《春第2講無(wú)線電波的傳播.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《春第2講無(wú)線電波的傳播.ppt（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),,第1章 無(wú)線通信基礎(chǔ),1.1 無(wú)線電波,1.2 通信系統(tǒng),1.3 信號(hào) 噪聲 調(diào)制與解調(diào),1.4 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò),18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),1.1 無(wú)線電波,1.1.1無(wú)線電波的波長(zhǎng)、頻率和傳播速度的關(guān)系 / 式中，為速度，單位為米/秒； 為頻率，單位為赫芝；為波長(zhǎng)，單位為米。真空中的光速用 C 來(lái)表示，因此，真空中無(wú)線電波的波長(zhǎng)、頻率和速度又可表示為：,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),無(wú)線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無(wú)線電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用公里秒 表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：/（）1/2，式中為傳播媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。因此，同

2、一頻率的無(wú)線電波在不同的媒質(zhì)中傳播時(shí)，速度是不同的，因此波長(zhǎng)也不一樣。,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),超長(zhǎng)波 100,000米10,000米，頻率330千赫； 長(zhǎng)波 10,000米1,000米， 頻率30300千赫； 中波 1,000米100米， 頻率300千赫1.6兆赫； 短波 100米10米， 頻率為1.630兆赫； 超短波 10米1毫米， 頻率為30300,000兆赫 （其中：波長(zhǎng)在1米以下的超短波又稱為微波）。,1.1.2 無(wú)線電波段的劃分,1.1 無(wú)線電波,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),1.1 無(wú)線電波,1.1.2 無(wú)線電波段的劃分,分米波

3、波長(zhǎng)1m-10cm, UHF 特高頻 厘米波 波長(zhǎng)10-1cm SHF 超高頻 毫米波 波長(zhǎng)10-1mm EHF 極高頻,微波段的另一種細(xì)分,超高頻微波段的工程英文代號(hào),L波段 1-2GHz, X波段 8-12.5GHz S 波段 2-4GHz, Ku波段 12.5-18GHz C波段 4-8 GHz, K波段 18-26.5GHz Ka波段 26.5-40GHz,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),,,,0.1 um 100um,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),無(wú)線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者

4、又都垂直于傳播方向。,1.1.3 無(wú)線電波的傳播,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),B與E的關(guān)系,B與E同相位；E、B、k構(gòu)成右手螺旋關(guān)系；E/B為波速,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),電磁波的傳播,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),無(wú)線電波的傳播類似一個(gè)池塘上的波紋，,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),1.1.4 無(wú)線電波的極化 無(wú)線電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無(wú)線電波的極化。,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),天線的極化 天線輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線的極化方向,,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),雙極化天線 兩個(gè)天線為一個(gè)整體，傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波。,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，

5、就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān). 當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。,1.1.5 天線,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),1.半波振子天線,1.1.5 天線,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),同軸線變化為天線,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),對(duì)稱振子（半波振子）天線 兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子，也叫半波振子。,一個(gè)1/2波長(zhǎng)的對(duì)稱振子 在800MHz 約 200mm長(zhǎng) 400MHz 約 400mm 長(zhǎng),18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),2.電流環(huán)天線,1.1.5 天線,3.拋物面天線,4.天線 陣,18

6、:21,現(xiàn)代通信技術(shù),1.2.1 無(wú)線電波的多種傳播方式,直射,反射,繞射（衍射）,散射,1.2 無(wú)線電波的傳播模型,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),1.2.2 電磁波在自由空間中的傳播損耗,,設(shè)一個(gè)點(diǎn)波源的發(fā)射功率為Pt , 在半徑為d的球面上的無(wú)線電波功率密度,P0可以理解為在與輻射源相距 d 的單位面積上所接收的功率。,1.2 無(wú)線電波的傳播模型,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),,考慮發(fā)射天線增益Gt后，與發(fā)射源相距 d 處的單位面積所接收的功率為,,發(fā)射天線增益表示天線在最大輻射方向上單位立體角的發(fā)射功率與無(wú)方向天線單位立體角的發(fā)射功率的比值。,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),,根據(jù)天線理論，天線的有效

7、面積為,,于是，如果接收機(jī)與發(fā)射機(jī)的距離為d，接收天線的有效面積為A，發(fā)射天線增益為Gt，接收天線增益為Gr，這時(shí)，接收到的信號(hào)載波功率為,,,,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),Friss公式,Pr為接收天線的接收功率，Pt為發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，Gt為發(fā)射天線增益，Gr為接收天線增益，d為發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離，L為綜合損耗因子，為波長(zhǎng),18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),1.2 無(wú)線電波的傳播模型,1.2.3 無(wú)線電波在傳輸中的損耗,,無(wú)線電波在傳輸過(guò)程中的信號(hào)損耗,,,,路徑衰耗,陰影衰落,多徑衰落,大尺度衰落 （慢衰落）,小尺度衰落 （快衰落）,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),,,,路徑衰耗,陰影衰落,多徑衰

8、落,,,,,,,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物，還會(huì)產(chǎn)生反射。因此，到達(dá)接收天線的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。 由于多途徑傳播使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)分布相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很大；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，?huì)使電波的極化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱。另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同。,電波的多徑傳播,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),多徑衰落與多徑傳播,,,,,,,,,,,,,,,,,,,頻率選擇性衰落,時(shí)間選擇性衰落,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),多徑傳播與反射,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),

9、用分集接收改善信號(hào)電平,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),,1.3擴(kuò)頻通信技術(shù),1 擴(kuò)頻通信的原理,,(1) 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng) DSSS,(2) 跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng) FHSS,(3) 跳時(shí)擴(kuò)頻系統(tǒng) THSS,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),,1.3 擴(kuò)頻通信技術(shù),1 擴(kuò)頻通信的原理,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng),18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),,2 擴(kuò)頻增益,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),,1.3.5 擴(kuò)頻通信技術(shù),1.3 數(shù)字通信,2 擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn),,(1) 抗干擾性能好,(2) 隱蔽性好,(3) 可以實(shí)現(xiàn)碼分多址通信,(4) 能抗多徑干擾,(5) 能精確定時(shí)和測(cè)距,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),1.3 數(shù)字通信系統(tǒng),1.3.1 通信系統(tǒng),1 通信系統(tǒng)的一般模型,2 數(shù)字通信系統(tǒng),18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),信源,信源編碼器,,,信道編碼器,,調(diào) 制 器,,傳輸 通道,,解 調(diào) 器,,信道解碼器,,信源解碼器,,噪聲/干擾,,信宿,,,模擬信道,數(shù) 字 信 道,信 源 編 碼,信 道 編 碼,,無(wú)噪聲數(shù)字信道,MODEM,,數(shù)字通信系統(tǒng),模擬信道又稱為調(diào)制信道，數(shù)字信道又稱為編碼信道。,18:21,現(xiàn)代通信技術(shù),課后作業(yè),書面作業(yè) 習(xí)題與思考題 p39. 12,