无线传播基本原理

要点掌握电磁波的多种传播途径
在规划和建设一个移动通信网时从频段的确定频率分配无线电波的覆
盖范围计算通信概率及系统间的电磁干扰直到最终确定无线设备的参数
都必须依靠对电波传播特性的研究了解和据此进行的场强预测它是进行
系统工程设计与研究频谱有效利用电磁兼容性等课题所必须了解和掌握的
基本理论
众所周知无线电波可通过多种方式从发射天线传播到接收天线直达波或
自由空间波地波或表面波对流层反射波电离层波如图1所示就电
波传播而言发射机同接收机间最简单的方式是自由空间传播自由空间指
该区域是各向同性沿各个轴特性一样且同类均匀结构自由空间波
的其他名字有直达波或视距波如图1(a) 直达波沿直线传播所以可用于
卫星和外部空间通信另外这个定义也可用于陆上视距传播两个微波塔
之间见图1(b)
第二种方式是地波或表面波地波传播可看作是三种情况的综合即直达波
反射波和表面波表面波沿地球表面传播从发射天线发出的一些能量直接
到达接收机有些能量经从地球表面反射后到达接收机有些通过表面波到
达接收机表面波在地表面上传播由于地面不是理想的有些能量被地面
吸收当能量进入地面它建立地面电流这三种的表面波见图1(c) 第三
种方式即对流层反射波产生于对流层对流层是异类介质由于天气情况而
随时间变化它的反射系数随高度增加而减少这种缓慢变化的反射系数使
电波弯曲如图1(d)所示对流层方式应用于波长小于10米即频率大于
30MHz 的无线通信中第四种方式是经电离层反射传播当电波波长小于
1米频率大于300MHz 时电离层是反射体从电离层反射的电波可能有
一个或多个跳跃见图1(e) 这种传播用于长距离通信除了反射由于折
射率的不均匀电离层可产生电波散射另外电离层中的流星也能散射电
波同对流层一样电离层也具有连续波动的特性在这种波动上是随机的
快速波动蜂窝系统的无线传播利用了第二种电波传播方式这一点将在后
文中论述.

在设计蜂窝系统时研究传播有两个原因第一它对于计算覆盖不同小区的
场强提供必要的工具因为在大多数情况下覆盖区域从几百米到几十公里
地波传播可以在这种情况下应用第二它可计算邻信道和同信道干扰
预测场强有两种方法第一种纯理论方法适用于分离的物体如山和其他
固体物体但这种预测忽略了地球的不规则性第二种基于在各种环境的测
量包括不规则地形及人为障碍尤其是在移动通信中普遍存在的较高的频率

和较低的移动天线第三种方法是结合上述两种方法的改进模型基于测
量和使用折射定律考虑山和其他障碍物的影响在蜂窝系统中至少有两种
传播模型第一种是FCC建议的模型第二种设计模型由Okumura提供覆
盖边界应考虑实际经验结果