下载文档原格式
无线电波传播原理1无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析1.1 电磁场与电磁波基础1820年奥斯特电磁1831年法拉第磁电产生产生变化的电场磁场变化的磁场电场激发?电磁场理论麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出了著名的电磁场理论（经典电磁场理论），指出变化电场和变化磁场形成了统一的电磁场，预言电磁场能以波动的形式在空间传播，称为电磁波；并得到电磁波在真空中传播的速度等于光速，从而断定光在本质上就是一种电磁波。
后来，赫兹用振荡电路产生了电磁波，使麦克斯韦的学说得到了实验证明，为电学和光学奠定了统一的基础。
因此，麦克斯韦的经典电磁场理论是人类对电磁规律的历史性总结，是19世纪物理学发展的最辉煌成就，是物理学发展史上一个重要的里程碑。
电磁波的诞生赫兹----德国物理学家赫兹对人类伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在，发现了光电效应。
1888年，成了近代科学史上的一座里程碑。
开创了无线电电子技术的新纪元。
赫兹用各种实验，证明了不仅电磁波的性质和光波相同，而且传播速度也相同，并可发生反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，即电磁波服从一般波动所具有的一切规律。
如果空间的电场或磁场变化是周期性的，我们用周期和频率来描述变化快慢。
电磁场变化过程中产生的电磁波的频率等于电磁场的变化频率；电磁波在传播中从一种介质进入另一种介质时，其频率不会发生改变，但其传播速度会发生改变。
电磁波的应用从1888年赫兹用实验证明了电磁波的存在，1895年俄国科学家波波夫发明了第一个无线电报系统。
1914年语音通信成为可能。
1920年商业无线电广播开始使用。
20世纪30年代发明了雷达。
40年代雷达和通讯得到飞速发展，自50年代第一颗人造卫星上天，卫星通讯事业得到迅猛发展。
如今电磁波已在通讯、遥感、空间控测、军事应用、科学研究等诸多方面得到广泛的应用。
无线电通信的起源1897 年：马可尼完成无线通信试验——电报发收两端距离为18 海里试验是在固定站与一艘拖船之间进行的20 世纪初：两次世界大战导致无线通信蓬勃发展步话机、对讲机等1941 年美陆军就开始装备步话机短波波段，电子管电磁波分类-按传输方式电磁波分类-按传输方式电磁波分类-按波长电磁波分类-按波长各波段电磁波特点长波通信：沿地面传播，衰减小、穿透能力强 中波通信：地波传播及夜晚电离层反射传播 短波通信：天波传播，适合远距离传输超短波通信：直线传播，视距通信，广播电视、移动通信微波通信：工作频带宽，长距离接力通信第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析传播途径①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析1.3 无线传播环境•问题：移动通信比较固定通信有那些特殊性呢?•多径无线传播无线路径是一个很复杂的传播媒介•手机发射功率有限手机的发射功率客观限制了蜂窝小区的服务范围手机电池寿命和对人体危害决定了发射功率大小•频率资源有限带宽一定信道编码等占用额外频率资源频率需要被重复利用==> 产生同频干扰•用户行为的不确定性第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析无线信道分析在移动通信研究中的意义无线通信系统的信道十分复杂：9地理环境的复杂性和多样性9用户移动的随机性9多径传播无线信道是制约移动通信质量的主要因素无线信道是研究各种技术的主要推动力量无线信道的建模对于整个移动通信系统仿真的正确性和可靠性有着举足轻重的意义1.4 无线信道分析•无线信道中的损耗一般分为三个层次：—大尺度（又称路径损耗）【path loss】—中等尺度（阴影衰落、慢衰落）【shadowing】—小尺度衰落（快衰落）【fast fading】无线信道分析场强平均值随距离增加而衰减（路径损耗，大尺度衰落）•电磁波在空间传播的损耗场强中值呈慢速变化（慢衰落，阴影衰落，中等尺度衰落）•由地形地貌导致场强瞬时值呈快速变化（快衰落，小尺度衰落）•多径效应——由移动体周围的局部散射体引起的多径传播，表现为快衰落•多普勒效应——由移动体的运动引起，多径条件下引起频谱展宽三种衰落区别•大尺度衰落主要是路径损耗，可用自由空间传播模型来近似；其特点是：慢变，信道在很长时间内可以认为是恒定的，而且衰落的幅度很小。
《无线电波的发射、接收和传播》讲义一、无线电波的概述在我们的日常生活中，无线电波无处不在。
从手机通信到广播电视，从卫星导航到无线网络，无线电波在信息传递中扮演着至关重要的角色。
那么，什么是无线电波呢？无线电波是一种电磁波，它的频率范围非常广泛，通常被分为不同的频段。
这些频段具有不同的特性和用途。
无线电波可以在真空中传播，其传播速度与光速相同，约为 3×10^8 米每秒。
二、无线电波的发射要实现无线电通信，首先需要将信息加载到无线电波上并发射出去。
这就涉及到无线电波的发射过程。
1、振荡器振荡器是产生高频振荡电流的设备。
它就像是一个源头，为后续的发射提供了基础的高频信号。
2、调制有了高频振荡电流还不够，我们还需要将需要传递的信息（比如声音、图像等）加载到这个高频电流上，这个过程叫做调制。
调制分为调幅和调频两种方式。
调幅（AM）是使高频振荡电流的振幅随着信号的变化而变化。
比如在广播中，声音信号的强弱会改变高频电流的振幅。
调频（FM）则是让高频振荡电流的频率随着信号变化。
在调频广播中，声音的变化会导致高频电流的频率发生改变。
3、天线经过调制后的高频电流需要通过天线发射出去。
天线的形状和尺寸会影响发射的效果。
一般来说，天线的长度与所发射无线电波的波长有一定的关系。
三、无线电波的传播无线电波发射出去后，就会在空间中传播。
其传播方式主要有以下几种：1、地波传播沿着地球表面传播的无线电波称为地波。
地波传播比较稳定，适用于中波和长波的传播。
但地波的传播距离有限，而且容易受到地面障碍物和地面电气特性的影响。
2、天波传播被发射到空中的无线电波，在经过电离层的反射后回到地面，这种传播方式称为天波传播。
天波传播适用于短波通信，可以实现远距离的传播。
但电离层的状态会随着时间和地理位置的变化而变化，这会影响天波传播的稳定性和可靠性。
3、空间波传播直接从发射天线传播到接收天线的无线电波称为空间波。
空间波主要适用于超短波和微波的传播，常用于卫星通信、雷达和无线电视等。
无线电波传播手册第一章无线电波传播原理1.1 无线电波的产生无线电波是一种由电磁场产生的电磁波，其产生过程基于电磁感应定律。
1.2 无线电波的特性无线电波具有波长、频率、速度等特性，其传播受到地形、天气、电离层等因素的影响。
1.3 无线电波的传播方式无线电波的传播方式主要有直线传播、地面传播、天波传播、散射传播等。
第二章空中传播2.1 直射传播直射传播是指无线电波直接从发射天线到达接收天线的传播方式，适用于开放空旷地区。
2.2 折射传播折射传播是指无线电波在穿过不同介质界面时，由于光速的改变而发生弯曲的传播方式。
2.3 绕射传播绕射传播是指无线电波在遇到屏障或障碍物时，在其周围或边缘绕过的传播方式。
2.4 天波传播天波传播是指无线电波在特定频段通过电离层反射和折射后传播到地面的方式。
第三章地面传播3.1 地波传播地波传播是指无线电波在地面与天线之间的接触面上沿地球曲率传播的方式。
3.2 多径传播多径传播是指无线电波由于地面反射、散射等产生多条传播路径，到达接收天线的方式。
3.3 衍射传播衍射传播是指无线电波在遇到障碍物边缘时弯曲传播的方式，适用于山谷、城市建筑密集区等地形。
第四章天波传播4.1 电离层基本概念电离层是指地球大气中电离分子和自由电子较为密集的区域，对无线电波的传播有重要影响。
4.2 太阳活动与天波传播太阳活动引起的电离层变化会对天波传播产生显著影响，太阳黑子数量与无线电通信质量存在关联。
4.3 天波传播相关参数天波传播的状况可通过参数如电离层频率、MUF（最高可用频率）等进行描述和预测。
第五章散射传播5.1 散射现象及机制散射传播是指无线电波在穿越大气中的气体、雾霾、云层等微粒时发生分散传播的现象。
5.2 散射传播的影响因素散射传播的影响因素主要包括频率、信号强度、物体粒径和散射角度等。
5.3 散射传播在通信中的应用散射传播在通信中常用于障碍物背后的信号传输、城市建筑物信号强化等。
【高中物理】无线电波的传播波长不同的电磁波有不同的传播特性，这里只介绍无线电波的传播。
通常，无线电波有三种传播方式：地波、天波和沿直线传播的波。
沿着地球表面附近的空间传播的无线电波称为地波。
这里有障碍物，比如不平的山坡和地面上的房屋。
根据波的衍射特性，当波长大于或等于障碍物的大小时，波可以明显地绕在障碍物后面。
地面上的障碍物一般不会太大，长波可以很好地绕过它们。
中波和中短波也可以绕过油井。
短波和微波由于波长较短，绕开障碍物的能力较差。
地球是个良导体，地球表面会因地波的传播引起感应电流，因而地波在传播过程中有能量损失。
频率越高，损失的能量越多。
所以无论从衍射的角度看还是从能量损失的角度看，长波、中波和中短波沿地球表面可以传播较远的距离，而短波和微波则不能。
地波的传播相对稳定，不受日变化的影响，可以沿着弯曲的地球表面到达地平线之外。
因此，无线电广播采用长波、中波和中短波。
由于地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高(波长越短)损失越大，因此中波和中短波的传播距离不大，一般在几百千米范围内，收音机在这两个波段一般只能收听到本地或邻近省市的电台。
长波沿地面传播的距离要远得多，但发射长波的设备庞大，造价高，所长波很少用于无线电广播，多用于超远程无线电通信和导航等。
天波是通过电离层反射传播的无线电波，称为天波。
电离层是什么？地球被厚厚的大气层所包围。
在距离地面50公里到数百公里的范围内，大气中的一些气体分子由于阳光的照射而失去电子，即电离，并产生带正电的离子和自由电子。
这就是电离层。
电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。
实验证明，波长短于10m的微波能穿过电离层，波长超过3000km的长波，几乎会被电离层全部吸收。
对于中波、中短波、短波，波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多。
因此，短波最适宜以天波的形式传播，它可以被电离层反射到几千千米以外。
但是，电离层是不稳定的，白天受阳光照射时电离程度高，夜晚电离程度低。
