第三講無(wú)線電通信的電波傳播特性111

1、1 第第三講三講 無(wú)線電通信的電波傳播特性無(wú)線電通信的電波傳播特性 目錄內(nèi)容目錄內(nèi)容無(wú)線電波及其波段無(wú)線電波及其波段1無(wú)線電傳播方式無(wú)線電傳播方式2無(wú)線電通信的信道無(wú)線電通信的信道3無(wú)線信道的傳輸特性無(wú)線信道的傳輸特性4陳德榮2一一.無(wú)線電波及其波段無(wú)線電波及其波段 無(wú)線電通信廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、科學(xué)和軍事等各無(wú)線電通信廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、科學(xué)和軍事等各個(gè)領(lǐng)域。個(gè)領(lǐng)域。 電報(bào)、電話、傳真、數(shù)據(jù)傳輸、聲音廣播、電視、電報(bào)、電話、傳真、數(shù)據(jù)傳輸、聲音廣播、電視、測(cè)速、定位、導(dǎo)航、遙控、遙測(cè)、遙感、衛(wèi)星通信測(cè)速、定位、導(dǎo)航、遙控、遙測(cè)、遙感、衛(wèi)星通信、氣象探測(cè)、地球探測(cè)、安全保障、射電天文、空、

2、氣象探測(cè)、地球探測(cè)、安全保障、射電天文、空間研究、空間操作間研究、空間操作 。3 無(wú)線電波及其波段無(wú)線電波及其波段 無(wú)線電通信無(wú)線電通信-利用利用無(wú)線電波無(wú)線電波傳遞人為的或自然的信息便傳遞人為的或自然的信息便是無(wú)線電通信。是無(wú)線電通信。 無(wú)線電波無(wú)線電波-依靠自由空間傳播的頻率從幾赫茲到依靠自由空間傳播的頻率從幾赫茲到3000GHz3000GHz范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的電磁波電磁波。 電磁波電磁波-利用電能和磁能在空間相互轉(zhuǎn)換而進(jìn)行傳播的利用電能和磁能在空間相互轉(zhuǎn)換而進(jìn)行傳播的波。電磁波是一種物質(zhì)。波。電磁波是一種物質(zhì)。正弦波是電磁波的最基本波形。正弦波是電磁波的最基本波形。電磁波每秒傳播的距離就是

3、它的傳播速度。在自由空間內(nèi)，電磁波每秒傳播的距離就是它的傳播速度。在自由空間內(nèi)，無(wú)論電磁波波長(zhǎng)是多少，它的傳播速度都接近光速，大約無(wú)論電磁波波長(zhǎng)是多少，它的傳播速度都接近光速，大約為每秒為每秒3030萬(wàn)公里（萬(wàn)公里（3.03.010108 8米米/ /秒）。秒）。f = / =3.0108米米/秒秒 米米（赫茲）（赫茲）電磁波是一種物質(zhì)電磁波是一種物質(zhì)正弦波是電磁波的最基本波形正弦波是電磁波的最基本波形f = / =3.0108米米/秒秒 米米（赫茲）（赫茲）電磁波的傳播速度：在自由空間內(nèi)，無(wú)論電磁波波長(zhǎng)是多少，電磁波的傳播速度：在自由空間內(nèi)，無(wú)論電磁波波長(zhǎng)是多少，它的傳播速度都接近光速，大約

4、為每秒它的傳播速度都接近光速，大約為每秒3030萬(wàn)公里（萬(wàn)公里（3.03.010108 8米米/ /秒）秒）電磁波電磁波-利用電能和磁能在空間相互轉(zhuǎn)換而進(jìn)行傳播的波利用電能和磁能在空間相互轉(zhuǎn)換而進(jìn)行傳播的波無(wú)線電波無(wú)線電波-自由空間傳播，頻率在幾自由空間傳播，頻率在幾HzHz到到3000GHz3000GHz范圍的范圍的電磁波電磁波無(wú)線電通信無(wú)線電通信-利用利用無(wú)線電波無(wú)線電波傳遞所需的信息便是無(wú)線電通信傳遞所需的信息便是無(wú)線電通信456 無(wú)線電波頻率從幾十赫茲到無(wú)線電波頻率從幾十赫茲到 3 000 GHZ3 000 GHZ頻譜范圍內(nèi)的電磁波。頻譜范圍內(nèi)的電磁波。無(wú)線電波傳播：發(fā)射天線或自然輻射

5、源所輻射的無(wú)線電波，在無(wú)線電波傳播：發(fā)射天線或自然輻射源所輻射的無(wú)線電波，在媒質(zhì)（如地表、地球大氣層或宇宙空間等）中的傳播過(guò)程。媒質(zhì)（如地表、地球大氣層或宇宙空間等）中的傳播過(guò)程。（l l）地波傳播（表面波傳播）無(wú)線電波沿著地球表面的傳播）地波傳播（表面波傳播）無(wú)線電波沿著地球表面的傳播應(yīng)用范圍：主要用于低頻及甚低頻遠(yuǎn)距離無(wú)線電導(dǎo)航、標(biāo)準(zhǔn)頻應(yīng)用范圍：主要用于低頻及甚低頻遠(yuǎn)距離無(wú)線電導(dǎo)航、標(biāo)準(zhǔn)頻率和時(shí)間信號(hào)的廣播、對(duì)潛通信等業(yè)務(wù)。率和時(shí)間信號(hào)的廣播、對(duì)潛通信等業(yè)務(wù)。主要的傳播特點(diǎn)：主要的傳播特點(diǎn)：1 1）傳輸損耗小，作用距離遠(yuǎn)；）傳輸損耗小，作用距離遠(yuǎn)；2 2）受電離層擾動(dòng)影響小，傳播情況穩(wěn)定；

6、）受電離層擾動(dòng)影響小，傳播情況穩(wěn)定；3 3）有較強(qiáng)的穿透海水及土壤的能力；）有較強(qiáng)的穿透海水及土壤的能力；4 4）但大氣噪聲電平高，工作頻帶窄。）但大氣噪聲電平高，工作頻帶窄。二二. .無(wú)線電傳播方式無(wú)線電傳播方式7 （2 2）視距傳播）視距傳播( (直射波傳播直射波傳播) ) 當(dāng)收、發(fā)天線架設(shè)高度較高（遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)），電波直接從發(fā)射當(dāng)收、發(fā)天線架設(shè)高度較高（遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)），電波直接從發(fā)射天線傳播至接收點(diǎn)（有時(shí)有反射波到達(dá)）天線傳播至接收點(diǎn)（有時(shí)有反射波到達(dá)） 應(yīng)用范圍：主要用于微波中繼通信、甚高頻和超高頻廣播應(yīng)用范圍：主要用于微波中繼通信、甚高頻和超高頻廣播、電視、雷達(dá)等業(yè)務(wù)。、電視、雷達(dá)等業(yè)務(wù)

7、。 主要傳播特點(diǎn)：主要傳播特點(diǎn)： 傳播距離限于視線距離以內(nèi)，一般為傳播距離限于視線距離以內(nèi)，一般為 10 1050 km50 km； 頻率愈高受地形地物影響愈大；頻率愈高受地形地物影響愈大； 微波衰落現(xiàn)象嚴(yán)重；微波衰落現(xiàn)象嚴(yán)重； 10 GHZ10 GHZ以上電波，大氣吸收及雨衰減嚴(yán)重。以上電波，大氣吸收及雨衰減嚴(yán)重。8(3)(3)天波傳播天波傳播( (電離層反射傳播電離層反射傳播) )主要應(yīng)用主要應(yīng)用： 用于中、短波遠(yuǎn)距離廣播、通信，船岸間航海移動(dòng)通用于中、短波遠(yuǎn)距離廣播、通信，船岸間航海移動(dòng)通信，飛機(jī)地面間航空移動(dòng)通信等業(yè)務(wù)。信，飛機(jī)地面間航空移動(dòng)通信等業(yè)務(wù)。主要傳播特點(diǎn)主要傳播特點(diǎn)： 傳播

8、損耗小，能以較小功率進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播；傳播損耗小，能以較小功率進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播； 衰落現(xiàn)象嚴(yán)重；衰落現(xiàn)象嚴(yán)重； 短波傳播受電離層擾動(dòng)影響大。短波傳播受電離層擾動(dòng)影響大。9(4) (4) 散射傳播散射傳播 ；利用對(duì)流層中介質(zhì)的不均勻性對(duì)電波的散；利用對(duì)流層中介質(zhì)的不均勻性對(duì)電波的散射作用，實(shí)現(xiàn)超視距傳播，常用頻段為射作用，實(shí)現(xiàn)超視距傳播，常用頻段為 200 MHZ 200 MHZ5 GHZ5 GHZ。傳播特點(diǎn)傳播特點(diǎn): : 由于散射波相當(dāng)微弱，傳輸損耗大，需使用大功率發(fā)射機(jī)由于散射波相當(dāng)微弱，傳輸損耗大，需使用大功率發(fā)射機(jī)、高靈敏度接收機(jī)及高增益天線等設(shè)備。、高靈敏度接收機(jī)及高增益天線等設(shè)備。 但單

9、跳跨距可達(dá)但單跳跨距可達(dá) 3 0 0 3 0 0 8 0 0 km 8 0 0 km，特別適用于無(wú)法，特別適用于無(wú)法建立微波中繼站的地區(qū)，例如海島之間或需跨越湖泊、沙建立微波中繼站的地區(qū)，例如海島之間或需跨越湖泊、沙漠、雪山等的地區(qū)。漠、雪山等的地區(qū)。(5) (5) 外層空間傳播外層空間傳播( (外大氣層及行星際空間電波傳播外大氣層及行星際空間電波傳播) )； 電電波傳播的空間主要是在外大氣層或行星際空間，并且是以波傳播的空間主要是在外大氣層或行星際空間，并且是以宇宙飛船、人造地球衛(wèi)星或星體為對(duì)象在地一空或空一宇宙飛船、人造地球衛(wèi)星或星體為對(duì)象在地一空或空一空之間傳播。主要應(yīng)用：衛(wèi)星通信、宇宙

10、通信及無(wú)線電探空之間傳播。主要應(yīng)用：衛(wèi)星通信、宇宙通信及無(wú)線電探測(cè)、遙控等業(yè)務(wù)。測(cè)、遙控等業(yè)務(wù)。 傳播的主要特點(diǎn)：傳播的主要特點(diǎn)： 因距離遠(yuǎn)，自由空間傳輸損耗大因距離遠(yuǎn)，自由空間傳輸損耗大 在地一空電路中要受對(duì)流層、電離層、地球磁場(chǎng)以及來(lái)自在地一空電路中要受對(duì)流層、電離層、地球磁場(chǎng)以及來(lái)自宇宙空間的各種輻射波和高速離子的影響，例如宇宙空間的各種輻射波和高速離子的影響，例如 10 GHZ 10 GHZ以上的電波大氣吸收和降雨衰減嚴(yán)重。以上的電波大氣吸收和降雨衰減嚴(yán)重。10 地面波傳播地面波傳播-無(wú)線電波無(wú)線電波沿地球表面沿地球表面的傳播方式。又稱繞射傳的傳播方式。又稱繞射傳播或地表面波傳播。播或

11、地表面波傳播。 因地面的電特性受天氣、氣象的影響較小，故傳播的信號(hào)較因地面的電特性受天氣、氣象的影響較小，故傳播的信號(hào)較穩(wěn)定。穩(wěn)定。 大地吸收和地面繞射損耗隨電磁波頻率的升高而急劇增加。大地吸收和地面繞射損耗隨電磁波頻率的升高而急劇增加。 地（水）下電波傳播地（水）下電波傳播-無(wú)線電波在地（水）下傳播的方式。無(wú)線電波在地（水）下傳播的方式。 傳播損耗隨電磁波頻率的升高而急劇增大。任何波段的電波傳播損耗隨電磁波頻率的升高而急劇增大。任何波段的電波，要在土壤中傳播幾十公里的距離都是不可能的。，要在土壤中傳播幾十公里的距離都是不可能的。 對(duì)流層電波傳播對(duì)流層電波傳播-無(wú)線電波在對(duì)流層中傳播的方式。無(wú)

12、線電波在對(duì)流層中傳播的方式。 視距傳播、散射傳播、繞射傳播視距傳播、散射傳播、繞射傳播11 地面視距傳播定義地面視距傳播定義 地面微波通信屬于視距傳播。地面微波通信屬于視距傳播。 視距傳播的主要特點(diǎn)是收發(fā)天線都在視距范圍內(nèi)。視距傳播的主要特點(diǎn)是收發(fā)天線都在視距范圍內(nèi)。 視距傳播要考慮大氣效應(yīng)和地面效應(yīng)。視距傳播要考慮大氣效應(yīng)和地面效應(yīng)。 視距和天線高度的關(guān)系由于地球是一個(gè)曲面，天線高度視距和天線高度的關(guān)系由于地球是一個(gè)曲面，天線高度h h1 1、h h2 2和視距和視距d d之間存在以下關(guān)系：之間存在以下關(guān)系： 其中其中h h1 1、h h2 2的單位是的單位是m m，d d的單位是的單位是k

13、mkm。 說(shuō)明：此公式?jīng)]有考慮大氣及地面對(duì)傳播的影響，所以只說(shuō)明：此公式?jīng)]有考慮大氣及地面對(duì)傳播的影響，所以只能用作大致的估計(jì)。能用作大致的估計(jì)。)2(57. 31hhd12三三. 無(wú)線電傳播方式無(wú)線電傳播方式 電離層電波傳播電離層電波傳播-無(wú)線電波經(jīng)電離層反射或散射后返回地面無(wú)線電波經(jīng)電離層反射或散射后返回地面到達(dá)接收點(diǎn)的傳播方式。到達(dá)接收點(diǎn)的傳播方式。 電離層反射傳播：長(zhǎng)波電離層反射傳播：長(zhǎng)波D D層反射、中波層反射、中波E E層反射、短波層反射、短波F F層反射層反射。 電離層散射傳播（超短波）電離層中不均勻體的散射傳播。電離層散射傳播（超短波）電離層中不均勻體的散射傳播。 地面地面電離

14、層波導(dǎo)電波傳播：無(wú)線電波在電離層的下邊緣和地電離層波導(dǎo)電波傳播：無(wú)線電波在電離層的下邊緣和地面所構(gòu)成的同心球殼形的波導(dǎo)內(nèi)反射傳播。面所構(gòu)成的同心球殼形的波導(dǎo)內(nèi)反射傳播。 磁層電波傳播：無(wú)線電波可以沿地球磁場(chǎng)的磁力線穿出電離層磁層電波傳播：無(wú)線電波可以沿地球磁場(chǎng)的磁力線穿出電離層傳播。傳播。 星際空間電波傳播：無(wú)線電波在大氣層以外的宇宙空間傳播。星際空間電波傳播：無(wú)線電波在大氣層以外的宇宙空間傳播。地波傳播地波傳播視距傳播視距傳播天波傳播天波傳播星際空間電波傳播星際空間電波傳播1314TransmitterReceiverEarth Sky waveGround wave對(duì)流層對(duì)流層(0 - 1

15、2 km)同溫層同溫層(12 - 50 km)中間層中間層(50 - 80 km)電離層電離層 (80 - 720 km)14無(wú)線電波的傳播方式無(wú)線電波的傳播方式 無(wú)線電波從發(fā)射臺(tái)的天線上發(fā)射出來(lái)，通過(guò)如圖無(wú)線電波從發(fā)射臺(tái)的天線上發(fā)射出來(lái)，通過(guò)如圖1 1所所示的三種途徑傳播出去：直接傳播到接收天線上的無(wú)線示的三種途徑傳播出去：直接傳播到接收天線上的無(wú)線電波，叫做直接輻射波。通過(guò)地面反射后傳播到接收天電波，叫做直接輻射波。通過(guò)地面反射后傳播到接收天線上，稱為地面反射波。由天空的線上，稱為地面反射波。由天空的“電離層電離層”反射回來(lái)反射回來(lái)到達(dá)接收天線，叫天波。到達(dá)接收天線，叫天波。 直接輻射波和

16、地面反射波合起來(lái)稱為地波。地波在傳直接輻射波和地面反射波合起來(lái)稱為地波。地波在傳播的過(guò)程中，受到地面吸收損耗的影響，其強(qiáng)度隨著距離播的過(guò)程中，受到地面吸收損耗的影響，其強(qiáng)度隨著距離的增加而逐漸減弱。頻率越高（即波長(zhǎng)越短）損耗越大，的增加而逐漸減弱。頻率越高（即波長(zhǎng)越短）損耗越大，衰減也越快。衰減也越快。圖11516發(fā)射臺(tái)天線發(fā)射臺(tái)天線地面發(fā)射波地面發(fā)射波直接波天波天波電離層電離層大大 地地+=地波地波什么是電離層什么是電離層 在離地球表面在離地球表面7070到到300300公里的高空，存在著一個(gè)天然公里的高空，存在著一個(gè)天然的的“反射層反射層”。這里空氣稀薄，氣體分子被太陽(yáng)輻射的紫。這里空氣稀

17、薄，氣體分子被太陽(yáng)輻射的紫外線和外線和X X射線電離，形成自由電子和離子，它們像云層一射線電離，形成自由電子和離子，它們像云層一樣籠罩著大地，這就是樣籠罩著大地，這就是“電離層電離層”。 電離層還可以分開(kāi)成幾層，圖電離層還可以分開(kāi)成幾層，圖2 2是電離層的分層情況，是電離層的分層情況，自下而上稱為自下而上稱為D D層、層、E E層、層、F F層。層。F F層在白天又可分為層在白天又可分為F1F1、F2F2兩層。在夜晚，兩層。在夜晚，D D層消失，層消失，E E層的密度也降低，而層的密度也降低，而F1F1和和F2F2層層合并成合并成F F層。層。F2F2層電子密度最大，層電子密度最大，F(xiàn)1F1層

18、、層、E E層、層、D D層電子密層電子密度依此減小。度依此減小。1718F層層大 地白白 天天晚晚 上上F層（層（F2） （F1）E層層D層層E層層300km200km夜間密度降低100km 70km圖圖2 2 電離層的分層情況電離層的分層情況圖3 各波段范圍內(nèi)的無(wú)線電波受電離層的影響也不一樣，各波段范圍內(nèi)的無(wú)線電波受電離層的影響也不一樣，見(jiàn)圖見(jiàn)圖3 3。長(zhǎng)波段無(wú)線電波到達(dá)。長(zhǎng)波段無(wú)線電波到達(dá)D D層就被反射回來(lái)；中波到達(dá)層就被反射回來(lái)；中波到達(dá)E E層就會(huì)被反射回來(lái)；而短波無(wú)線電波可以穿過(guò)層就會(huì)被反射回來(lái)；而短波無(wú)線電波可以穿過(guò)D D層、層、E E層，層，然后由然后由F F層反射回來(lái)。層反

19、射回來(lái)。 中波（中波（MFMF）的傳播）的傳播 波長(zhǎng)從波長(zhǎng)從10001000米到米到100100米（頻率米（頻率300300- -30003000千赫）的無(wú)線千赫）的無(wú)線電波稱為中波。中波波段是國(guó)內(nèi)廣播用的主要波段。在白電波稱為中波。中波波段是國(guó)內(nèi)廣播用的主要波段。在白天，由于電離層天，由于電離層D D層的強(qiáng)烈吸收作用，中波經(jīng)過(guò)層的強(qiáng)烈吸收作用，中波經(jīng)過(guò)D D層時(shí)損耗層時(shí)損耗很大，不可能由電離層反射傳播而主要靠地波傳播。到了很大，不可能由電離層反射傳播而主要靠地波傳播。到了晚上晚上D D層消失，中波可以經(jīng)由層消失，中波可以經(jīng)由E E層反射傳播到比較遠(yuǎn)些的地層反射傳播到比較遠(yuǎn)些的地方去。所以晚上

20、可以收聽(tīng)到遠(yuǎn)處外地的中波廣播電臺(tái)，而方去。所以晚上可以收聽(tīng)到遠(yuǎn)處外地的中波廣播電臺(tái)，而白天只能收聽(tīng)到本地或鄰近省市的廣播電臺(tái)。白天只能收聽(tīng)到本地或鄰近省市的廣播電臺(tái)。1920大大 地地E層F層D層VHF UHFHF MFLF圖圖3 3圖圖4 4 無(wú)線電波反射無(wú)線電波反射 所以晚上可以收聽(tīng)到所以晚上可以收聽(tīng)到遠(yuǎn)處外地的中波廣播電臺(tái)，遠(yuǎn)處外地的中波廣播電臺(tái)，而白天只能收聽(tīng)到本地或而白天只能收聽(tīng)到本地或鄰近省市的廣播電臺(tái)。鄰近省市的廣播電臺(tái)。短波（短波（HFHF）的傳播）的傳播 波長(zhǎng)從波長(zhǎng)從100100米到米到1010米（頻率米（頻率3 3- -3030兆赫）的兆赫）的無(wú)線電波稱為短波。短無(wú)線電波稱

21、為短波。短波碰到波碰到F F層就會(huì)被反射層就會(huì)被反射回來(lái)。回來(lái)。電離層電離層2122 信道影響的物理描述信道影響的物理描述直射直射反射反射繞射繞射散射散射移動(dòng)移動(dòng)形成多徑效應(yīng)及時(shí)延擴(kuò)展形成多徑效應(yīng)及時(shí)延擴(kuò)展使信號(hào)波形產(chǎn)生失真，使信號(hào)波形產(chǎn)生失真，場(chǎng)強(qiáng)產(chǎn)生衰落場(chǎng)強(qiáng)產(chǎn)生衰落形成時(shí)變效應(yīng)及多普勒擴(kuò)展形成時(shí)變效應(yīng)及多普勒擴(kuò)展使信道參數(shù)產(chǎn)生變化使信道參數(shù)產(chǎn)生變化23無(wú)線電傳播方式無(wú)線電傳播方式 直射：自由空間傳播直射：自由空間傳播 反射：當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，發(fā)生反反射：當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，發(fā)生反射。反射發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。射。反射發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面

22、。 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。緣阻擋時(shí)，發(fā)生繞射。 散射：當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體、散射：當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)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)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(shù)葉、街道標(biāo)志和燈柱等。物體，如：樹(shù)葉、街道標(biāo)志和燈柱等。散射反射繞射直射24 多普勒頻移多普勒頻移u原因：移動(dòng)提在原因：移動(dòng)提在x x軸上以速度軸上以速度V V移動(dòng)時(shí)會(huì)引起多

23、普勒（移動(dòng)時(shí)會(huì)引起多普勒（DopplerDoppler）頻率漂移）頻率漂移 多普勒頻移多普勒頻移f fd d = / Cos = / Cos 移動(dòng)速度、移動(dòng)速度、波長(zhǎng)、波長(zhǎng)、入射波與移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)方向之間的入射波與移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)方向之間的夾角夾角u多普勒頻移與移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的方向有關(guān)、速度以及無(wú)線電波多普勒頻移與移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的方向有關(guān)、速度以及無(wú)線電波入射方向之間的夾角有關(guān)。入射方向之間的夾角有關(guān)。u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（接受若移動(dòng)臺(tái)朝向入射波方向運(yùn)動(dòng)，則多普勒頻移為正（接受信號(hào)、頻率上升）；反之若移動(dòng)臺(tái)背向入射波方向，則多信號(hào)、頻率上升）；反之若移動(dòng)臺(tái)背向入射波方向，則多普勒頻移為

24、負(fù)（接受信號(hào)頻率下降）普勒頻移為負(fù)（接受信號(hào)頻率下降）u信號(hào)經(jīng)過(guò)不同方向傳播，其多徑分量造成接收機(jī)信號(hào)的多信號(hào)經(jīng)過(guò)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)帶寬普勒擴(kuò)散，因而增加了信號(hào)帶寬25中波中波 頻率頻率f f：0.3 0.3 3 MHz 3 MHz 波長(zhǎng)波長(zhǎng) ：1000 1000 100m 100m 主要沿地（海平面）繞射主要沿地（海平面）繞射 又稱地波（又稱地波（Ground WaveGround Wave）25短波短波頻率頻率f f：3 3 30 MHz30 MHz波長(zhǎng)波長(zhǎng) ：100 100 10m10m 電離層反射為主電離層反射為主 又稱天波（又稱天波（S

25、ky WaveSky Wave）26超短波超短波 V V波段：波段： 頻率頻率f f ：30 30 300 MHz 300 MHz 波長(zhǎng)波長(zhǎng) ：10 10 1m 1m U U波段：波段： 頻率頻率f f ：300 300 3000 MHz 3000 MHz 波長(zhǎng)波長(zhǎng) ：1 1 0.1m 0.1m2627移動(dòng)通信移動(dòng)通信主要工作頻段主要工作頻段：1 1、此頻段適合于移動(dòng)通信：電波不能傳得太遠(yuǎn)，、此頻段適合于移動(dòng)通信：電波不能傳得太遠(yuǎn)，VHFVHFUHFUHF為視距傳播、且有一定的繞射能力（市區(qū)建為視距傳播、且有一定的繞射能力（市區(qū)建筑物遮擋）。筑物遮擋）。2 2、天線尺寸：天線的幾何尺寸與工作波

26、長(zhǎng)、天線尺寸：天線的幾何尺寸與工作波長(zhǎng)要相近。要相近。/4/4天線：天線：900MHz900MHz為為8cm8cm（C/fC/f）3 3、抗干擾問(wèn)題：、抗干擾問(wèn)題：f f提高提高外界干擾下降外界干擾下降272828北京郵電大學(xué)培訓(xùn)中心 http:/28MHz10204060100200400600 10002000-100102030405060N=10log(Ta/To)超過(guò)超過(guò)KT0Bi的的dB數(shù)數(shù)310310231033104310531063107Ta/K0人為噪聲的功率和頻率的關(guān)系人為噪聲的功率和頻率的關(guān)系城市人為噪聲郊區(qū)人為噪聲銀河噪聲典型接收機(jī)內(nèi)部噪聲大氣噪聲太陽(yáng)噪聲f29超短波

27、傳播的特點(diǎn)超短波傳播的特點(diǎn) 主要傳播方式由直線、繞射、反射、散射等構(gòu)主要傳播方式由直線、繞射、反射、散射等構(gòu)成，因?yàn)槭艿匦?、建筑物、?shù)木、移動(dòng)車輛的影響成，因?yàn)槭艿匦?、建筑物、?shù)木、移動(dòng)車輛的影響較大，因此比較復(fù)雜，由三大部分的損耗和衰落組較大，因此比較復(fù)雜，由三大部分的損耗和衰落組成。成。2930 目錄內(nèi)容無(wú)線電波及其波段1無(wú)線電傳播方式2無(wú)線電通信的信道3無(wú)線信道的傳輸特性431三三. .無(wú)線電通信的信道無(wú)線電通信的信道 信道信道-指?jìng)鬏斝畔⒌拿劫|(zhì)或通道。僅指?jìng)鬏斆劫|(zhì)而言的指?jìng)鬏斝畔⒌拿劫|(zhì)或通道。僅指?jìng)鬏斆劫|(zhì)而言的信道稱為狹義信道。信道稱為狹義信道。 性質(zhì)性質(zhì)-各種信道的共性。各種信道的共

28、性。 所有信道均具有輸入端；所有信道均具有輸入端； 所有信道均具有輸出端；所有信道均具有輸出端； 即使信道輸入端無(wú)信號(hào)輸入，在輸出端也存在著噪聲輸出；即使信道輸入端無(wú)信號(hào)輸入，在輸出端也存在著噪聲輸出； 信號(hào)在傳輸過(guò)程中均遭受衰減和延時(shí)，或其它影響；信號(hào)在傳輸過(guò)程中均遭受衰減和延時(shí)，或其它影響； 絕大多數(shù)信道是線性的，滿足疊加原理。絕大多數(shù)信道是線性的，滿足疊加原理。信道的定義信道的定義32 無(wú)線電通信的信道 理想無(wú)線信道？非理想無(wú)線信道？理想無(wú)線信道？非理想無(wú)線信道？理想：無(wú)阻擋、無(wú)衰落、無(wú)時(shí)變、無(wú)干擾，自由空間傳播。理想：無(wú)阻擋、無(wú)衰落、無(wú)時(shí)變、無(wú)干擾，自由空間傳播。 固定無(wú)線信道？移動(dòng)無(wú)

29、線信道？固定無(wú)線信道？移動(dòng)無(wú)線信道？ 視距無(wú)線信道？非視距無(wú)線信道？視距無(wú)線信道？非視距無(wú)線信道？視距，如：地面視距、衛(wèi)星。視距，如：地面視距、衛(wèi)星。非視距，如：地面繞射、對(duì)流層散射、電離層折射。非視距，如：地面繞射、對(duì)流層散射、電離層折射。 有干擾無(wú)線信道？無(wú)干擾無(wú)線信道？有干擾無(wú)線信道？無(wú)干擾無(wú)線信道？干擾，如：系統(tǒng)內(nèi)部的干擾、系統(tǒng)外部的非敵意干擾、干擾，如：系統(tǒng)內(nèi)部的干擾、系統(tǒng)外部的非敵意干擾、敵意干擾。敵意干擾。無(wú)線信道的分無(wú)線信道的分類類33 無(wú)線信道的指標(biāo)無(wú)線信道的指標(biāo) 傳播衰減傳播衰減衰減的衰減的平均值平均值衰減的最大值衰減的最大值衰減的統(tǒng)計(jì)特性衰減的統(tǒng)計(jì)特性 傳播時(shí)延傳播時(shí)延時(shí)

30、延的平均值時(shí)延的平均值時(shí)延的最大值時(shí)延的最大值時(shí)延的統(tǒng)計(jì)特性時(shí)延的統(tǒng)計(jì)特性 時(shí)延擴(kuò)展時(shí)延擴(kuò)展對(duì)信道色散效應(yīng)的描述對(duì)信道色散效應(yīng)的描述多普勒擴(kuò)展多普勒擴(kuò)展對(duì)信道時(shí)變效應(yīng)的描述對(duì)信道時(shí)變效應(yīng)的描述干擾干擾干擾的性質(zhì)干擾的性質(zhì)干擾的強(qiáng)度干擾的強(qiáng)度34無(wú)線信道的物理過(guò)程無(wú)線信道的物理過(guò)程散射體天線無(wú)線發(fā)地面障礙物繞射直射反射干擾散射移動(dòng)熱噪聲無(wú)線收天線35 無(wú)線電通信的信道 信道的干擾信道的干擾 干擾機(jī)理干擾機(jī)理: :熱噪聲熱噪聲內(nèi)干擾內(nèi)干擾外干擾外干擾有意干擾有意干擾使信號(hào)波形產(chǎn)生污染，使信號(hào)波形產(chǎn)生污染，降低有效的信噪比降低有效的信噪比36四四.無(wú)線信道的傳輸特性無(wú)線信道的傳輸特性衰落類型衰落類型

31、 大尺度衰落大尺度衰落 傳輸損耗（自由空間的傳播損耗）傳輸損耗（自由空間的傳播損耗） 陰影衰落陰影衰落 小尺度衰落小尺度衰落 頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落 時(shí)間選擇性衰落時(shí)間選擇性衰落 空間選擇性衰落空間選擇性衰落37兩種衰落分析兩種衰落分析 陰影效應(yīng)陰影效應(yīng)長(zhǎng)期慢衰落（宏觀中值變化）長(zhǎng)期慢衰落（宏觀中值變化） 多徑傳播多徑傳播短期快衰落（微觀）短期快衰落（微觀）3738移動(dòng)無(wú)線傳播面臨的是隨時(shí)變化的、復(fù)雜的環(huán)境。移動(dòng)無(wú)線傳播面臨的是隨時(shí)變化的、復(fù)雜的環(huán)境。 首先，傳播環(huán)境十分復(fù)雜，傳播機(jī)理多種多樣。幾乎包首先，傳播環(huán)境十分復(fù)雜，傳播機(jī)理多種多樣。幾乎包括了電波傳播的所有過(guò)程括了電波傳播的所有

32、過(guò)程 如：直射、繞射、反射、散射。如：直射、繞射、反射、散射。其次，由于用戶臺(tái)的移動(dòng)性，傳播參數(shù)隨時(shí)變化，引起接收其次，由于用戶臺(tái)的移動(dòng)性，傳播參數(shù)隨時(shí)變化，引起接收?qǐng)鰪?qiáng)的場(chǎng)強(qiáng)的 快速波動(dòng)?？焖俨▌?dòng)。為此，提出大尺度傳播模型和小尺度傳播模型為此，提出大尺度傳播模型和小尺度傳播模型大尺度衰落：大范圍移動(dòng)引起的平均衰落大尺度衰落：大范圍移動(dòng)引起的平均衰落小尺度衰落：位置微小變化引起的短時(shí)衰落小尺度衰落：位置微小變化引起的短時(shí)衰落 信道衰落特性與位置、頻率、移動(dòng)速度等因素有密切關(guān)系信道衰落特性與位置、頻率、移動(dòng)速度等因素有密切關(guān)系多傳播路徑導(dǎo)致多傳播路徑導(dǎo)致頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落 相對(duì)移動(dòng)導(dǎo)致

33、衰落呈時(shí)變特性相對(duì)移動(dòng)導(dǎo)致衰落呈時(shí)變特性3839 信道衰落的分類信道衰落的分類 平坦衰落與頻率選擇性衰落（靜態(tài)特性）平坦衰落與頻率選擇性衰落（靜態(tài)特性） 平坦衰落：信平坦衰落：信道相關(guān)帶寬道相關(guān)帶寬 信號(hào)帶寬信號(hào)帶寬 頻率選擇性衰落：信道相關(guān)帶寬頻率選擇性衰落：信道相關(guān)帶寬 碼元速率碼元速率 慢衰落：信道衰落率慢衰落：信道衰落率 碼碼元速率元速率 衰落信道分類衰落信道分類 大尺度衰落大尺度衰落小尺度衰落小尺度衰落 對(duì)距離的對(duì)距離的 平均衰落平均衰落 變化的變化的 平均衰落平均衰落 信號(hào)的信號(hào)的 時(shí)延擴(kuò)展時(shí)延擴(kuò)展 信道的信道的 時(shí)變性時(shí)變性 頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落; ;平坦衰落平坦衰落,

34、,快衰落快衰落, , 慢衰落慢衰落 3940衰落信道的分類衰落信道的分類 基于多徑時(shí)延擴(kuò)散基于多徑時(shí)延擴(kuò)散 平衰落平衰落1.1.信號(hào)帶寬信號(hào)帶寬 相干帶寬相干帶寬2.2.時(shí)延擴(kuò)散時(shí)延擴(kuò)散 相干帶寬相干帶寬2.2.時(shí)延擴(kuò)散時(shí)延擴(kuò)散 符號(hào)周期符號(hào)周期4041基于多普勒擴(kuò)散基于多普勒擴(kuò)散快衰落快衰落1.1.多普勒頻移大多普勒頻移大2.2.相干時(shí)間相干時(shí)間 符號(hào)周期符號(hào)周期3.3.信道變化慢于基帶信號(hào)的變化信道變化慢于基帶信號(hào)的變化4142、陰影衰落傳播的基本特性陰影衰落傳播的基本特性 定義：陰影衰落是長(zhǎng)期衰落（大尺度衰落）。定義：陰影衰落是長(zhǎng)期衰落（大尺度衰落）。 是移動(dòng)無(wú)線通信信道傳播環(huán)境中的地形

35、起伏、建筑物是移動(dòng)無(wú)線通信信道傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其他障礙物對(duì)電波傳播路徑的阻擋而形成的電磁場(chǎng)陰影及其他障礙物對(duì)電波傳播路徑的阻擋而形成的電磁場(chǎng)陰影效應(yīng)。效應(yīng)。 陰影衰落的信號(hào)電平起伏是相對(duì)緩慢的，又稱慢衰落。陰影衰落的信號(hào)電平起伏是相對(duì)緩慢的，又稱慢衰落。4243特點(diǎn)：特點(diǎn)： 衰落和無(wú)線電傳播地形和地物的分布、高度有關(guān)。衰落和無(wú)線電傳播地形和地物的分布、高度有關(guān)。 慢衰落慢衰落 滿足高斯分布（正態(tài)分布）滿足高斯分布（正態(tài)分布）4344. .多徑衰落的基本特性多徑衰落的基本特性 移動(dòng)無(wú)線信道是彌散信道。移動(dòng)無(wú)線信道是彌散信道。 電波通過(guò)移動(dòng)無(wú)線信道后，信電波通過(guò)移動(dòng)無(wú)線信道后，信號(hào)在

36、時(shí)域上或在頻域上都會(huì)產(chǎn)生彌散，使本來(lái)分開(kāi)的波形資號(hào)在時(shí)域上或在頻域上都會(huì)產(chǎn)生彌散，使本來(lái)分開(kāi)的波形資時(shí)間上或在頻譜上產(chǎn)生交疊，產(chǎn)生衰落失真。時(shí)間上或在頻譜上產(chǎn)生交疊，產(chǎn)生衰落失真。 快衰落滿足瑞利分布快衰落滿足瑞利分布 多徑效應(yīng)在時(shí)域上引起信號(hào)的時(shí)延擴(kuò)展。多徑效應(yīng)在時(shí)域上引起信號(hào)的時(shí)延擴(kuò)展。 多普勒效應(yīng)在頻率上引起頻譜擴(kuò)展。多普勒效應(yīng)在頻率上引起頻譜擴(kuò)展。4445四四.無(wú)線信道的傳輸特性無(wú)線信道的傳輸特性（1 1）大尺度衰落）大尺度衰落 自由空間傳輸損耗自由空間傳輸損耗L Lbfbf：假設(shè)球面電波在自由空間內(nèi)傳：假設(shè)球面電波在自由空間內(nèi)傳播，隨著傳播距離的增加，能量自然擴(kuò)散所引起的。播，隨著傳

37、播距離的增加，能量自然擴(kuò)散所引起的。自由空間傳輸損耗自由空間傳輸損耗L Lbfbf接收機(jī)饋饋線線PrGr發(fā)射機(jī)饋饋線線PtGt總傳輸損耗總傳輸損耗L L系統(tǒng)傳輸損耗Ls無(wú)方向性天線無(wú)方向性天線基本傳輸損耗Lb46 大尺度衰落大尺度衰落 陰影衰落：由于電波傳播路徑上會(huì)遇到建筑物和樹(shù)木等陰影衰落：由于電波傳播路徑上會(huì)遇到建筑物和樹(shù)木等障礙物阻擋，在阻擋后面，會(huì)形成電波的陰影區(qū)，陰影區(qū)障礙物阻擋，在阻擋后面，會(huì)形成電波的陰影區(qū)，陰影區(qū)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)較弱，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)穿過(guò)陰影區(qū)時(shí)，就會(huì)造成接收的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)較弱，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)穿過(guò)陰影區(qū)時(shí)，就會(huì)造成接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)中值的緩慢變化，這種現(xiàn)象稱為陰影效應(yīng)。信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)中值的緩慢變化

38、，這種現(xiàn)象稱為陰影效應(yīng)。 移動(dòng)臺(tái)在運(yùn)動(dòng)中通過(guò)不同障礙物的陰影區(qū)時(shí)，就構(gòu)移動(dòng)臺(tái)在運(yùn)動(dòng)中通過(guò)不同障礙物的陰影區(qū)時(shí)，就構(gòu)成接收天線處場(chǎng)強(qiáng)中值的變化，從而引起的衰落為陰影衰成接收天線處場(chǎng)強(qiáng)中值的變化，從而引起的衰落為陰影衰落（亦稱慢衰落）。落（亦稱慢衰落）。 特點(diǎn)：與傳播地形和地物分布以及建筑物高度有關(guān)特點(diǎn)：與傳播地形和地物分布以及建筑物高度有關(guān)47（2 2）小尺度衰落）小尺度衰落u 多徑效應(yīng)多徑效應(yīng)-移動(dòng)臺(tái)天線接收的信號(hào)不是來(lái)自單一路徑移動(dòng)臺(tái)天線接收的信號(hào)不是來(lái)自單一路徑，而是來(lái)自許多路徑的眾多反射波的合成，這種現(xiàn)象稱作，而是來(lái)自許多路徑的眾多反射波的合成，這種現(xiàn)象稱作多徑效應(yīng)。多徑效應(yīng)。u 多普勒

39、效應(yīng)多普勒效應(yīng)u 時(shí)間選擇性衰落時(shí)間選擇性衰落-是指快速移動(dòng)在頻域上產(chǎn)生多普勒是指快速移動(dòng)在頻域上產(chǎn)生多普勒效應(yīng)而引起頻率擴(kuò)散，信道成為時(shí)變信道。效應(yīng)而引起頻率擴(kuò)散，信道成為時(shí)變信道。u 空間選擇性衰落空間選擇性衰落-是指不同的地點(diǎn)、不同的傳輸路徑是指不同的地點(diǎn)、不同的傳輸路徑衰落特性不一樣，它是由于開(kāi)放型的時(shí)變信道使天線的點(diǎn)衰落特性不一樣，它是由于開(kāi)放型的時(shí)變信道使天線的點(diǎn)波束產(chǎn)生了擴(kuò)散而引起了空間選擇性衰落。波束產(chǎn)生了擴(kuò)散而引起了空間選擇性衰落。u 頻率選擇性擴(kuò)散頻率選擇性擴(kuò)散-是指不同的頻率衰落特性不一樣，是指不同的頻率衰落特性不一樣，引起時(shí)延擴(kuò)散，信道在時(shí)域的時(shí)延擴(kuò)散而引起了在頻域的引

40、起時(shí)延擴(kuò)散，信道在時(shí)域的時(shí)延擴(kuò)散而引起了在頻域的選擇性衰落。選擇性衰落。48（3 3）多徑衰落）多徑衰落-由于電波通過(guò)各個(gè)路徑的距離不同，各條由于電波通過(guò)各個(gè)路徑的距離不同，各條路徑來(lái)的反射波到達(dá)時(shí)間不同、相位也不同，在接收端不路徑來(lái)的反射波到達(dá)時(shí)間不同、相位也不同，在接收端不同相位的多個(gè)信號(hào)的疊加，接收信號(hào)幅度急劇變化產(chǎn)生多同相位的多個(gè)信號(hào)的疊加，接收信號(hào)幅度急劇變化產(chǎn)生多徑衰落。徑衰落。49 小尺度衰落小尺度衰落 快衰落快衰落-瞬時(shí)信號(hào)幅度在短期內(nèi)的起伏。瞬時(shí)信號(hào)幅度在短期內(nèi)的起伏。 慢衰落慢衰落-短期信號(hào)電平中值在長(zhǎng)期內(nèi)的起伏。短期信號(hào)電平中值在長(zhǎng)期內(nèi)的起伏。 快衰落和慢衰落不是兩個(gè)獨(dú)立

41、的衰落，快衰落反映的快衰落和慢衰落不是兩個(gè)獨(dú)立的衰落，快衰落反映的是瞬時(shí)值，慢衰落反映的是瞬時(shí)值加權(quán)后的中值。是瞬時(shí)值，慢衰落反映的是瞬時(shí)值加權(quán)后的中值。 小范圍衰落是多徑傳播和多普勒頻移兩者作用的結(jié)果。由小范圍衰落是多徑傳播和多普勒頻移兩者作用的結(jié)果。由于被發(fā)送信號(hào)在遇到信箱、樹(shù)木和正在移動(dòng)的車輛時(shí)導(dǎo)致于被發(fā)送信號(hào)在遇到信箱、樹(shù)木和正在移動(dòng)的車輛時(shí)導(dǎo)致反射、衍射和局部散射，而通過(guò)不同的路徑到達(dá)接收機(jī)，反射、衍射和局部散射，而通過(guò)不同的路徑到達(dá)接收機(jī)，所以會(huì)發(fā)生多徑衰落。所以會(huì)發(fā)生多徑衰落。50 （4 4）噪聲）噪聲自然噪聲自然噪聲-自然界存在的各種電磁源。自然界存在的各種電磁源。 大氣噪聲大

42、氣噪聲-稱天電干擾，源于雷電輻射。稱天電干擾，源于雷電輻射。 對(duì)流層噪聲對(duì)流層噪聲-大氣中的氧分子和水汽分子吸收電磁波能大氣中的氧分子和水汽分子吸收電磁波能量后再發(fā)射。量后再發(fā)射。 電離層噪聲電離層噪聲-電離層溫度不是絕對(duì)零度，有吸收作用，電離層溫度不是絕對(duì)零度，有吸收作用，所以會(huì)產(chǎn)生噪聲。所以會(huì)產(chǎn)生噪聲。 地面噪聲地面噪聲-地球與其它星體一樣，總是處于既吸收能量地球與其它星體一樣，總是處于既吸收能量又輻射能量的狀態(tài)中。又輻射能量的狀態(tài)中。 宇宙噪聲宇宙噪聲-宇宙間的射電源所輻射的電磁波傳到地面形宇宙間的射電源所輻射的電磁波傳到地面形成噪聲。成噪聲。人為噪聲人為噪聲 通信電子干擾通信電子干擾

43、電力干擾電力干擾 工業(yè)電氣干擾工業(yè)電氣干擾 工業(yè)點(diǎn)火系統(tǒng)工業(yè)點(diǎn)火系統(tǒng)干擾干擾51 （5 5）均衡、分集和信道編碼）均衡、分集和信道編碼 1 1）. .均衡：對(duì)移動(dòng)信道特性進(jìn)行均衡，矯正信道傳輸函均衡：對(duì)移動(dòng)信道特性進(jìn)行均衡，矯正信道傳輸函數(shù)，使其滿足無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件。數(shù)，使其滿足無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件。 頻域均衡：校正幅頻特性和群延時(shí)，模擬通信頻域均衡：校正幅頻特性和群延時(shí)，模擬通信 時(shí)域均衡：使沖擊響應(yīng)無(wú)碼間串?dāng)_，數(shù)字通信時(shí)域均衡：使沖擊響應(yīng)無(wú)碼間串?dāng)_，數(shù)字通信 作用：利用信道均衡器使總得脈沖響應(yīng)函數(shù)接近理作用：利用信道均衡器使總得脈沖響應(yīng)函數(shù)接近理想狀態(tài)，消除非理想信道引起的碼間串?dāng)_。想狀態(tài)，消除非

44、理想信道引起的碼間串?dāng)_。 實(shí)現(xiàn)方法：橫向?yàn)V波器，調(diào)節(jié)加權(quán)系數(shù)，使其它時(shí)刻的實(shí)現(xiàn)方法：橫向?yàn)V波器，調(diào)節(jié)加權(quán)系數(shù)，使其它時(shí)刻的信號(hào)在分析時(shí)刻為零信號(hào)在分析時(shí)刻為零 均衡準(zhǔn)則：均衡準(zhǔn)則： 最小峰值失真準(zhǔn)則，使干擾的峰值最小最小峰值失真準(zhǔn)則，使干擾的峰值最小 最小均方誤差準(zhǔn)則，最小均方誤差準(zhǔn)則，估估值的誤差均值的誤差均方方值最小值最小52 2 2）. .分集：多路不相關(guān)的衰落路徑傳送相同的分集：多路不相關(guān)的衰落路徑傳送相同的信號(hào)并合并。對(duì)抗多徑信道造成的衰落和延時(shí)信號(hào)并合并。對(duì)抗多徑信道造成的衰落和延時(shí)串?dāng)_。串?dāng)_。空間分集技術(shù)：用空間分集技術(shù)：用2 2個(gè)以上的天線收同一信號(hào)個(gè)以上的天線收同一信號(hào)頻率分

45、集技術(shù)：用頻率分集技術(shù)：用2 2個(gè)以上的載波頻率傳輸個(gè)以上的載波頻率傳輸時(shí)間分集技術(shù)：在不同時(shí)間接收同一個(gè)信號(hào)時(shí)間分集技術(shù)：在不同時(shí)間接收同一個(gè)信號(hào)極化分集：接收垂直和水平極化信號(hào)極化分集：接收垂直和水平極化信號(hào)53 電磁輻射的電波傳播復(fù)習(xí)題電磁輻射的電波傳播復(fù)習(xí)題 1. 1. 什么是電磁波？什么是電磁波？ 周期性變化的電場(chǎng)在其臨近的區(qū)域要產(chǎn)生周期性變化的磁周期性變化的電場(chǎng)在其臨近的區(qū)域要產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，同樣這些周期性變化的磁場(chǎng)又在其臨近的區(qū)域產(chǎn)生周場(chǎng)，同樣這些周期性變化的磁場(chǎng)又在其臨近的區(qū)域產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)。如此變化的電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交替產(chǎn)生，由期性變化的電場(chǎng)。如此變化的電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交

46、替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，就像水池中的水波紋一樣表現(xiàn)出波的近及遠(yuǎn)向周圍傳播，就像水池中的水波紋一樣表現(xiàn)出波的特性，這就是電磁波。電磁波是我們?nèi)庋劭床灰?jiàn)、耳朵聽(tīng)特性，這就是電磁波。電磁波是我們?nèi)庋劭床灰?jiàn)、耳朵聽(tīng)不到，但的確存在，它可以通過(guò)儀器監(jiān)測(cè)到。不到，但的確存在，它可以通過(guò)儀器監(jiān)測(cè)到。 電磁波的兩相鄰波峰之間的距離稱為波長(zhǎng)，單位時(shí)間內(nèi)通電磁波的兩相鄰波峰之間的距離稱為波長(zhǎng)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一點(diǎn)的波峰數(shù)就稱為頻率。電磁波在自由空間的傳播過(guò)某一點(diǎn)的波峰數(shù)就稱為頻率。電磁波在自由空間的傳播速度速度, , 它等于光速為它等于光速為3 310108 8m/sm/s，電磁波的能量在傳播過(guò)，電磁波的能量

47、在傳播過(guò)程中，隨著距離增大，逐漸向外發(fā)散和衰減。程中，隨著距離增大，逐漸向外發(fā)散和衰減。 不同波長(zhǎng)的電磁波對(duì)應(yīng)不同的頻率和能量。依照波長(zhǎng)的長(zhǎng)不同波長(zhǎng)的電磁波對(duì)應(yīng)不同的頻率和能量。依照波長(zhǎng)的長(zhǎng)短以及波源的不同，電磁波譜可大致分為：無(wú)線電波、微短以及波源的不同，電磁波譜可大致分為：無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X X射線和射線和射線，在人們射線，在人們?nèi)粘Ｉ钪须姶挪o(wú)處不在。日常生活中電磁波無(wú)處不在。542. 2. 電磁波來(lái)自哪里？電磁波來(lái)自哪里？ 電磁波從來(lái)源上講，可以分為兩種類型：一是自然界產(chǎn)生電磁波從來(lái)源上講，可以分為兩種類型：一是自然界產(chǎn)生的電磁波；

48、二是人工產(chǎn)生的電磁波。的電磁波；二是人工產(chǎn)生的電磁波。 地球本身就是一個(gè)大磁場(chǎng)，自然界中的雷電、紫外線照射地球本身就是一個(gè)大磁場(chǎng)，自然界中的雷電、紫外線照射、地磁引力、地?zé)?，以及其它星球從外層空間產(chǎn)生電磁波、地磁引力、地?zé)幔约捌渌乔驈耐鈱涌臻g產(chǎn)生電磁波，這類電磁波稱為自然電磁波，其產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)人體，這類電磁波稱為自然電磁波，其產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)人體沒(méi)有多大的危害。人類利用電磁波工作的設(shè)施會(huì)向環(huán)境中沒(méi)有多大的危害。人類利用電磁波工作的設(shè)施會(huì)向環(huán)境中發(fā)射電磁波，稱為人工電磁波。讓我們來(lái)看看生活環(huán)境中發(fā)射電磁波，稱為人工電磁波。讓我們來(lái)看看生活環(huán)境中有哪些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生電磁波：（有哪些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生電

49、磁波：（1 1）通信設(shè)備）通信設(shè)備廣播電視臺(tái)廣播電視臺(tái)、雷達(dá)站、基站、微波站、雷達(dá)站、基站、微波站、WLANWLAN和手機(jī)等；（和手機(jī)等；（2 2）家用電）家用電器器電視、電冰箱、空調(diào)、微波爐、電熱毯、吸塵器、剃電視、電冰箱、空調(diào)、微波爐、電熱毯、吸塵器、剃須刀、電吹風(fēng)等；（須刀、電吹風(fēng)等；（3 3）辦公設(shè)備：電腦、復(fù)印機(jī)、電子）辦公設(shè)備：電腦、復(fù)印機(jī)、電子儀器等；（儀器等；（4 4）工業(yè)科研醫(yī)療設(shè)備；（）工業(yè)科研醫(yī)療設(shè)備；（5 5）電力設(shè)備：高壓）電力設(shè)備：高壓線、變電站；（線、變電站；（6 6）電氣化鐵道。）電氣化鐵道。 幾乎人們使用的每一件電子設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生電磁波，這些設(shè)幾乎人們使用的每一

50、件電子設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生電磁波，這些設(shè)備產(chǎn)生的電磁波具有不同的頻率和強(qiáng)度，但在標(biāo)準(zhǔn)限值范備產(chǎn)生的電磁波具有不同的頻率和強(qiáng)度，但在標(biāo)準(zhǔn)限值范圍內(nèi)，通常不會(huì)對(duì)人身體健康造成危害。圍內(nèi)，通常不會(huì)對(duì)人身體健康造成危害。553. 3. 什么是電磁輻射？什么是電磁輻射？ 電磁輻射的定義：是能量以電磁波的電磁輻射的定義：是能量以電磁波的形式在空間傳播的現(xiàn)象。電磁輻射在人們形式在空間傳播的現(xiàn)象。電磁輻射在人們?nèi)粘Ｉ钪衅毡榇嬖?，例如：廣播電視塔日常生活中普遍存在，例如：廣播電視塔在發(fā)射信號(hào)用于通信的過(guò)程中，會(huì)在周圍在發(fā)射信號(hào)用于通信的過(guò)程中，會(huì)在周圍產(chǎn)生電磁波，形成電磁輻射。但在絕大多產(chǎn)生電磁波，形成電磁輻射。但在

51、絕大多數(shù)情況下并不可怕，當(dāng)電磁輻射能量被控?cái)?shù)情況下并不可怕，當(dāng)電磁輻射能量被控制在一定限度內(nèi)時(shí)，它對(duì)人體、有機(jī)體及制在一定限度內(nèi)時(shí)，它對(duì)人體、有機(jī)體及其他生物體是無(wú)害的。我們所關(guān)心的電磁其他生物體是無(wú)害的。我們所關(guān)心的電磁輻射主要是指人工產(chǎn)生的電磁輻射，這種輻射主要是指人工產(chǎn)生的電磁輻射，這種電磁輻射過(guò)量可能會(huì)對(duì)環(huán)境或人體健康產(chǎn)電磁輻射過(guò)量可能會(huì)對(duì)環(huán)境或人體健康產(chǎn)生影響。生影響。56 4 4. . 電磁輻射對(duì)人體健康有什么影響？電磁輻射對(duì)人體健康有什么影響？電磁輻射對(duì)人體影響主要分為：熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和累積效應(yīng)。電磁輻射對(duì)人體影響主要分為：熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和累積效應(yīng)。（1 1）熱效應(yīng)：所謂熱效

52、應(yīng)是指電磁波照射到生物中，使生物體的溫）熱效應(yīng)：所謂熱效應(yīng)是指電磁波照射到生物中，使生物體的溫度升高從而促進(jìn)細(xì)胞的代謝水平，并由此引起生物體的各種生理和病度升高從而促進(jìn)細(xì)胞的代謝水平，并由此引起生物體的各種生理和病理變化過(guò)程。人體理變化過(guò)程。人體70%70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機(jī)體升溫，從而影響到體內(nèi)器官的正常工作。，引起機(jī)體升溫，從而影響到體內(nèi)器官的正常工作。國(guó)內(nèi)外研究證實(shí)，電磁輻射對(duì)人體的作用主要是熱效應(yīng)，危害主要出國(guó)內(nèi)外研究證實(shí)，電磁輻射對(duì)人體的作用主要是熱效應(yīng)，危害主要出現(xiàn)在射頻電磁場(chǎng)。當(dāng)射頻電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，才

53、能對(duì)人體發(fā)現(xiàn)在射頻電磁場(chǎng)。當(dāng)射頻電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，才能對(duì)人體發(fā)生作用。在射頻作用下，人體吸收電磁輻射能后，其能量便轉(zhuǎn)化為熱生作用。在射頻作用下，人體吸收電磁輻射能后，其能量便轉(zhuǎn)化為熱能。只有當(dāng)超過(guò)體溫調(diào)節(jié)能力時(shí)，使溫度平衡功能失調(diào)，引起體溫升能。只有當(dāng)超過(guò)體溫調(diào)節(jié)能力時(shí)，使溫度平衡功能失調(diào)，引起體溫升高，因而產(chǎn)生生理功能紊亂與病理變化等生物效應(yīng)。高，因而產(chǎn)生生理功能紊亂與病理變化等生物效應(yīng)。（2 2）非熱效應(yīng)：非熱效應(yīng)是指電磁場(chǎng)通過(guò)熱效應(yīng)以外的方式來(lái)改變）非熱效應(yīng)：非熱效應(yīng)是指電磁場(chǎng)通過(guò)熱效應(yīng)以外的方式來(lái)改變生物體生理、生化過(guò)程效應(yīng)。人體的器官和組織被低強(qiáng)度電磁波輻射生物體生理、生化過(guò)

54、程效應(yīng)。人體的器官和組織被低強(qiáng)度電磁波輻射后體溫并未明顯升高，但可能會(huì)影響了人體固有的微弱電磁場(chǎng)，使血后體溫并未明顯升高，但可能會(huì)影響了人體固有的微弱電磁場(chǎng)，使血液、淋巴液和細(xì)胞原生質(zhì)發(fā)生變化。（液、淋巴液和細(xì)胞原生質(zhì)發(fā)生變化。（3 3）累積效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱）累積效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后，對(duì)人體的傷害尚未來(lái)得及自我修復(fù)之前（通常所效應(yīng)作用于人體后，對(duì)人體的傷害尚未來(lái)得及自我修復(fù)之前（通常所說(shuō)的人體承受力說(shuō)的人體承受力內(nèi)抗力），再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度內(nèi)抗力），再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會(huì)發(fā)生累積，久之會(huì)成為永久性病態(tài)。就會(huì)發(fā)生累積，久之會(huì)成為永久性病態(tài)。電磁輻射

55、對(duì)人體的影響并不可拍，當(dāng)電磁輻射能量被控制在一定程度電磁輻射對(duì)人體的影響并不可拍，當(dāng)電磁輻射能量被控制在一定程度，它對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生危害。就像陽(yáng)光對(duì)人體影響一樣，烈日暴曬會(huì)灼，它對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生危害。就像陽(yáng)光對(duì)人體影響一樣，烈日暴曬會(huì)灼傷皮膚，人們對(duì)電磁輻射的承受力也有一個(gè)傷皮膚，人們對(duì)電磁輻射的承受力也有一個(gè)“度度”的問(wèn)題，這個(gè)度就是的問(wèn)題，這個(gè)度就是國(guó)家頒布的電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)限值。國(guó)家頒布的電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)限值。57移動(dòng)通信的定義與分類移動(dòng)通信的定義與分類一、移動(dòng)通信的定義一、移動(dòng)通信的定義 移動(dòng)通信涉及的范圍很廣，凡是固定點(diǎn)與移動(dòng)體，移動(dòng)通信涉及的范圍很廣，凡是固定點(diǎn)與移動(dòng)體，或是移動(dòng)體之間通過(guò)無(wú)線

56、電波進(jìn)行實(shí)時(shí)地直接的通信聯(lián)或是移動(dòng)體之間通過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行實(shí)時(shí)地直接的通信聯(lián)系，都屬于移動(dòng)通信范疇。系，都屬于移動(dòng)通信范疇。二、移動(dòng)通信的分類二、移動(dòng)通信的分類 1 1、按使用環(huán)境分類、按使用環(huán)境分類 （1 1）陸地移動(dòng)通信）陸地移動(dòng)通信 （2 2）海上移動(dòng)通信）海上移動(dòng)通信 （3 3）航空移動(dòng)通信）航空移動(dòng)通信 （4 4）特殊使用環(huán)境）特殊使用環(huán)境 地下隧道、礦井、水下潛艇、和太空船等地下隧道、礦井、水下潛艇、和太空船等5757 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述58 2 2、按服務(wù)對(duì)象分類、按服務(wù)對(duì)象分類 （1 1）公用移動(dòng)通信：面向社會(huì)各階層人士）公用移動(dòng)通信：面向社會(huì)各階層人士 （2 2）專用移動(dòng)

57、通信：為了保證某些特殊部門的通信所建）專用移動(dòng)通信：為了保證某些特殊部門的通信所建立的通信系統(tǒng)立的通信系統(tǒng) 3 3、按移動(dòng)通信設(shè)備分類、按移動(dòng)通信設(shè)備分類 （1 1）公用網(wǎng)）公用網(wǎng); ;蜂窩狀移動(dòng)電話、公用無(wú)繩電話、蜂窩狀移動(dòng)電話、公用無(wú)繩電話、 無(wú)線尋無(wú)線尋呼、移動(dòng)衛(wèi)星通信、移動(dòng)數(shù)據(jù)通信呼、移動(dòng)衛(wèi)星通信、移動(dòng)數(shù)據(jù)通信 （2 2）專用網(wǎng)）專用網(wǎng); ;專用調(diào)度電話：?jiǎn)涡诺?、多信道的自?dòng)撥專用調(diào)度電話：?jiǎn)涡诺馈⒍嘈诺赖淖詣?dòng)撥號(hào)移動(dòng)話系號(hào)移動(dòng)話系, ,集群調(diào)度電話：將各個(gè)部門所需的調(diào)度業(yè)務(wù)集群調(diào)度電話：將各個(gè)部門所需的調(diào)度業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃建設(shè)，集中管理。進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃建設(shè)，集中管理。5858對(duì)象對(duì)

58、象業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)環(huán)境環(huán)境信號(hào)信號(hào)區(qū)域區(qū)域無(wú)線通信分類無(wú)線通信分類電話網(wǎng)電話網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)方式方式多址多址專用、公用專用、公用軍用、民用軍用、民用大區(qū)、中區(qū)、小區(qū)大區(qū)、中區(qū)、小區(qū)模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字雙工雙工/單工單工半雙工半雙工中繼中繼TDMA FDMA CDMA OFDMA陸地、海上、航空陸地、海上、航空移動(dòng)通信的分類移動(dòng)通信的分類 按使用對(duì)象：民用、軍用；按使用對(duì)象：民用、軍用； 按使用環(huán)境：陸地、海上、空中；按使用環(huán)境：陸地、海上、空中； 按多址方式：按多址方式：FDMAFDMA、TDMATDMA、CDMACDMA； 按覆蓋范圍：寬域網(wǎng)、局域網(wǎng)；按覆蓋范圍：寬域網(wǎng)、局域網(wǎng)； 按業(yè)

59、務(wù)類型：電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)；按業(yè)務(wù)類型：電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)； 按工作方式：同頻單工、雙頻單工、雙頻雙工、半雙工；按工作方式：同頻單工、雙頻單工、雙頻雙工、半雙工； 按服務(wù)范圍：專用網(wǎng)、公用網(wǎng)；按服務(wù)范圍：專用網(wǎng)、公用網(wǎng)； 按信號(hào)形式：模擬網(wǎng)、數(shù)字網(wǎng)；按信號(hào)形式：模擬網(wǎng)、數(shù)字網(wǎng)； 60三、三、移動(dòng)通信移動(dòng)通信工作方式工作方式按通話狀態(tài)分類：按通話狀態(tài)分類：1 1、單工、單工 2 2、半雙工、半雙工 3 3、雙工、雙工 4 4 、準(zhǔn)雙工、準(zhǔn)雙工1 1、單工：收、發(fā)交替、單工：收、發(fā)交替 單頻單工：收發(fā)用一個(gè)頻率單頻單工：收發(fā)用一個(gè)頻率 雙頻單工：收發(fā)各用一個(gè)頻率雙頻單工：收發(fā)各用一

60、個(gè)頻率2 2、半雙工：一方雙工，另一方單工、半雙工：一方雙工，另一方單工 例如：調(diào)度車載臺(tái)例如：調(diào)度車載臺(tái) 調(diào)度（雙工）調(diào)度（雙工） 車載臺(tái)（單工）車載臺(tái)（單工）3 3、雙工：收發(fā)同時(shí)工作，必須雙頻。（最復(fù)雜）、雙工：收發(fā)同時(shí)工作，必須雙頻。（最復(fù)雜） 準(zhǔn)雙工：接收機(jī)總工作，發(fā)射機(jī)只在工作時(shí)才工作。準(zhǔn)雙工：接收機(jī)總工作，發(fā)射機(jī)只在工作時(shí)才工作。61上行/下行頻率上行/下行時(shí)間保護(hù)間隔下行上行下行時(shí)間頻率下行上行雙工濾波器保護(hù)帶v 用時(shí)間來(lái)分離接收和發(fā)送用時(shí)間來(lái)分離接收和發(fā)送信道，時(shí)間資源在兩個(gè)方信道，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行分配，基站和移向上進(jìn)行分配，基站和移動(dòng)臺(tái)之間須協(xié)同一致才能動(dòng)臺(tái)之間須協(xié)