、傳播損耗2、穿透損耗3、繞射損耗4、反射損耗傳播損耗自由空間傳播損耗公式： PL=32.44+20lgFPL=32.44+20lgF（MHzMHz）+20lgL+20lgL（ km km ）說明：PL：PathLoss，路徑損耗F：頻率L：接收點(diǎn)與發(fā)射信源的距離從公式中可以看出：自由空間傳播時(shí)路徑損耗與信號(hào)頻率以及傳輸距離相關(guān)頻率越高、傳輸距離越遠(yuǎn)，路徑損耗越大頻率越高、傳輸距離越遠(yuǎn)，路徑損耗越大每當(dāng)頻率增加一倍，路徑損耗增加6dB，每當(dāng)距離增加一倍

5、，路徑損耗增加6dB。2，穿透損耗室內(nèi)信號(hào)取決于建筑物的穿透損耗室內(nèi)窗口處與室內(nèi)中部信號(hào)差別較大 建筑物材質(zhì)對(duì)穿透損耗影響較大建筑物墻體厚度對(duì)穿透損耗影響較大電磁波的入射角對(duì)穿透損耗影響較大幾種典型的穿透損耗：隔墻阻擋：520dB樓層阻擋：20dB，室內(nèi)損耗值是樓層高度的函數(shù)，-1.9dB/層家具和其它障礙物的阻擋： 215dB厚玻璃： 610dB火車車廂的穿透損耗為：1530dB 電梯的穿透損耗： 30dB左右茂密樹葉損耗：10dB人體損耗：3dB頻率越高，繞射能力越弱，透射能力越強(qiáng)頻率越高，繞射能力越弱，透射能力越強(qiáng)頻率越低，繞射能力越強(qiáng)，透射能力越弱頻率越低，繞射能力越強(qiáng)，透射能力越弱衰

6、落衰落分為快衰落和慢衰落快衰落：移動(dòng)臺(tái)附近的散射體（地形，地物和移動(dòng)體等）引起的多徑傳播信號(hào)在接收點(diǎn)相疊加，造成接收信號(hào)快速起伏的現(xiàn)象。主要由于多徑傳播而產(chǎn)生的衰落，由于移動(dòng)體周圍有許多散射、反射和折射體，引起信號(hào)的多徑傳輸，使到達(dá)的信號(hào)之間相互疊加，其合成信號(hào)幅度表現(xiàn)為快速的起伏變化，其變化率比慢衰落快，又稱為瑞利（Rayleigh）分布、萊斯（Rice）分布慢衰落：由于移動(dòng)臺(tái)的不斷運(yùn)動(dòng)，電波傳播路徑地形地貌是不斷變化的，因而局部中值也是不斷變化的這種變化所造成的衰落比多徑效應(yīng)引起的快衰落要慢得多，稱為慢衰落。慢衰落是由大氣折射、大氣湍流、大氣層結(jié)等平均大氣條件的變化而引起的，通常與頻率的關(guān)

7、系不大，而主要與氣象條件、電路長度、地形等因素有關(guān)。慢衰落一般服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，又稱為對(duì)數(shù)正態(tài)衰落或陰影衰落。距離距離(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落抗衰落技術(shù)-分集1、時(shí)間分集2、空間分集3、頻率分集4、RACK接收多普勒頻移：原因:移動(dòng)體在x軸上以速度v移動(dòng)時(shí)會(huì)引起多普勒（Doppler）頻率漂移表達(dá)式：多普勒頻移 cosV：移動(dòng)速度：波長：入射波與移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)方向之間的夾角一般只考慮接收信號(hào)傳播方向與移動(dòng)體移動(dòng)方向平行 vfd 多普勒頻移與移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的方向、速度以及無線電波入射方向之間的夾角有關(guān)：若移動(dòng)臺(tái)朝向入射波方向運(yùn)動(dòng)，則多普勒頻移為正（接收信號(hào) 頻率上升）；反之若移動(dòng)臺(tái)背向入射波方向運(yùn)動(dòng)，則多普勒頻移為負(fù)（接收信號(hào)頻率下降）。信號(hào)經(jīng)過不同方向傳播，其多徑分量造成接收機(jī)信號(hào)的多普勒擴(kuò)散，因而增加了信號(hào)帶寬功率換算：?jiǎn)挝唬篧，mW，dBm，dBW引入dBm，dBW的目的是為了將倍數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)化為加減法 dBm=10lgmW比如：10W換算為dBm、dBW10W=10000mW 10lg10W=10lg1000mW=40dBm10lg10W=10dBW20W就是增加3dB，值為43dBm傳播模型：Okumura(奧村)/Ha