电子科技大学：《射频电路理论与应用》课程教学资源（课件讲稿）第3章 射频通信传播和天线基础理论

第三章射频传播和天线基础理论 Blah blah D在B日LAH 天线将传输线中的高频电磁能转成为自由空间的电 磁波，或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的 高频电磁能

天线将传输线中的高频电磁能转成为自由空间的电 磁波，或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的 高频电磁能。 第三章 射频传播和天线基础理论

第三章射频传播和天线基础理论

一切无线电设备(包括无线电通讯、广播、电 视、雷达、导航等系统)都是利用无线电波来进行工 作的，而从几KHz的超长波到GHz的毫米波段电磁 波的发射和接收都要通过天线来实现。 在我们的日常生活中天线已随处可见。 例如，收听无线电广播的收音机，电视机，手 机、汽车、舰船、飞机上等。 收音机、电视机使用的天线一般是接收天线， 广播电视台的天线则为发射天线。而手机天线则收 发共用，但须经过移动通信基站天线转收和转发。 第三章 射频传播和天线基础理论

第三章射频传播和天线基础理论 ·第一节电磁波传播特性 ·第二节天线的基本参数 ·第三节对称振子及阵列

• 第一节 电磁波传播特性 • 第二节 天线的基本参数 • 第三节 对称振子及阵列 第三章 射频传播和天线基础理论

3.1电磁波传播方程 电磁波在实际媒介空间的传播在理论分析上可以看 作自由传播加上媒介的影响。 一、自由空间中的传播 设发射天线的输入功率为P,天线增益系数为G1,则 离天线r处的功率谱密度S,为 PG 功率谱密度$0： S。 27 4元r2

2 0 0 = 2 2 4 E PGi i S  r 功率谱密度S0 : = 一、自由空间中的传播 设发射天线的输入功率为Pi，天线增益系数为Gi，则 离天线r处的功率谱密度S0为 电磁波在实际媒介空间的传播在理论分析上可以看 作自由传播加上媒介的影响。 3.1 电磁波传播方程

3.1.1自由空间中的传播 若接收天线的增益系数为G,有效接收面积为A。, 则距离发射天线r处实际理论上能接收到的功率为 P=S。A= PG,'GR 4πr2 4π 上式中，为无线电波之波长。 于是我们可以得到自由空间基本传输损耗（输入功率与 接收功率之比)为

上式中为无线电波之波长。 于是我们可以得到自由空间基本传输损耗（输入功率与 接收功率之比）为 2 0 2 4 4 i i R R e PG G P S A r    =  =  4 1 2 ( ) i bf R i R P r L P G G   = =  若接收天线的增益系数为GR，有效接收面积为Ae， 则距离发射天线r处实际理论上能接收到的功率为 3.1.1 自由空间中的传播

3.1.1 自由空间中的传播 用对数表示 Lo(dB)=101g P =32.45+201g f(MHz)+201gr(km)-G,(dB)-Gg(dB) 上式表明电磁波在自由空间的传播损耗是球面波随 距离增大，能量的自然扩散而引起

用对数表示 上式表明电磁波在自由空间的传播损耗是球面波随 距离增大，能量的自然扩散而引起 ( ) 10lg 32.45 20lg ( ) 20lg ( ) ( ) ( ) i bf R i R P L dB P f MHz r km G dB G dB = = + + − − 3.1.1 自由空间中的传播 4 1 2 ( ) i bf R i R P r L P G G   = = 

3.1.2传输媒介对传播的影响 二、传输媒介对电波传播的影响 1、传输损耗（无线信道损耗） 电波在实际媒质中的传播是有能量损耗的。能 量的损耗，主要是由于媒介对电波的吸收、散射 引起的；也可能是对障碍物的绕射而引起的。这 种损耗我们定义为信道的衰减因子，以A表示

1、传输损耗（无线信道损耗） 电波在实际媒质中的传播是有能量损耗的。能 量的损耗，主要是由于媒介对电波的吸收、散射 引起的；也可能是对障碍物的绕射而引起的。这 种损耗我们定义为信道的衰减因子，以A表示 二、传输媒介对电波传播的影响 3.1.2 传输媒介对传播的影响

3.1.2传输媒介对传播的影响 8)=201g6=108 上式中：E接收点实际场强 P。实际接收到的功率 于是前公式修正为 L =32.45+201g f(MHE)+201gr(km)-G,(dB)-Gr(dB)-A(dB) 另外，由于媒介电磁特性的不稳定，它对电波传播 还有其它一些影响

于是前公式修正为 0 ' ( ) 20lg 10lg R R R E P A dB E P E P  = = 上式中： 接收点实际场强 实际接收到的功率 32.45 20lg ( ) 20lg ( ) ( ) ( ) ( ) L f MHz r km G dB G dB A dB b i R = + + − − − 另外，由于媒介电磁特性的不稳定，它对电波传播 还有其它一些影响。 3.1.2 传输媒介对传播的影响

3.1.2传输媒介对传播的影响 2、衰落现象 定义：接收到的信号随时间的随机起伏。 (1)吸收性衰落：传输媒介电参数变化而引起。因 变化较慢故也称慢衰落。 地球大气的吸收衰落还与通信频率有很大关系， 见下图

2、衰落现象 定义：接收到的信号随时间的随机起伏。 （1）吸收性衰落：传输媒介电参数变化而引起。因 变化较慢故也称慢衰落。 地球大气的吸收衰落还与通信频率有很大关系， 见下图。 3.1.2 传输媒介对传播的影响

3.1.2传输媒介对传播的影响 A (dB/Km) 20 水蒸汽 1 天空大气 0.4 0.1 10 15223260 120140160 f (GHz) 由上图可以看到，10GHz以下电波受吸收衰落影响较 小，可以忽略不计

由上图可以看到,10GHz以下电波受吸收衰落影响较 小，可以忽略不计。 f (GHz) A（dB/Km） 10 15 22 32 60 120 140 160 30 20 10 1 0.4 0.1 水蒸汽 天空大气 3.1.2 传输媒介对传播的影响