自由空間電波傳播

1電波傳播的基礎(chǔ)知識(shí)

自由空間電波傳播

天線與電波傳播北京郵電大學(xué)2第7章電波傳播的基礎(chǔ)知識(shí)7.1自由空間電波傳播7.2 媒質(zhì)中的電波傳播7.3 電波傳播的菲涅爾區(qū)天線與電波傳播北京郵電大學(xué)37.1自由空間電波傳播自由空間：嚴(yán)格的是指真空，但實(shí)際不可能獲得這樣的條件。通常把充滿均勻、無(wú)損媒質(zhì)的無(wú)限大空間稱為自由空間，該空間媒質(zhì)具有各向同性、電導(dǎo)率、相對(duì)介電系數(shù)及相對(duì)磁導(dǎo)率的特點(diǎn)，不會(huì)出現(xiàn)折射、繞射、反射、吸收和散射等現(xiàn)象，僅考慮由于電波的擴(kuò)散而引起的傳播損耗。

天線與電波傳播北京郵電大學(xué)47.1.1電波在自由空間中傳播的場(chǎng)強(qiáng)天線置于自由空間，在其最大輻射方向上，距離為d的接收點(diǎn)處產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的振幅值為：圖7.1自由空間的電波傳播天線與電波傳播北京郵電大學(xué)5

—發(fā)射天線的輻射功率(W)

—發(fā)射天線的方向性系數(shù)

—天線的輸入功率(W)—發(fā)射天線增益

—場(chǎng)點(diǎn)到發(fā)射天線的距離（m）

—自由空間場(chǎng)強(qiáng)振幅值天線與電波傳播北京郵電大學(xué)6為了工程上使用的方便，天線輻射場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)輻射值的計(jì)算公式可寫為：有效值計(jì)算公式為：天線與電波傳播北京郵電大學(xué)77.1.2接收天線的輸出功率當(dāng)接收天線與來(lái)波極化匹配并與負(fù)載阻抗匹配時(shí)，接收天線的輸出功率為：

—坡印廷矢量()—接收天線的有效面積()—發(fā)射天線的輸入功率（W）

—發(fā)射/接收天線考慮饋電效率的增益

—自由空間電波的波長(zhǎng)（m）

—距離（m）

天線與電波傳播北京郵電大學(xué)8傳輸損耗又稱為系統(tǒng)損耗，定義為發(fā)射天線的輸入功率和接收天線的輸出功率之比，用以度量電波在傳輸過(guò)程中信號(hào)電平衰減的程度，即：

—發(fā)射天線的輸入功率

—接收天線的輸出功率

天線與電波傳播北京郵電大學(xué)9自由空間傳輸損耗():自由空間內(nèi)，增益的發(fā)射天線的輸入功率與的接收天線的輸出功率之比，即：得

天線與電波傳播北京郵電大學(xué)10自由空間的傳輸損耗，是球面波在傳播過(guò)程中，隨著傳播距離的增大，能量的自然擴(kuò)散而引起的損耗，而不是由于媒質(zhì)對(duì)波的衰減而引起的損耗。天線與電波傳播北京郵電大學(xué)11自由空間傳輸損耗與傳輸距離d的平方成正比，這是由于能量的擴(kuò)散使功率密度與d的平方成反比而引起的。天線與電波傳播北京郵電大學(xué)12接收天線的接收功率等于功率密度和天線的有效接收面積的乘積。當(dāng)天線發(fā)射的無(wú)線電波的頻率f增大時(shí)，其相應(yīng)的波長(zhǎng)變小，對(duì)于同樣增益的接收天線，天線的有效接收面積變小，因而接收天線的輸出功率變小，則自由空間傳輸損耗增大，因而，前面所定義的自由空間傳輸損耗隨頻率的增大而增大。天線與電波傳播北京郵電大學(xué)13這并不是由于頻率升高自由空間能量擴(kuò)散損耗增大而引起的，而是由于對(duì)于相同增益的天