传播损耗


天线和电波传播在无线通信网络中起着至关重要的作用。天线是一种电导体或导体系统,可将电磁能辐射到空间或从空间收集(传输或接收)电磁能。理想的各向同性天线在所有方向上均匀辐射。

传播机制

无线传输以三种模式传播。他们是 -

  • 地波传播
  • 天波传播
  • 视距传播

地波传播遵循地球的轮廓,而天波传播则利用地球和电离层的反射。

视距传播要求发射天线和接收天线位于彼此的视距范围内。根据基础信号的频率,遵循特定的传播模式。

地波和天波通信的示例是AM 广播和BBC 等国际广播。高于 30 MHz 时,地面波和天波传播均不起作用,并且通过视线进行通信。

传输限制

在本节中,我们将讨论影响电磁波传输的各种限制。让我们从衰减开始。

衰减

信号强度随着传输介质距离的增加而下降。衰减程度是距离、传输介质以及基础传输频率的函数。

失真

由于不同频率的信号衰减程度不同,因此由一定频率范围内的分量组成的信号会发生失真,即接收到的信号的形状发生变化。

解决这个问题(并恢复原始形状)的标准方法是放大更高的频率,从而均衡频带上的衰减。

分散

色散是电磁能量在传播过程中爆发的扩散现象。由于分散,快速连续发送的数据突发往往会合并。

噪音

最普遍的噪声形式是热噪声,通常使用加性高斯模型对其进行建模。热噪声是由电子的热搅动引起的,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)。

虽然脉冲噪声可能不会对模拟数据产生重大影响,但它会对数字数据产生显着影响,导致突发错误

突发错误

上图清楚地说明了噪声信号如何与原始信号重叠并试图改变其特性。

衰退

衰落是指信号强度随时间/距离的变化,在无线传输中广泛存在。无线环境中衰落的最常见原因是多径传播和移动性(对象以及通信设备)。

多径传播

在无线媒体中,信号利用三种原理传播:反射、散射和衍射。

  • 当信号遇到尺寸远大于信号波长的大固体表面(例如固体墙)时,就会发生反射。

  • 当信号遇到尺寸大于信号波长的边缘或角落(例如墙壁的边缘)时,就会发生衍射。

  • 当信号遇到尺寸小于信号波长的小物体时,就会发生散射。

多路径传播的后果之一是信号传播的多个副本沿着多个不同路径在不同时间到达任意点。因此,某一点接收到的信号不仅受到信道中固有噪声、失真、衰减色散的影响,而且还受到沿多条路径传播的信号相互作用的影响

延迟传播

假设我们从某个位置发送探测脉冲,并测量接收位置处接收到的信号作为时间的函数。由于多径传播,接收信号的信号功率随时间扩展。

延迟扩展由所得到的延迟随时间扩展的密度函数确定。平均延迟扩展均方根延迟扩展是可以计算的两个参数。

多普勒传播

这是由移动无线电信道的变化率引起的频谱展宽的度量。它是由移动设备和基站之间的相对运动或信道中物体的移动引起的。

当移动设备的速度较高时,多普勒扩展较高,由此产生的信道变化比基带信号的变化更快,这称为快衰落。当信道变化慢于基带信号变化时,所产生的衰落被称为慢衰落