项目1：短距离无线通信基础认知 第三讲.pptVIP

项目1：短距离无线通信基础认知项目1：短距离无线通信基础认知项目1：空天地一体化生态环境监测系统中的无线通信技术项目1：短距离无线通信基础认知项目1：短距离无线通信基础认知项目1：短距离无线通信基础认知无线介质的特性有线介质和无线介质的比较有线介质提供了一种可靠的、定向的（guided）连接，它把携带信息的电信号从一个固定终端传输到另一个固定终端（双绞线、同轴电缆、光缆）。与有线介质相比，无线介质是不可靠的，带宽低并且有广播特性。但是由于无线介质具有无束缚的特点，它可以被用在无线通信中（常用的无线频率有1GHz—蜂窝电话、2GHz—PCS和WLAN、5GHz—WLAN、28～60GHz—本地多点分布业务[LMDS]和点到点的基站连接以及用于光通信的IR频率）。随着时间的推进，无线网络在电子设备上的费用变得越来越不重要，而进入建筑物的穿透能力和区分需要许可证的频段和免许可证的频段变得十分重要。当无线通信采用频率为2.4GHz或5GHz等频率时，这些频率属于微波频段。中波主要沿地面传播，绕射能力强，适用于广播和海上通信。短波具有较强的电离层发射能力，适用于环球通信。与中波、短波不同，微波的特点是频率高、波长短、直线传播，在传播方向上它几乎绕不开障碍物。频率与无线信号穿透能力的矛盾强行限制了无线通信中对合适频率的选择。有线介质和无线介质的比较如图1.7所示，在无线通信过程中，接收点接收到的信号一般是直射波、反射波和地表面波的合成波。但是地表面波随着频率的升高衰减增大，传播距离有限，所以分析无线通信信道时，主要考虑直射波和反射波的影响。电波传播机制图1.7典型移动信道电波传播路径无方向性天线接收场强的有效值与辐射功率和距离的关系为：电波传播机制——直射波式中，为辐射功率，单位为瓦；为距离辐射天线距离为d（单位为米）处的场强。若考虑到收发信机天线的增益GR和GT时，则距离发射天线d处的电场强度为此时接收天线上的功率为式中λ为电磁波的波长。电波在自由空间的传播损耗Lfs定义为在自由空间中，收发天线一般可以看作两个理想的点源天线，故增益系数。工程上对传播损耗常以dB表示，即故电波在自由空间的传播损耗为（dB）直射波传播的最大距离由收、发天线的高度、地球的曲面半径，以及大气折射影响共同决定。图1.8示出了视线传播的极限距离。图1.8视线传播的极限距离设收、发信机的天线高度分别为hR和hT，通过计算可以得到视线传播的极限距离为将R=6370km代入，令hR和hT的单位为m，则有实际上，电波在传播过程中会受到空气不均匀性的影响，则直射波传播所能到达的视线距离应作修正，在标准大气折射情况下，R=8500km，则有（km）（km）可见，视线传播的极限距离取决于收发天线架设的高度，所以在系统设置中，应尽量利用地形、地物把天线适当架高。在实际情况下，除了考虑电波在自由空间中的传播损耗之外，还应考虑各种障碍物对电波传播所引起的损耗，通常把这种损耗称之为绕射损耗。设障碍物与发射点、接收点的相对位置如图1.9所示电波传播机制——绕射损耗费涅尔余隙：图中x表示障碍物顶点P至直线TR之间的垂直距离，在传播理论中，x称为费涅尔余隙。费涅尔半径：费涅尔半径x1可以表示为根据费涅尔绕射理论，可得到障碍物引起的绕射损耗与费涅尔余隙之间的关系如图1.10所示（a）负余隙（b）正余隙图1.9费涅尔余隙由图1.10可见，当x/x10.5时，则障碍物对直射波的传播基本上没有影响；当x=0时，即TR直射线从障碍物顶点擦过时，绕射损耗约为6dB；当x0时，即直射线低于障碍物顶点时，损耗急剧增加。图1.10绕射损耗与余隙的关系电波在传播过程中，遇到两种不同介质的光滑界面时，就会发生反射现象。因此，从发射天线到接收天线的电波包含有直射波和反射波，如图1.11所示。电波传播机制——反射波由图可知，反射路径a+b要比直射路径c长，它们的差值Δd经过计算和近似可以写为图1.11反射波与直射波式中d=d1+d2由于直射波和反射波的起始相位是一致的，因此两路信号到达接收天线的时间差Δt可换算为相位差由于地面反射时大都要发生一次反相，所以实际的两路电波相位差为式中，称为相移常数，决定于电磁波的波长。项目1：短距离无线通信基础认知项目1：短距离无线通信基础认知项目1：空天地一体化生态环境监测系统中的无线通信技术项目1：短距离无线通信基础认知项目1：短距离无线通信基础认知项