無線傳播基本原理

要點掌握電磁波的多種傳播途徑
在規(guī)劃和建設(shè)一個移動通信網(wǎng)時從頻段的確定頻率分配無線電波的覆
蓋范圍計算通信概率及系統(tǒng)間的電磁干擾直到最終確定無線設(shè)備的參數(shù)
都必須依靠對電波傳播特性的研究了解和據(jù)此進行的場強預(yù)測它是進行
系統(tǒng)工程設(shè)計與研究頻譜有效利用電磁兼容性等課題所必須了解和掌握的
基本理論
眾所周知無線電波可通過多種方式從發(fā)射天線傳播到接收天線直達波或
自由空間波地波或表面波對流層反射波電離層波如圖1所示就電
波傳播而言發(fā)射機同接收機間最簡單的方式是自由空間傳播自由空間指
該區(qū)域是各向同性沿各個軸特性一樣且同類均勻結(jié)構(gòu)自由空間波
的其他名字有直達波或視距波如圖1(a) 直達波沿直線傳播所以可用于
衛(wèi)星和外部空間通信另外這個定義也可用于陸上視距傳播兩個微波塔
之間見圖1(b)
第二種方式是地波或表面波地波傳播可看作是三種情況的綜合即直達波
反射波和表面波表面波沿地球表面?zhèn)鞑陌l(fā)射天線發(fā)出的一些能量直接
到達接收機有些能量經(jīng)從地球表面反射后到達接收機有些通過表面波到
達接收機表面波在地表面上傳播由于地面不是理想的有些能量被地面
吸收當(dāng)能量進入地面它建立地面電流這三種的表面波見圖1(c) 第三
種方式即對流層反射波產(chǎn)生于對流層對流層是異類介質(zhì)由于天氣情況而
隨時間變化它的反射系數(shù)隨高度增加而減少這種緩慢變化的反射系數(shù)使
電波彎曲如圖1(d)所示對流層方式應(yīng)用于波長小于10米即頻率大于
30MHz 的無線通信中第四種方式是經(jīng)電離層反射傳播當(dāng)電波波長小于
1米頻率大于300MHz 時電離層是反射體從電離層反射的電波可能有
一個或多個跳躍見圖1(e) 這種傳播用于長距離通信除了反射由于折
射率的不均勻電離層可產(chǎn)生電波散射另外電離層中的流星也能散射電
波同對流層一樣電離層也具有連續(xù)波動的特性在這種波動上是隨機的
快速波動蜂窩系統(tǒng)的無線傳播利用了第二種電波傳播方式這一點將在后
文中論述.

在設(shè)計蜂窩系統(tǒng)時研究傳播有兩個原因第一它對于計算覆蓋不同小區(qū)的
場強提供必要的工具因為在大多數(shù)情況下覆蓋區(qū)域從幾百米到幾十公里
地波傳播可以在這種情況下應(yīng)用第二它可計算鄰信道和同信道干擾
預(yù)測場強有兩種方法第一種純理論方法適用于分離的物體如山和其他
固體物體但這種預(yù)測忽略了地球的不規(guī)則性第二種基于在各種環(huán)境的測
量包括不規(guī)則地形及人為障礙尤其是在移動通信中普遍存在的較高的頻率

和較低的移動天線第三種方法是結(jié)合上述兩種方法的改進模型基于測
量和使用折射定律考慮山和其他障礙物的影響在蜂窩系統(tǒng)中至少有兩種
傳播模型第一種是FCC建議的模型第二種設(shè)計模型由Okumura提供覆
蓋邊界應(yīng)考慮實際經(jīng)驗結(jié)果