文档介绍：第2部分、电磁波的传播特性一、电磁场与电磁波二、电磁波的传输特性三、传输损耗四、衰落五、多普勒频移六、无线通信系统七、噪声与干扰主要内容一、电磁场和电磁波电磁场理论 1864 年:麦克斯韦(英)发表了电磁场理论,并预言电磁波的存在。 1887 年:德国人赫兹设计出了世界上第一副无线电天线,并通过实验证实了 1864 年麦克斯韦关于存在电磁波的预言。这一理论的研究和应用使人类通信发生了革命性的突破,无线通信的应用彻底改变了人类的通信方式,其中最重要的两点: ?移动通信:摆脱了线路的束缚,真正实现了无处不在的通信。?太空通信:为人类实现太空探索提供了通信手段。无线通信技术实际上就是研究电磁波传输的技术,而无线通信技术又是移动通信技术的技术基石,作为一个从事移动通信专业的技术人员必须对电磁场和电磁波技术的基本概念有所了解。电磁场和电磁波的研究是一项非常复杂的技术,这里仅仅介绍一些非常简化的电磁波的最基本的概念。一、电磁场和电磁波电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。在麦克斯韦方程组中,电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律,并预言了电磁波的存在。?第一个方程表示静电场是有源的。?第二个方程表示磁场是无源的。?第三个方程表示变化的磁场可以产生感应电场。?第四个方程表示变化的电场可以产生磁场。一、电磁场和电磁波电磁波?从科学的角度来说,电磁辐射是能量的一种,凡是能够释出能量的物体, 都会释出电磁辐射。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样, 人们也看不见无处不在的电磁波,电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。?电磁波在传播中携带有能量,可以作为信息的载体,这就为无线电通信、广播、电视、遥感等技术开阔了道路。?电磁波不需要依靠介质传送(这一点非常重要!),各种电磁波在真空中的传输速度是固定的,速度为光速。?光波本身就是电磁波,无线电波也具有和光波同样的特性,比如当它通过不同介质时,也会发生折射、反射、绕射、散射和吸收等现象。?电磁波为横波,电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。一、电磁波和电磁波频段名称频率范围波段名称波长范围极低频( ELF ) 3 ~ 30Hz 极长波 10 8 ~ 10 7 m ( 100 ~ 10Mm ) 超低频( SLF ) 30 ~ 300Hz 超长波 10 7 ~ 10 6 m ( 10 ~ 1Mm ) 特低频( ULF ) 300 ~ 3000Hz 特长波 10 6 ~ 10 5 m ( 1000 ~ 100Km ) 甚低频( VLF ) 3 ~ 30KHz 甚长波 10 5 ~ 10 4 m ( 100 ~ 10Km ) 低频( LF ) 30 ~ 300KHz 长波 10 4 ~ 10 3 m ( 10 ~ 1Km ) 中频( MF ) 300 ~ 3000KHz 中波 10 3 ~ 10 2 m ( 1000 ~ 100m ) 高频( HF ) 3 ~ 30MHz 短波 10 2 ~ 10 m ( 100 ~ 10m ) 甚高频( VHF ) 30 ~ 300MHz 超短波(米波) 10 ~ 1 m 特高频( UHF ) 300 ~ 3000MHz 微波分米波 1 ~ m 超高频( SHF ) 3 ~ 30GHz 厘米波 10 ~ 1 cm 极高频( EHF ) 30 ~ 300GHz 毫米波 10 ~ 1 mm 至高频( THF ) 300 ~ 3000GHz 亚毫米波 1 ~ mm 100 ~ 10000THz 光波 3×10 -3 ~ 3 ×10 -5 mm 如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话,它们是工频电磁波、无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、 X射线及γ射线。二、电磁波的传播特性无线通信中经常会提到“射频”,射频就是射频电流,简称 RF ,它是一种高频交流变化电磁波的简称。在电磁波频率低于 100KHz 时,电磁波会被地表吸收,不能形成有效的传输。但电磁波频率高于 100KHz 时,电磁波可以在空气中传播,形成远距离传输能力,无线通信就是采用射频传输方式的。我们有时也把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频信号。电磁波的传播主要有以下特性,这些特性与无线通信密切相关。?趋肤效应?自由空间损耗?吸收?反射二、电磁波的传播特性趋肤效应射频信号不是存在于导体中就是以波的形式存在于自由空间中。当射频信号存在于导体中时,它只是存在于导体的表面。如果将射频信号放在一个球形的实心导体上,那么它只出现在该导体的表面,不会进入里面,如果可以将一个检测器放在球里面,它将检测不到射频信号的存在。射频信号所呈现的这种行为称为“趋肤效应”。二、电磁波的传播特性自由空间损耗一旦射频信号逃离导体边界