天线理论 - 频谱与传输

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在地球大气层中，波的传播不仅取决于波的性质，还取决于环境影响和地球大气层。所有这些都必须进行研究，才能形成波如何在环境中传播的想法。

让我们看看信号传输或接收发生的频谱。根据天线的工作频率范围制造不同类型的天线。

电磁频谱

无线通信基于电磁波的广播和接收原理。这些波可以通过频率 (f) 和波长 (λ) lambda 来表征。

下图给出了电磁频谱的图示。

低频段

低频段包括频谱的无线电、微波、红外和可见部分。它们可以通过调制波的幅度、频率或相位来用于信息传输。

高频段

高频段由 X 射线和伽马射线组成。理论上，这些波更有利于信息传播。然而，由于调制困难并且这些波对生物有害，因此并未实际使用。此外，高频波不能很好地穿过建筑物传播。

频段及其用途

下表描述了频段及其用途 -

频谱分配

由于电磁频谱是一种公共资源，任何人都可以访问，因此已经就频谱内不同频段的使用达成了多项国家和国际协议。各国政府为 AM/FM 无线电广播、电视广播、移动电话、军事通信和政府使用等应用分配频谱。

在世界范围内，国际电信联盟无线电通信局（ITU-R）下属的一个名为世界无线电管理会议（WARC）的机构试图协调各国政府的频谱分配，以便制造出可以在多个国家工作的通信设备。

传输限制

影响电磁波传输的四种限制是 -

衰减

根据标准定义，“信号质量和强度的下降称为衰减”。

信号强度随着传输介质的距离而下降。衰减程度是距离、传输介质以及基础传输频率的函数。即使在自由空间中，在没有其他损害的情况下，传输的信号也会随着距离的增加而衰减，这仅仅是因为信号分布在越来越大的区域上。

失真

根据标准定义，“任何改变信号频率分量或信号幅度水平之间基本关系的变化都称为失真。”

信号失真是对信号特性造成干扰的过程，添加一些不需要的成分，从而影响信号的质量。这通常发生在 FM 接收器中，接收到的信号有时会完全受到干扰，输出时会发出嗡嗡声。

分散

根据标准定义，“色散是电磁波传播速度与波长相关的现象。”

色散是电磁能量在传播过程中爆发的扩散现象。它在诸如光纤之类的有线传输中尤其普遍。由于分散，快速连续发送的数据突发往往会合并。导线长度越长，色散效应越严重。色散的作用是限制 R 和 L 的乘积。其中“R”是数据速率，“L”是距离。

噪音

根据标准定义，“任何可能干扰所需信号的正确且轻松的接收和再现的不需要的能量形式都被称为噪声。”

最普遍的噪声形式是热噪声。它通常使用加性高斯模型进行建模。热噪声是由电子的热扰动引起的，并且在整个频谱上均匀分布。

其他形式的噪音包括 -

• 互调噪声- 由载波频率之和或差的频率产生的信号引起。

• 串扰- 两个信号之间的干扰。

• 脉冲噪声- 由外部电磁干扰引起的不规则高能量脉冲。脉冲噪声可能不会对模拟数据产生重大影响。然而，它对数字数据有显着影响，导致突发错误。