无线电波基础知识

⽆线电波基础知识
1、⽆线电波的概念
  ⽆线电波是指在⾃由空间(包括空⽓和真空)传播的射频频段的电磁波。⽆线电波的波长越短、频率越⾼,相同时间内传输的信息就越多。
  ⽆线电波在空间中的传播⽅式有以下情况:直射、反射、折射、散射、绕射(衍射)和穿透
  ⽆线电波是⼀种能量传输形式,在传播过程中,电场和磁场在空间是相互垂直的,同时这两者⼜都垂直于传播⽅向。下⾯会具体说到。
  ⽆线电波和光波⼀样,它的传播速度和传播媒质有关。⽆线电波在真空中的传播速度等于光速。我们⽤C=300000公⾥/秒表⽰。在媒质中的传播速度为:V=C/(ε)1/2,式中ε为传播媒质的相对介电常数。
盐酸储存罐2、电磁波和⽆线电波的区别:
电磁波:由相同且互相垂直的电场与磁场在空间中衍⽣发射的震荡粒⼦波,侧重的是⼀种现象。
⽆线电:指在所有⾃由空间(包括空⽓和真空)传播的电磁波,侧重于技术。
包含的电磁种类数⽬不⼀样
   电磁波:按照波长从⼤到⼩可分为:⽆线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。   
   ⽆线电波:指在所有⾃由空间(包括空⽓和真空)传播的电磁波。如:收⾳机、微波:电视、雷达、⽆线电导航等
3、⽆线电波的传播
  空⽓的相对介电常数与真空的相对介电常数很接近,略⼤于1。因此,⽆线电波在空⽓中的传播速度略⼩于光速,通常我们就认为它等于光速。
lanm虚拟演播室系统方案⽆线电波类似⼀个池塘上的波纹,在传播时波会减弱。
4、电磁波的传播
  电场和磁场在空间是相互垂直的,同时两者⼜都垂直于传播⽅向。
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  ⽆线电波在空间传播时,其电场⽅向是按⼀定的规律⽽变化的,这种现象称为⽆线电波的极化。⽆线电波的电场⽅向称为电波的极化⽅向。
如果电波的电场⽅向垂直于地⾯,为垂直极化波
如果电波的电场⽅向与地⾯平⾏,为⽔平极化波
5、⽆线电波的波长、频率和传播速度的关系
  λ=V/f
  在公式中,V为速度,单位为⽶/秒;f为频率,单位为赫兹;λ为波长,单位为⽶。由上述关系式不难看出,同⼀频率的⽆线电波在不同的媒质中传播时,速度是不同的,因此波长也不⼀样。
  ⽆线电波分布在3Hz到3000GHz之间,在这个频谱内划分为12个带。在不同的频段内的频率具有不同的传播特性:
低频,传播损耗越⼩,覆盖距离越远,绕射能⼒越强。但是,低频段频率资源紧张,系统容量有限,因此主要应⽤于⼴播、电视、寻呼等系统。
⾼频段频率资源丰富,系统容量⼤;但是频率越⾼,传播损耗越⼤,覆盖距离越近,绕射能⼒越弱。另外频率越⾼,技术难度越⼤,系统的成本也相应提⾼。
  移动通信系统选择所⽤频段要综合考虑覆盖效果和容量,UHF频段与其他频段相⽐,在覆盖效果和容量之间折衷的⽐较好,因此被⼴泛应⽤于移动通信领域。当然,随着⼈们对移动通信的需求越来越多,需要的容量越来越⼤,移动通信系统必然要向⾼频段发展。
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6、电波的多径传播
  直射波和反射波:⽬前;应⽤最⼴泛
  绕射波:损耗⽐较⼤;
  对流反射波:受天⽓影响;
  电离层反射波:传输的距离最远。
  电波除了直接传播外,遇到障碍物,例如,⼭丘、森林、地⾯或楼房等⾼⼤建筑物,还会产⽣反射。因此,到达接收天线的超短波不仅有直射波,还有反射波,这种现象就叫多径传输。
  由于多途径传播使得信号场强分布相当复杂,波动很⼤;也由于多径传输的影响,会使电波的极化⽅向发⽣变化,因此,有的地⽅信号场强增强,有的地⽅信号场强减弱。另外,不同的障碍物对电波的反射能⼒也不同。
  例如:钢筋⽔泥建筑物对超短波的反射能⼒⽐砖墙强。我们应尽量避免多径传输效应的影响。同时可采取空间分集或极化分集的措施加以对应。
  在⼀个典型的蜂窝移动通信环境中,移动台总是⽐天线矮很多,接收机与发射机之间的直达路径被建筑物或其他物体所阻碍。所以,在蜂窝与移动台之间的通信不是通过直达路径,⽽是通过许多其他路径完成的。在UHF频段,从发射机到接收机的电磁波的主要传播模式是散射,即从建筑物平⾯反射或从⼈⼯、⾃然物体折射。
7、慢衰落、快衰落
  慢衰落:由障碍物阻挡造成阴影效应,接收信号强度下降,但该场强中值随地理改变变化缓慢,故称慢衰落,⼜称为阴影衰落。慢衰落的场强中值服从对数正态分布,且与位置/地点相关,衰落的速度取决于移动台的速度
  快衰落:合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化很⼤,称为快衰落。深衰落点在空间上的分
布是近似的相隔半个波长。因其场强服从瑞利分布,⼜称为瑞利衰落,衰落的振幅、相位、⾓度随机。
  快衰落⼜可以细分为以下3类:
  时间选择性衰落:⽤户的快速移动在频域上产⽣多普勒效应⽽引起频率扩散,从⽽引起时间选择性衰落。
新型增塑剂  空间选择性衰落:不同的地点,不同的传输路径衰落特性不⼀样。
  频率选择性衰落:不同的频率衰落特性不⼀样,引起时延扩散,从⽽引起频率选择性衰落。
  为减少快衰落对⽆线通信的影响,常⽤⽅法有空间分集,频率分集,时间分集等。
8、抗快衰落措施-分集
  时间分集:符号交织、检错、纠错编码、RAKE接收机技术
  空间分集:采⽤主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。接收机对⼀定时间范围内不同时延信号的均衡能⼒也是⼀种空间分集的形式。
  频率分集:GSM采⽤跳频、CDMA采⽤扩频技术
  对于这种快衰落,采取的措施是采⽤时间分集、空间分集(极化分集)和频率分集的办法。
  时间分集主要靠符号交织、检错和纠错编码等⽅法,不同编码所具备的抗衰落特性不⼀样,这也是当今移动通信研究的前沿课题。
  空间分集主要采⽤主分集天线接收的办法来解决,的接收机对主分集通道分别接收到的的信号进⾏处理,⼀般采取最⼤似然法。这种主分集接收的效果由主分集天线接收的不相关性所保证(所谓不相关性是指,主集天线接收到的信号与分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性,这也就要求采⽤空间分集时主分集天线之间的间距⼤于10倍的⽆线信号波长(对于GSM,900M要求天线间距⼤于4⽶,1800M要求天线间距⼤于2⽶),或者采⽤极化分集的办法保证主分集天线接收到的信号不具有相同的衰减特性。⽽对于移动台(⼿机)⽽⾔,因为只有⼀根天线,因⽽不具有这种空间分集功能。
CDMA通信中,软切换时,移动台与多个同时联系,从中选取最好的信号,这同样是⼀种空间分集的形式。
  频率分集主要采取扩频⽅式来解决,在GSM移动通信中,简单地采⽤跳频这种扩频⽅式来获得跳频增益;在CDMA移动通信中,由于每个信道都⼯作在较宽频段(窄带CDMA为1.25MHz),本⾝就是⼀种扩频通信。

本文发布于:2024-09-20 20:42:16,感谢您对本站的认可!

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标签:衰落   传播   电波   移动   频率
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