电磁场传播理论

电磁场传播理论中邮建技术有限公司第十分公司徐鑫勤1、电磁波定义2、电磁波传播机制3、损耗4、衰落5、功率换算6、传输模型定义：电磁波：是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场电磁波的磁场方向、电场方向以及传播方向三者互相垂直，所以电磁波是横波电磁波最重要的特性是频率，传播速度与光速相同

C=λ（波长）*f（频率）不同的频段内的频率具有不同的传播特性，本文只讲述共性特征。根据电磁波的频率不同以及传播特性的相似性将电磁波分为不同的频谱，同一频谱内的电磁波传播特性基本相似。频谱划分：电磁波传播机制1、反射当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射。反射发生在地球表面、建筑物、墙壁表面、平流层和电离层直射波及地面反射波（最一般的传播形式）电离层反射波（超视距通讯）2、绕射当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，发生绕射。绝大部分信号来源。山体绕射波（阴影区域信号来源）3、散射当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体、并且单位体积内这种障碍物体的数目非常巨大时，发生散射。散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体，如：树叶、街道标志和灯柱等。①建筑物反射波②绕射波③直达波④地面反射波现实中，基站到达UE的信号来自各种不同的路径，在基站内合并波导效应：波长越短的无线电波，当遇到物体时，在其表面发生镜面反射的可能性也越大。当信号在两侧是规则楼房的街道中传播时，以反射方式行进，称之为“波导效应”。信号传播与在波导内传播相似，沿波导方向损耗小，信号就强，其他方向损耗大，信号强度就弱。波导效应容易引起越区覆盖和导频污染等，在井型街道会引起切换频繁、掉话等街道基站基站水面信号经过道路两侧建筑物不断反射，在传播过程中衰减很少，容易沿着道路覆盖到很远的区域，造成越区覆盖，形成覆盖孤岛。所以在方位角设计时要避免覆盖方向与道路平行。当信号覆盖水域时，水面形状不规则，信号会被水面反射到各个方向，覆盖区域难以控制，所以在方位角设计时要避免信号直接覆盖水面。损耗1、传播损耗2、穿透损耗3、绕射损耗4、反射损耗传播损耗自由空间传播损耗公式：PL=32.44+20lgF（MHz）+20lgL（km）说明：PL：PathLoss，路径损耗F：频率L：接收点与发射信源的距离从公式中可以看出：自由空间传播时路径损耗与信号频率以及传输距离相关频率越高、传输距离越远，路径损耗越大每当频率增加一倍，路径损耗增加6dB，每当距离增加一倍，路径损耗增加6dB。2，穿透损耗室内信号取决于建筑物的穿透损耗室内窗口处与室内中部信号差别较大建筑物材质对穿透损耗影响较大建筑物墙体厚度对穿透损耗影响较大电磁波的入射角对穿透损耗影响较大几种典型的穿透损耗：隔墙阻挡：5～20dB

楼层阻挡：＞20dB，

室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层

家具和其它障碍物的阻挡：2～15dB

厚玻璃：6～10dB

火车车厢的穿透损耗为：15～30dB

电梯的穿透损耗：30dB左右

茂密树叶损耗：10dB人体损耗：3dB频率越高，绕射能力越弱，透射能力越强频率越低，绕射能力越强，透射能力越弱衰落衰落分为快衰落和慢衰落快衰落：移动台附近的散射体（地形，地物和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏的现象。主要由于多径传播而产生的衰落，由于移动体周围有许多散射、反射和折射体，引起信号的多径传输，使到达的信号之间相互叠加，其合成信号幅度表现为快速的起伏变化，其变化率比慢衰落快，又称为瑞利（Rayleigh）分布、莱斯（Rice）分布慢衰落：由于移动台的不断运动，电波传播路径地形地貌是不断变化的，因而局部中值也是不断变化的．这种变化所造成的衰落比多径效应引起的快衰落要慢得多，称为慢衰落。慢衰落是由大气折射、大气湍流、大气层结等平均大气条件的变化而引起的，通常与频率的关系不大，而主要与气象条件、电路长度、地形等因素有关。慢衰落一般服从对数正态分布，又称为对数正态衰落或阴影衰落。距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落抗衰落技术-分集1、时间分集2、空间分集3、频率分集4、RACK接收多普勒频移：原因:移动体在x轴上以速度v移动时会引起多普勒（Doppler）频率漂移表达式：多普勒频移cosαV：移动速度λ：波长α：入射波与移动台移动方向之间的夹角一般只考虑接收信号传播方向与移动体移动方向平行多普勒频移与移动台运动的方向、速度以及无线电波入射方向之间的夹角有关：若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正（接收信号频率上升）；反之若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负（接收信号频率下降）。信号经过不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩散，因而增加了信号带宽功率换算：单位：W，mW，dBm，dBW引入dBm，dBW的目的是为了将倍数关系转化为加减法dBm=10lgmW比如：10W换算为dBm、dBW10W=10000mW10lg10W=10lg1000mW=40dBm10lg10W=10dBW20W就是增加3dB，值为43dBm传播模型：Ok