微波技术与天线 第7章.ppt

信息科学与工程学院孔繁敏 Email:******@sdu. No. 1 第7章电波传播概论 电波传播的基本概念 视距传播 天波传播 地面波传播 不均匀媒质的散射传播第7章电波传播概论信息科学与工程学院孔繁敏 Email:******@sdu. No. 2 第7章电波传播概论 电波传播的基本概念 1. 无线电波在自由空间的传播天线置于自由空间中, 假设发射天线是一理想的无方向性天线, 若它的辐射功率为 P Σ瓦, 则离开天线 r 处的球面上的功率流密度为功率流密度又可以表示为 2 02 ( / ) 4 P S W m r???(7-1-1) 20 01 Re( ) 2 240 E S E H n ???? ???(7-1-2) 信息科学与工程学院孔繁敏 Email:******@sdu. No. 3 第7章电波传播概论由此, 离天线为 r处的电场强度 E 0值为 0 60PEr ??又假设发射天线是一实际天线, 其辐射功率仍为 P Σ, 设它的输入功率为 P i, 若以 G i 表示实际天线的增益系数, 则在离实际天线 r处的最大辐射方向上的场强为 060 i i PG Er ?(7-1-3) (7-1-4) 如果接收天线的增益系数为 G R, 有效接收面积为 A e, 则在距离发射天线 r处的接收天线所接收的功率为???44 22 0 RiieRGr GPASP????(7-1-5) 信息科学与工程学院孔繁敏 Email:******@sdu. No. 4 第7章电波传播概论将输入功率与接收功率之比定义为自由空间的基本传输损耗: 2 4 1 i bf R i R PrL P GG ??? ?? ? ?? ?? ?将上式取对数得 10lg i bfRPLP ?)()()( lg 20 )( lg 20 45 . 32 dB G dB G km r MHZ f R i?????(7-1-6) (7-1-7) 由上式可见: 若不考虑天线的因素, 则自由空间中的传输损耗, 是球面波在传播的过程中随着距离的增大,能量自然扩散而引起的, 它反映了球面波的扩散损耗。信息科学与工程学院孔繁敏 Email:******@sdu. No. 5 第7章电波传播概论 2. 传输媒质对电波传播的影响(1) 传输损耗(信道损耗) 电波在实际的媒质(信道)中传播时是有能量损耗的。这种能量损耗可能是由于大气对电波的吸收或散射引起的, 也可能是由于电波绕过球形地面或障碍物的绕射而引起的。在传播距离、工作频率、发射天线、输入功率和接收天线都相同的情况下, 设接收点的实际场强 E 、功率 P R′,而自由空间的场强为 E 0、功率为 P R,则信道的衰减因子 A为 0 ( ) 20lg 10lg RREP A dB E P ?? ?(7-1-8) 信息科学与工程学院孔繁敏 Email:******@sdu. No. 6 第7章电波传播概论则传输损耗 L b为 10lg 10lg 10lg ( ) i i R b bf R R R P P P L L A dB P P P ?? ?????若不考虑天线的影响, 即令 G i = G R = 1, 则实际的传输损耗为)()( lg20 )( lg20 45 .32dB A km r MHz fL b????式中, 前三项为自由空间损耗 L bf;A为实际媒质的损耗。不同的传播方式、传播媒质, 信道的传输损耗不同。(7-1-9) (7-1-10) 信息科学与工程学院孔繁敏 Email:******@sdu. No. 7 第7章电波传播概论 (2) 衰落现象所谓衰落, 一般是指信号电平随时间的随机起伏。根据引起衰落的原因分类, 大致可分为: 吸收型衰落: 吸收型衰落主要是由于传输媒质电参数的变化, 使得信号在媒质中的衰减发生相应的变化而引起的。如大气中的氧、水汽以及由后者凝聚而成的云、雾、雨、雪等都对电波有吸收作用。由于气象的随机性, 这种吸收的强弱也有起伏, 形成信号的衰落。由这种原因引起的信号电平的变化较慢, 所以称