無線電通信系統(tǒng)與電磁波

無線通信系統(tǒng)與電磁波基本通信系統(tǒng)：信源傳輸通道信宿無線通信系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)組成：信源（發(fā)送設(shè)備）、（傳輸通道）傳輸設(shè)備、（信宿）接收設(shè)備。信息變換器發(fā)射機電信號高頻電振蕩發(fā)射天線電磁波接收天線接收機變換器信息高頻電振蕩電信號發(fā)送設(shè)備傳輸設(shè)備接收設(shè)備無線通信系統(tǒng)發(fā)送設(shè)備：變換器（換能器）：將被發(fā)送的信息變換為電信號。如話筒將聲音變?yōu)殡娦盘?；發(fā)射機：將換能器輸出的電信號變?yōu)閺姸茸銐虻母哳l電震蕩。天線：將高頻電振蕩變成電磁波向傳輸媒質(zhì)輻射。無線通信系統(tǒng)接收設(shè)備：接收天線，將空間傳播到其上的電磁波轉(zhuǎn)化為高頻電振蕩。接收機，將高頻電振蕩轉(zhuǎn)化為電信號。變換器（換能器），將電信號轉(zhuǎn)化為所傳送信息。傳輸媒質(zhì)：電磁波。無線通信系統(tǒng)

無線通信是利用電磁波信號在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式。無線通信系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)中使用的是波長從0.3毫米到3000米的電磁波，這個區(qū)間內(nèi)的電磁波就叫做無線電波。電磁波：是能量的一種。凡是高于絕對零度（-273.15℃）的物體，都會釋放電磁波。正如人們生活在空氣里卻看不見空氣一樣，除光波外，人們也看不見無處不在的電磁波。電磁波電磁波=電磁+波波是什么：波是振動在物質(zhì)中傳播能量的一種形式，我們常見的波有機械波（如聲波、水波）、電磁波（無線電波、宇宙射線、光波）等。

電磁波波的形式：正弦波正弦波是頻率成分單一的一種信號。對于一個正弦量來說，如果幅值、頻率、初相位確定了，那么這個正弦量就完全確定了。幅值、頻率、相位稱為正弦量的三要素。正弦波可表達為：Asin(ωt+φ)，其中：A為振幅；ω為角頻率（ω=2πf,f為頻率）；φ為初相位（描述波前狀態(tài)的量）。電磁波頻率：波或交變電流電壓在單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，稱為頻率，單位:赫茲（Hz）。例如；交流市電的頻率為50Hz；聲音信號的頻率范圍為20Hz-20000Hz；我國所處地區(qū)中波廣播發(fā)射信號的頻率范圍為526.5-1606.5kHz,我國調(diào)頻廣播發(fā)射信號的頻率范圍為87-108MHz。

電磁波電磁波波長：沿著波的傳播方向，兩個相鄰的同相位質(zhì)點間的距離叫做“波長”。它是指波動媒質(zhì)中，任意兩個相位差為2π的質(zhì)點之間的距離。在質(zhì)點振動的一個周期內(nèi)，振動狀態(tài)傳播的距離恰是一個波長。波長最長的無線電從長波，到中波，短波，微波，然后是紅外，可見光，紫外，X光，直到波長最短的伽瑪射線電磁波波速：單位時間內(nèi)波形傳播的距離，稱波速。通常以V表示，單位是米/秒。聲波在空氣中傳播的速度為340m/s。真空下的電磁波波速為299792458m/s，近似為30萬千米每秒，而在任何介質(zhì)中電磁波波速均小于這一數(shù)值。波速（V）與波長（λ）和頻率（f）的關(guān)系：

f=1/TV=距離/時間=一個波的長度/一個波的時間=λ/T=λ·f電磁波電磁波二象性是指電磁波既有波動的性質(zhì)又有粒子的性質(zhì)。光的干涉和衍射實驗顯示光有波動性，光的偏振實驗進一步顯示光具有橫波的性質(zhì)。后來麥克斯韋的電磁理論和赫茲實驗表明，光是電磁波。另一方面，其后黑體輻射、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)等實驗又表明，光具有微粒性。電磁波光電效應(yīng)：在高于某特定頻率的電磁波照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電。橫波的特點是質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直。電磁波就是橫波。橫波在傳播過程中，橫波凡是波傳到的地方，每個質(zhì)點都在自己的平衡位置附近振動。由于波以有限的速度向前傳播，所以后開始振動的質(zhì)點比先開始振動的質(zhì)點在步調(diào)上要落后一段時間，即存在一個位相差。橫波的傳播，在外表上形成一種“波浪起伏”，縱波是質(zhì)點的振動方向與傳播方向同軸的波。如敲鑼時，鑼的振動方向與波的傳播方向就是一致的，所以聲波是縱波。亦稱“疏密波”，縱波的傳播過程是沿著波前進的方向出現(xiàn)疏密不同的部分。實質(zhì)上，縱波的傳播是由于介質(zhì)中各體元發(fā)生壓縮和拉伸的變形，并產(chǎn)生使體元回復(fù)原狀的縱向彈性力而實現(xiàn)的。因此縱波只能在拉伸壓縮的彈性的介質(zhì)中傳播，一般的固體、液體、氣體都具有拉伸和壓縮彈性，所以它們都能傳遞縱波。干涉（interference）是兩列或兩列以上的波在空間中重疊時發(fā)生疊加從而形成新的波形的現(xiàn)象。衍射（英語：diffraction）是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現(xiàn)象。任何物體都具有不斷輻射、吸收、反射電磁波的本領(lǐng)。輻射出去的電磁波在各個波段是不同的，也就是具有一定的譜分布。這種譜分布與物體本身的特性及其溫度有關(guān)，因而被稱之為熱輻射。直射：是無線電波在自由空間傳播的方式。反射：當(dāng)電磁波遇到比波長大得多的物體時，就會發(fā)生反射。反射常發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。繞射（衍射）：波在傳播時，若被一個大小接近于或小于波長的物體阻擋，就繞過這個物體，繼續(xù)進行。散射：就是由于介質(zhì)中存在的微小粒子（異質(zhì)體）或者分子對電磁波的作用，使電磁波偏離原來的傳播方向而向四周傳播的現(xiàn)象。當(dāng)障礙物小于波長時且單位體積內(nèi)這種障礙物數(shù)量非常多時發(fā)生。如粗糙表面、小物體、不規(guī)則物體樹葉燈柱等。電磁波的傳播電磁波電磁波的傳播電磁波電磁波的傳播電磁波的塞傳播電磁波長波地波超遠程無線電通信和導(dǎo)航中波地波和天波調(diào)幅無線電廣播和電報通信中短波短波天波超短波近似直線傳播調(diào)頻無線電廣播電視導(dǎo)航分米波微波直線傳播電視雷達導(dǎo)航厘米波毫米波地波：沿地面?zhèn)髦v播的無線列電波叫地劣波，又叫青表面波。電波的啊波長越步短，越濃容易被思地面吸智收，因番此只有喉長波和洪中波能描在地面瓶傳播。室地波不步受氣候齒影響，吉傳播比符較穩(wěn)定魂可靠。老但在傳不播過程朵中，能拒量被大宋地不斷候吸收，雙因而傳煤播距離優(yōu)不遠。喬所以地宗波適宜杜在較小渣范圍里沃的通信勞和廣播徐業(yè)務(wù)使斗用。電磁波的膽傳播當(dāng)電波今沿地面蝴傳播時慣，在地收面要產(chǎn)娃生感應(yīng)肯電流。禾由于大悉地不是謹理想導(dǎo)越電體，四因此感何應(yīng)電流琴在地面濾流動要爪消耗能冬量，這喜個能量貨是由電漢磁波供段給的。洗這樣，您電波在塊傳播過蓄程中，己就有一譯部分能柔量被大狗地吸收裝。電磁波劑的傳播影響地波撓傳播的因忍素：1、地面的專導(dǎo)電性能情越好，吸仁收越小，自則電波傳越播的損耗悠越小。電剛波在海洋扔上的傳播禮損耗最小塞，濕土和眉江河湖泊雜上的損耗崇次之，干滾土和巖石賀上的損耗借最大。2、電波的元頻率越低聰，損耗越糟小。因為暖地電阻與夸電波頻率掠有關(guān)，所半以頻率越努高，感應(yīng)著電流更趨報于表面流青動，趨膚問效應(yīng)使流嘴過電流的給有效面積色減小，損被耗增大。3、垂直極際化波較水邀平極化波溝衰減小。繞這是因為梯水平極化磁波的電場限與地面平輸行，導(dǎo)致轎地面的感吼生電流增高大，故產(chǎn)蕩生較大的松衰減。當(dāng)天線架固設(shè)較低，垃且其沿地愛面方向為火最大輻射籌方向時，曲主要是地若波傳播。天波：經(jīng)過空中攤電離層的球反射或折接射后返回倍地面的無夢線電波叫付天波。所翼謂電離層會，是地面牲上空60～100獲0公里高赴度電離萬了的大霉氣層包系含有大怪量的自販由電子身和正離效子。一年四府季和晝扭夜的不丙同時間貞，電離設(shè)層都有些變化，崇影響電敢波的反征射，因朝此天波翠傳播具構(gòu)有不穩(wěn)叼定的特逗點。白敘天電離砌作用強氧，中波啊無線電測波幾乎瞧全部被誕吸收掉笑，在收猾音機里朝難以收迎到遠地豪中波電哥臺播音誰；夜晚茶電離層廣對短波違吸收的柄比較少晨，收聽穗到的廣飛播就比師較多，諷聲音也儉比較清稼晰。由減于電離憲層總處眨在變化尖之中，塔反射到攜地面的勞電波有更強有弱印，所以噸用短波須收音時克會出現(xiàn)翁忽大忽子小的衰伴落現(xiàn)象碌。電磁波覆的傳播電磁波的敬傳播散射波傳扭播：電波通過塵空間大氣副對流層或路電離層中鎖介質(zhì)的不盡均勻性對買電波的散押射作用而淺傳播到接延收點自由空間魯傳播：電波由發(fā)喇射天線直在接傳播到甘接收點。顛電波的損侵耗只和傳寬播距離和來電波頻率爪有關(guān)系。電磁波的床傳播視距傳幅播：電波在逆直視距遺離內(nèi)進景行的空解間傳播緞。在直辮視距離傅內(nèi)才能臉穩(wěn)定地甲接收信弟號。直閃視距離芽與發(fā)射浮天線和章接收天腸線的高稍度有關(guān)把，并受鼓地球曲混率和地進形的影云響。d為收發(fā)兩匪點的距離避，h1和h2分別為收晨發(fā)天線的扒高度電離層炕能反射鳥電波，嶼也能吸鑄收電波褲。對頻原率很高燥的電波席吸收的哪很少。粉短波（伶即高頻嫁）是利爪用電離辦層反射真?zhèn)鞑サ墓罴巡ㄈ缍?，它谷可以借冊助電離鳥層這面誘“鏡子粥”反射喪傳播；棟被電離坦層反射洲到地面門后，地蚊面又把老它反射邁到電離襖層，然窗后再被術(shù)電離層改反射到倆地面，尖這樣經(jīng)長過多次栽反射，駛電磁波遣可以傳醬播100裂00k駁m以上。電磁波此的傳播電磁波突的產(chǎn)生：電磁躬波是電丑磁場的祝一種運屋動形態(tài)崇，電與歌磁可以票說是一族體兩面悼，電流曉會產(chǎn)生頑磁場，弊變動的野磁場會肺產(chǎn)生電煉流。變糧化的電芬場和變余化的磁享場構(gòu)成犁了一個級不可分久離的統(tǒng)舉一的場踏，這就初是電磁撲場。電磁波的肚傳播通過電笨場、磁敗場之間聰不斷的畢能量轉(zhuǎn)歲換，電典磁波得武以從半刻波振子鑼向外傳訴播，電粘場和磁巨場的方槍向與傳想播方向榴保持垂涼直。電場電場電場振子電波傳輸方向磁場磁場電磁波的暫傳播電磁波的槽傳播無線電信看號的衰落餅：一般分為快衰落與倡慢衰落兩抄種慢衰落肯：是由接聲收點周諸圍地形乞地物對談信號反棚射，使鎮(zhèn)得信號床電平在割幾十米們范圍內(nèi)照有大幅塵度的變飼化，若MS在沒有傅任何障瞞礙物的弄環(huán)境下羅移動，歷則某點竟信號電彈平與該棟點和發(fā)裂射機的炊距離有共關(guān)?？焖ヂ洌菏钳B加棍在慢衰殃落的信諷號上的茅，這個約衰落的澇速度很集快，每曾秒鐘可朽達到幾仿十次，每除與地境形地物郵有關(guān)，掘還與MS的速度傭和信號途的波長量有關(guān)，慮并且幅愛度可達杯幾十個dB，信號的隆變化呈瑞率利分布，壟也叫瑞利閃衰落。電磁波的剃傳播陰影效應(yīng)蕉：當(dāng)有大認型建筑別物和其送他物體習(xí)的阻擋準而在傳幼播接收墾區(qū)域上燥形成半臣盲區(qū)的貞現(xiàn)象。電波在傳肝播途徑上狡遇到障礙進物時，總表是力圖繞斜過障礙物叔，再向前能傳播。超君短波的繞獄射能力較劈燕弱，在高憲大建筑物纖后面會形不成所謂的炊“陰影區(qū)嫩”。信號選質(zhì)量受到嬌影響的程申度不僅和壘接收天線性距建筑物墨的距離及占建筑物的鼓高度有關(guān)愉，還和頻碎率有關(guān)。耳例如一個登建筑物的糠高度為１菊０米，在年距建筑物富２００米紅處接收的祥信號質(zhì)量哲幾乎不受幕影響，但胳在距建筑趕物１００恥米處，接謠收信號場劣強將比無蒙高摟時明找顯減弱。絨如果建筑蠅物的高度兔增加到５糾０米時，犁則在距建帽筑物１０擔(dān)００米以棗內(nèi)，接收紋信號有不梨同程度的昌減弱。也皆就是說，棟頻率越高設(shè)，建筑物潤越高、越物近，影響某越大。相黨反，頻率俘越低，建掠筑物越矮罷、越遠，忠影響越小臣。電磁波的劍傳播多普勒份效應(yīng):當(dāng)