更新时间:2024-06-24 19:25
传输损耗是输出功率与输入功率之比值,指在传输过程中因传输介质等因素引起的能力损失。超高频和微波波段信号的空间传播,会对信号带来多种传输损伤、很大衰减和多径衰落。
1.直线传播损伤
● 衰减和失真;
● 自由空间损耗;
● 噪声;
● 大气吸收;
● 多径和折射。
衰减因素:双绞线、电缆到光纤、波导等传输媒体,都是导向媒体,而在自由空间长距离的电磁波传播,属于非导向媒体传输;因此衰减是较为复杂的距离函数,并在地球周围受到充满大气层的影响。传播衰减主要影响因素是:传播频段f,传播距离L,电磁波速率C(近于光速)。
2.自由空间传播损耗
1. 微波段信号远程传播如卫星到地面约36000km。信号波束随传播距离而发散。上行链路的发射信号功率,由大功率速调管可达上千瓦,而卫星转发器只能靠太阳能供电,由于卫星表面积受限,因此下行链路发射功率很难达到上百瓦。因此地球站接收信号功率不过微瓦级,并且还包含了收、发天线增益几十个dB的补偿效果。自由空间是理想介质,是不会吸收电磁能量的。自由空间的传输损耗是指天线辐射的电磁波在传播过程中,随着传播距离的增大,能量的自然扩散而引起的损耗,它反映了球面波的扩散损耗。
2. 空间传播损耗(dB)
天线辐射的信号以三种方式传播:地波、天波和空间波(后者即称谓的直线波);
● 当电磁波遇有比其波长要大的障碍物时,则发生反射;
● 并在该物体边界进行衍射(绕射);
● 若障碍物尺寸不大于电磁波长,会发生散射,即散射成几路弱信号———多径衰落。
● 多径到达的信号,由于相位不同,强弱相差很大,若无序混迭、相位抵消,就使接收信号难以检测与恢复质量良好的信息;
● 产生严重的码间干拢(ISI);
● 特别是在较高速度的移动台天线发出的信号,运动方向、障碍物环境较快变化,多径信号中主路径不稳定等因素导致的接收信号更难处理。
传输损耗可用下式表式 Lt=LP-(Gt+Gr) (dB)
LP=32.45+20lgf+20lgd +A (dB)
或 Lt=Lb-GP (dB)
式中LP为路径损耗;Lb为基本传输损耗,与天线增益有关;A为电路衰减(分贝);Gt与Gr分别为发、收天线沿电路方向的平面波增益(分贝);GP为路径天线增益(分贝);(Gt+Gr)-GP为路径天线增益损耗(分贝);f为电波频率(兆赫);d 为传播距离(公里)。基本传输损耗是发、收天线各向同性(Gt=Gr=0)时的传输损耗(极化不变);而路径损耗则是基本传输损耗与路径天线增益损耗之和。不存在多径传播时没有路径天线增益损耗,路径损耗即为基本传输损耗。在自由空间,不存在多径传播,而且没有电波衰减(A=0),故 LP=Lb=Lf
Lf =32.45+20lgf+20lgd
式中Lf为自由空间路径损耗或自由空间基本传输损耗。
在传播距离、电波频率、极化、发射天线和发射功率均相同时,实际电路的衰减为 E=E0-(RT/nF)ln(a1/a2)
其中E为该实际电路接收点的电场强度幅度;E0为自由空间传播时接收点的电场强度幅度。一般情况下E