无线通信技术 由于种种原因，在一些欧、美、日等西方国家常常把部分微波波段分为L、S、 C、X、Ku、K、Ka等波段（或称子波段），具体如表1-2所示。 表1-2无线通信中所使用的部分微波波段的名称 频率和波长 波段代号 频率范围 波长范围 5 3015cm 2-4Gz 15-75cm 4-8GHz 75375cm 8-13Gt 375-231cm 13-18GH 231.67cm 18-28G 167-1.07cm a 2840G 1.070.75cm 1.3无线通信所涉及到的地球大气层 无线通信中的电磁波传播会涉及到地球大气层，这里主要介绍一下地球大气 层的有关知识。 地球上面的大气层的结构如图1-1所示。地球大气层中最低的一层是对流层， 其厚度平均约10-20公里，由于其贴近地表面，大气的温度随着高度增加而 下降，空气对流十分须繁。所谓“对流”的称谓就是基于“空气对流剧烈 而确定的。对流层的平均高度随地域变化而有所差异，温带地区为10-12公 里，赤道附近为16-18公里。在对流层集中了大气中90%以上的水气和34 以上的大气质量。 在对流层的上面一层是平流层，又称同温层，距地面约2040公里。在平流 层上面是电离层
无线通信技术 ~e ?# #/Ja # # # # # # /a a } 1-2 L 1~2GHz 30~15cm S 2~4GHz 15~7.5cm C 4~8GHz 7.5~3.75cm X 8~13GHz 3.75~2.31cm Ku 13~18GHz 2.31~1.67cm K 18~28GHz 1.67~1.07cm Ka 28~40GHz 1.07~0.75cm 1.3 g *B@4 bcy@4 ¡ @¢£4¤¥( @4g¦]§¨© ª«¬®¯ ! ° ~eª±²@}£ 4³¬hi´¬µ¶· y¸ ¨©¹Zº »¼¨©½»¾§¿e¼¨©ÀÁ½ ·Âà ¨©®´¬h@ÄÅÆ·DÇ ³È@É ! ° ÊË̲ "! ° ?¨©ÍgN4g #!¢Î $% !¢4ÏÐ ?¨©¢£§© ÑG³ Ò@£¯ !% ° ?© ¢£§Ó
第一无线通的基本概念 地球 图11地球表面的大气结构示意图 电离层是地球大气层的一部分。处于这种高度的大气，其对流作用甚小，在 太阳的辐射作用以及宇宙射线的影响下产生电离，形成相当多的离子和自由 电子。按离地球表面的高度，电离层依次分为D层、E层、F,层和F,层等四 层，如图1-2所示。在白天，这四层电离层均存在：在晚上，D层消失，下 层和下，层合并为一层（这时仍称为F,层）， 5呢 D层 地球 图12电离层的结构示意图 3
第一章 无线通信的基本概念 !" Ó§@4 Ôe´¬4 ª¨©ÕÖ× ? ØÙÕ!*ÚÛÜÝy;<Ó ÞßàáFÓ â~ ãÓ@}£´¬ Óäå & #' #( (/æ ( ?çè æÓ®é?ê?ë¢ & ìí ( (îï Hð ( #$% !"
无线通信技术 1.4无线通信的电磁波传播 无线通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传摇特点，下面按波长分 述如下： 1.4.1极长波（极低频ELF)传播 极长波是指波长为1~10万公里（频率为3-30z)的电磁波。理论研究表明， 这一波段的电磁波沿陆地表面和海水中传播的衰耗极小。 1.4.2超长波（超低频SLF)传播 超长波是指波长1千公里至1万公里（频率为30-300z)的电磁波。这 波段的电磁波传播十分稳定，在海水中衰耗很小（频率为75时衰耗系数 为0.3dB/m)对海水穿透能力很强，可深达100m以上。 1.4.3甚长波（甚低频VLF)传播 甚长波是指波长10公里~100公里（频率为3-30kH2)的电磁波。无线通信 中使用的甚长波的频率为10-30kHz,该波段的电磁波可在大地与低层的电 离层间形成的波导中进行传播，距离可达数千公里乃至覆盖全球。 1.4.4长波（低频LF)传播 长波是指波长1公里~10公里（领率为30-300kHz)的电磁波。其可沿地表 面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）。天波虽然可由电离层反射传 播较远，但电离层对其吸收较强，且由于低层电离层参数变化大，极不稳定， 衰落严重。地波传播主要与大地的导电率有关，传播较为稳定，在陆地一般 传播距离为几十到几百公里。当天波、地波同时存在时，会产生相互干涉 也会形成哀落。当地波在海面上传播时，由于海水导电率高，因而电磁波哀 耗较小，传播距离比陆地要远得多，可达数百乃至数千公里。该波段的低端 (30-60kHz)的电磁波能穿透一定深度的海水，可用于对潜艇通信
无线通信技术 1.4 gãñªfEGEG òó y£ãf ôyõ 1.4.1 ELF öf§÷f ! ø° Z[ !)* ùúûü}ý aþ@}£ Îg ö× 1.4.2 SLF sf§÷f °z ø° Z[ !)* a ¹Ã ?Îg× Z[ )* H& +,$ ¨Î !¢ 1.4.3 VLF Öf§÷f °! ° Z[ !-)* gYÖfZ[ !-)* a ?4@] ÓÞßgLM ÒÓ &°z 1.4.4 LF f§÷f °! ° Z[ !-)* ª þ@} £ @ Ó è è ~Ó \ Ó¨ª A\ ~e]Ó &ÅÆ4 öEà ! @ bc4@[ \à ?@" ÒÓ#¹B#$° áè#@GHé?H ;<à%& Þß á@?£¢ H ~eÎ[´ · \× ÒÓ'@c(F &$z&° a]) !"-)* à ¬Î e¨*+
第一无线通俗的基本概念 1.4.5中波（中频MF)传播 中波是指波长100米~1000米（频率为300-3000kH2)的电磁波。中波可沿 地表面传播（地波）和靠电离层反射传播（天波）。中波沿地表面传播时， 受地表面的吸收较长波严重。中波的天波传播与昼夜变化有关。在白天，电 离层的D层对中波吸收较为严重，中波难以天波的形式传播，只能靠地波传 播。在夜间，电离层的D层消失，E层电子密度下降，高度上升，对中波的 吸收减小，因而中波可由电离层的E层反射。在夜间，中波除靠地波传播之 外，还靠天波传播。 1.4.6短波（高频HF)传播 短波是指波长为10米-100米（频率为3-30MH2)的电磁波。短波可沿地表 面传播（地波），沿空间以直接或绕射方式传播（空间波）和靠电离层反射 传播（天波）。由于地表面对短波的吸收强烈（与中波相比），且随频率的升 高而明显增大。因而，短波的地波传播一般不超过几十公里（在短波的低端）。 短波的空间波传播主婴是靠电波的直射和绕射传播。空间波传播方式不是短 波的主要传播方式。短波的天波传播是短波传播的主要方式。短波的天波传 播与电离层的变化（昼夜变化，季节和年的变化，以及磁暴、太阳黑子变化、 核燥炸等)密切相关，也与天线的仰角和工作频率密切相关。由于电离层折 射系数的梯度分布及与频率的关系，短波的传播过程中存在着多径效应，因 而存在着严重的衰落现象。 1.4.7超短波（甚高频VHF)传播 超短波是指波长为1米-10米（频率为30-300MH2)的电磁波。由于地表面 对超短波的吸收严重，同时也由于超短波对电离层的穿透能力强，其在电离 层中的折射系数趋近于1，因而经电离层反射（天波）的能量很小。所以超 短波难以靠地波和天波传播，而主要以直射方式（即所谓的“视距”方式） 传播。另外，由于对流层中的大气潘流气团对超短波有散射作用，因而超短 波利用这种散射作用，可实现超短波的“超视距”传播，超短波具有一定的 绕射传播能力，其频率越高，绕射能力也就越差
第一章 无线通信的基本概念 1.4.5 MF g§÷f v! v Z[ !-)* g þ @}£ @ Ó è gþ@}£ H ,@}£ A\f ! gè -.ÅÆ ?çè Ó & ¨g A\ ! g/!èÞ 0 @ ?. Ó & ìí ' 1¬y¸ ´¬¢2 ¨g A3× ·g ~Ó ' ?. g4@ 5 6è 1.4.6 HF 7§÷f v! v Z[ !)* 7 þ@} £ @ þ!89: Ó è ~e@}£¨7 A Á gà' hZ[2 ´·ý;µ4 · 7@ "Es#¹° ?7]) 7 bc§8 : E§7 bc 7è §7 bc 7è ÓÅÆ -.ÅÆ <- 2ÅÆ !*=#ØÙ>ÅÆ# ?@A/ 1Bà èCD EÕZ[1Bà ~eÓF &G¬H*Z[ 7 Igé?iFJKL ·é?i ! MN 1.4.7 VHF s7§÷f v! v Z[ !)* ~e@}£ ¨s7 A ! GH ~es7¨Ó ª?Ó gF&O²e · Ó è Ð× !s 7/!@ è ·bc!8 P»¼,Ò½ Q5 ~e¨©g4R©S¨s7TÕ ·s7 TÕ OMs7¼s,Ò½ s7à : ªZ[U´ : ¾UD
无线通信技术 1.4.8微波传播 微波是指波长小于1米（频率高于300MHz)的电磁波。目前又按其波长的 不同，分为分米波（特高频UHF)、厘米波（超高频SHF)、毫米波（极高频 EHF)和亚毫米波（至高频THF)。 微波的传播类似于光波的传播，是一种视距传播。其主要在对流层内进行。 总的说来，这种传播方式比较稳定，但其传播也受到大气折射和地面反射的 影响。另外，对流层中的大气湍流气团对微波有散射作用。利用这种散射作 用可实现微波的超视距传播。 1.4.9激光传播 鉴于光也是一种电磁波，而激光是相干性好的单色光。因而激光的传播也是 一种电磁波的传播。激光在大气中的传播主要是视距传播，易受气候影响。 大气中的氧、氨、二氧化碳、水蒸汽等对激光信号有吸收作用：大气分子密 度的不均匀和悬浮在大气中的尘埃、烟、水晶、盐粒子、微生物和微小水滴 对光信号均有散射作用，由地球表面的空气对流引起的大气湍流可对激光传 播产生光束偏转、光束扩散和光速闪烁，某些波长的激光（如=0.5μm的兰 绿激光)可在水中传播
无线通信技术 1.4.8 §÷f×e v Z[´e )* .rÑãªf EG v ò´Z .)( #Vv s´Z )( #uv ö´Z ')( tuv z´Z /)( WXe{ §,Ò ªbc?¨©YLM Z[\ '\à ª ,B4F @£ ÜÝ Q5 ¨©g4R©S¨TÕ TÕ OMs,Ò 1.4.9 ]e{ § ·^{§à&_`ab{ ·^{ § ^{?4g bc§,Ò c,dÜÝ 4ge#f#geÆh#Îij/¨^{C AÕê41 ¬E®k lm?4gno#p#Îq#rs#<t ×Îu ¨{C®TÕ ~@}£¨©vw4R© ¨^{ ;<{xyz#{xqT {{|} ~f^{ 0+ ^{ ?Îg