《電磁場(chǎng)與電磁波》課件-10.2節(jié)

10.2

無線信道特性

本節(jié)內(nèi)容無線電波在自由空間信道的傳播無線信道特性

信道損耗

衰落現(xiàn)象

失真與容許帶寬

電波傳播方向的變化無線電波在自由空間信道的傳播將收、發(fā)天線置于自由空間中，假設(shè)發(fā)射天線的增益為Gt、輸入功率為Pin，接收天線的增益系數(shù)為Gr，并假設(shè)饋線與天線良好匹配，且兩天線的最大輻射方向相對(duì)、極化最佳匹配，則在距離發(fā)射天線r處的接收天線所接收的功率為自由空間的傳輸損耗

自由空間信道的基本傳輸損耗：輸入功率與接收功率之比，即將上式取對(duì)數(shù)得結(jié)論若不考慮天線的因素，則自由空間的傳輸損耗(freespacepathloss)，是球面波在傳播的過程中，隨著距離的增大能量自然擴(kuò)散而引起的，它反映了球面波的擴(kuò)散損耗。該損耗與電磁波的工作頻率也成正比，頻率愈高傳輸損耗愈大。

[例10-1]

某衛(wèi)星通信信道，發(fā)射天線的增益為22dB，接收天線的增益為

18dB，收發(fā)距離為14500km，載波中心頻率為5.904GHz，求該信道的基本傳輸損耗為多少？若發(fā)射機(jī)發(fā)射功率為25W，輸入到接收機(jī)的功率為多少？

解：該信道的基本傳輸損耗為接收機(jī)輸入功率為前一項(xiàng)為自由空間損耗Lbf，A為實(shí)際信道的損耗，不同的傳播方式、傳播媒質(zhì)，信道的傳輸損耗是不同的。

無線信道特性

在傳播距離、工作頻率、發(fā)射天線、輸入功率和接收天線都相同的情況下，設(shè)接收點(diǎn)的實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)為E、功率為，而自由空間的場(chǎng)強(qiáng)為E0、功率為Pr，信道衰減因子A為信道損耗(channelloss)無線信道衰落特性衰落(fading)：一般是指信號(hào)電平隨時(shí)間的隨機(jī)起伏。大致可分為：吸收型衰落和干涉型衰落。

吸收型衰落：主要是由于傳輸信道電參數(shù)的變化，使得信號(hào)在信道中的衰減發(fā)生相應(yīng)的變化而引起。這種機(jī)理引起的信號(hào)電平的變化較慢，稱為慢衰落，它通常指信號(hào)電平的中值（五分鐘中值、小時(shí)中值、月中值等）在較長(zhǎng)時(shí)間間隔內(nèi)的起伏變化。

無線信道衰落特性干涉型衰落，主要由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的。在某些傳輸方式中，由于收、發(fā)兩點(diǎn)間存在若干條傳播路徑，典型的如短波電離層反射信道、不均勻媒質(zhì)散射信道等；在這些傳播方式中，傳輸媒質(zhì)具有隨機(jī)性，因此使到達(dá)接收點(diǎn)的各路徑信號(hào)的時(shí)延隨機(jī)變化，致使合成信號(hào)幅度和相位都發(fā)生隨機(jī)起伏。這種起伏的周期很短，信號(hào)電平變化很快，故稱為快衰落。信道色散效應(yīng)及容許帶寬無線電波通過信道除產(chǎn)生傳輸損耗外，還會(huì)產(chǎn)生失真。包括振幅失真和相位失真。失真的原因：信道的色散效應(yīng)和隨機(jī)多徑傳輸效應(yīng)。

色散效應(yīng)：不同頻率的無線電波在信道中的傳播速度有差別而引起的信號(hào)失真。一般情況下，信號(hào)帶寬不能超過，稱之為容許帶寬，即最大時(shí)延為無線信道特性在研究實(shí)際傳輸信道對(duì)電波傳播的影響問題時(shí)，電波傳播方向的變化也是重要內(nèi)容之一。電波傳播方向改變邊緣繞射表面波爬行粗糙地面的散射結(jié)論無線信道特性主要包括自由空間損耗