文章目录

• 波段划分
• 每个波段传播的特性

空气体的介电常数(相对介电常数)

g波段的东西。

其实回到频段本身就属于无线电波。广播伴随着人类工业的发展而来，是当今全球传播的重要方式。目前还没有找到更好的解决办法。

因为无线电涉及的范围非常广，这次我们就从频率和波段的角度来详细分析无线电波。

无线电波是指在自由空空间(包括空气体和真空传播的无线电频段电磁波。无线电波的波长越短，频率越高，在同一时间内传输的信息就越多。无线电波在空中的传播模式如下:直接、反射、折射、穿透、衍射(衍射)和散射。

无线电波的引入

一种电磁波。频率约为000千赫~ 3000万千赫或波长为30000米~10μm ~ 10微米的电磁波，因由振荡电路的交流电产生，可被天线发射和吸收，故称为无线电波。

电磁波有很多种，按照频率从低到高的顺序排列:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线。无线电波分布在10KHz到3000GHz的频率范围内。

不同波段的无线电波具有不同的传播特性。

频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远，衍射能力越强。但低频带频率资源紧张，系统容量有限，因此低频带无线电波主要用于广播、电视、寻呼等系统。

高频带频率资源丰富，系统容量大。然而，频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越近，衍射能力越弱。另外，频率越高，技术难度越大，系统成本也相应增加。

在选择移动通信系统使用的频带时，应综合考虑覆盖效果和容量。与其他频段相比，UHF频段在覆盖范围和容量之间有更好的折中，因此被广泛应用于手机等终端的移动通信领域。当然，随着人们对移动通信需求的增加和容量的增加，移动通信系统必然会向高频带发展。

无线电波的速度只随传播介质的电和磁特性而变化。无线电波在真理空中传播的速度等于光在真理空中传播的速度，因为无线电波和光都属于电磁波。无线电波在其他介质中的速度为Vε=C/sqrt(ε)。其中ε是传播介质的介电常数。空气体的介电常数与真空非常接近，略大于1，所以无线电波在空气体中的传播速度略小于光速，一般认为等于光速。

无线电波的传播

无线电波的传播模式

对于自由空房间，由于自由空房间没有遮挡，电波传播只是直接的，没有其他现象。

至于日常生活中的实际通信环境，由于地面上有各种各样的物体，无线电波的传播包括直射、反射、绕射(衍射)等。此外，对于室内或列车用户来说，一些信号来自无线电波对建筑物的穿透。这些都导致了无线电波传播的多样性和复杂性，增加了研究无线电波传播的难度。

投射性

视线内的直射光可视为在自由空间空传播的无线电波。直达波传播损耗公式与自由空中路径损耗公式相同:

PL=32.44+20lgf+20lgd .其中PL为自由空之间的路损，单位为dB。f是载波频率，单位为MHz。d为发射源到接收点的距离，单位为km。

反射、折射和穿透

电磁波传播过程中遇到障碍物时，当障碍物的大小远大于电磁波的波长时，电磁波会在不同介质的交界处发生反射和折射。此外，障碍物的介电特性也会影响反射。对于不良导体，反射不会带来衰减；对于绝缘体来说，它只反射一部分入射能量，其余部分折射到新介质中继续传播；对于非理想介质，当电磁波穿透介质时，即穿透时，介质会吸收电磁波的能量，导致穿透衰减。穿透损耗不仅与电磁波的频率有关，还与穿透物体的材料和尺寸有关。

一般的室内无线电波信号是穿透分量和衍射分量的叠加，衍射分量占绝大多数。因此，一般来说，高频信号(如1800MHz)的室内外电平差大于低频信号(800MHz)。而且低频信号进入室内后，由于穿透能力差，在室内经过各种反射后，场的强度分布更加均匀。但高频信号进入室内后，又有一部分穿透出去，室内信号分布不均匀，让用户感觉信号波动较大。

衍射

当电磁波传播过程中遇到障碍物时，当障碍物的大小接近电磁波的波长时，电磁波就会从物体的边缘发生衍射。衍射可以帮助覆盖阴影区域。

分散

当电磁波传播过程中遇到障碍物时，这个障碍物的大小小于电磁波的波长，并且单位体积内这种障碍物的数量很大，就会发生散射。散射发生在粗糙物体、小物体或其他不规则物体的表面，如树叶、街道标志和灯柱。

无线电波在不同距离的传播

视线传播

无线电波视线传播的一般形式是直达波和地面反射波的叠加，可能使信号变强或变弱。

由于地球是球形的，受地球曲率半径的影响，视线传播存在一个极限距离Rmax，它受发射天线高度、接收天线高度和地球半径的影响。

非视距传播

无线电非视距传播的一般形式包括衍射波、对流层反射波和电离层反射波。

①衍射波

衍射波是建筑物或阴影区域的主要信号源。衍射波的强度受传播环境影响很大，频率越高，衍射信号越弱。

②对流层反射波

对流层反射波在对流层中产生。对流层是一种非均匀介质，由于天气条件而随时间变化。它的反射系数随着高度的增加而减小。这种缓慢变化的反射系数使无线电波弯曲。对流层反射用于波长小于10m(即频率大于30MHz)的无线通信。对流层反射波是极其随机的。

③电离层反射波

当波波长大于1米(即频率小于300兆赫)时，电离层就是一个反射体。从电离层反射的无线电波可能有一次或多次跳跃，因此这种传播用于远距离通信。像对流层一样，电离层的特点是持续波动。

陆地移动通信环境中的无线电波特性

通信环境的复杂性

由于移动终端的天线高度相对较低，传播路径总是受到地形和人为环境的影响，使得接收信号散射、反射或重叠很多。

通信环境的复杂性体现在地形的多样性、人为建筑的多样性和人为噪声干扰的多样性。例如，地形周围有森林，树叶会造成无线电波的大量散射。对于城市环境，街道两侧高楼造成的波导效应，使得街道上沿传播方向的信号增强，垂直于传播方向的信号减弱，相差约10dB。此外，机动车的点火噪声、电力线噪声、工业噪声等人为噪声也会干扰接收信号。

移动终端的随机移动性

移动终端总是在移动。即使移动终端不移动，周围的环境也总是在变化，比如人和车的移动，风吹树叶等等，使得基站和移动终端之间的传播路径不断变化。而且，移动终端相对于基站的移动方向和速度的变化会导致信号电平的变化，这只能用随机过程的概率分布来描述。

沟通的开放性

无线电传播的开放性空导致空之间的严重干扰。常见的有同频干扰、邻频干扰、互调干扰等。随着频率复用系数的增加，同频干扰将成为主要干扰。

传播特性

无线电波从发射位置到接收位置的传播方式主要有三种:天波、地波和空线性波。每个波的特征如下:

地波:沿地球表面传播的电波称为地波。在传播过程中，无线电波被地面吸收，传播距离不远。频率越高，地面吸收越大。因此，短波和超短波沿地面传播时，距离相对较近，一般不到100公里，中波传播相对较远。其优点是受气候影响小，信号稳定，通信可靠性高。

天波:电离层反射在大气中传输的电波称为天波，也称为电离层反射波。发射的无线电波从地面到接收地70-80公里以上被电离层反射，传播距离远，一般在1000公里以上。缺点是受电离层气候影响较大，传播信号非常不稳定。短波频段是天波传播的最佳频段，渔船配备的短波单边带电台是利用天波传播进行远距离通信的设备。

空线性波:在空之间从发射地点线性传播到接收地点的电波，称为空线性波，也称线性波或视线波。传播距离是视线，只有几十公里。渔船上配备的对讲机和雷达都是采用空波间传播方式的通信设备。

横波:无线电波是横波。也就是说，电场和磁场的方向垂直于波的传播方向。当无线电波在空之间传播时，必然会受到大气尤其是电离层的影响，导致无线电波发生折射和衰减。其中，波长越大，折射和衰减越大。

根据无线电波波长的不同传播特性，不同的通信业务使用不同的频段，如长波用于导航和固定业务；中短波用于移动业务；微波用于射电天文学和通信。

无线电波的特性

无线电波的衰落特性

无线电波在传播过程中的衰落是一个非常重要的特征，可以从大、中、小三个尺度来描述。

大尺度用于描述中值信号(区域平均值)。它具有幂律传播特性，即信号功率的中值与距离长度增加的某个幂成反比。

中尺度用来描述慢衰落。它是叠加在大规模传播特性中值水平上的平均功率变化。当用分贝表示时，这种变化趋于正态分布。

小尺度用来描述快衰落。它通常服从瑞利概率密度函数，也称为瑞利衰落。

多普勒频移

根据多普勒效应，由于无线电波发射端和接收端之间的相对运动，接收端接收的信号频率和发射端发送的信号频率会有差异，这就是多普勒频移。

多普勒频移符合以下公式:

时间分散和均衡

时间色散源于反射，其反射信号来自距离接收天线几公里外的物体。例如，基站连续发送“1”和“0”的序列。如果远反射信号到达移动终端的时间刚好比直接信号晚一位，接收终端将同时检测到直接信号的“0”和反射信号的“1”，从而引起码间干扰，这就是所谓的时间色散。自适应均衡技术可以减少时间离散的影响。

无线电波的传播

无线电波通过介质从发射点传播到接收点的过程，或在介质界面连续折射或反射的过程。无线电通信是利用无线电波的传播特性实现的。因此，研究无线电波的传播特性和模式是提高无线电通信质量的重要课题。

波段划分

在通信中，无线电波根据其波长(或频率)被分成不同的波段(或频带)。

每个波段传播的特性

不同波长(或频率)的无线电波通常具有不同的传播特性和不同的通信应用范围。

300公里以内的长波传播主要依靠地波，远距离传播(2000公里)主要依靠天波。使用长波通信时，接收点场强稳定，但由于面波衰减慢，对其他接收站干扰大。长波也受到来自天空和电力的干扰严重影响。此外，由于发射天线很大，用于通信和广播的长波不多，仅用于海外通信、导航、天气预报等。

由于白天天波衰减大，中波传播被电离层吸收，主要依靠地波。夜间，天波参与传播，传播距离比地波长。主要用于船舶和航海通信，2000—200米波长的中波主要用于广播。

短波传播既有地波，也有天波。但由于短波频率高，地面吸收强，地面面波衰减快，短波地波传播只有几十公里。减少了天波在电离层中的损失，天波经常用于远距离通信和广播。然而，由于电离层不稳定，通信质量差，短波主要用于电话和电报通信、广播和业余电台。

超短波传播由于超短波频率高，地波衰减大，使得电波深入电离层甚至穿透出电离层，使电波无法反射回来。因此不能采用面波和天波的传播方式，主要采用空波间传播。超短波主要用于调频广播、电视、雷达、导航传真、中继、移动通信等。电视频道选择在超短波(微波、分米波)波段的主要原因是电视需要更宽的频段(我国规定8Mllz)。如果载波频率选择得相对较低，例如在短波波段，并且中心频率fo=20MHz，则相对带宽f/fo=8/20=40%。如此宽的相对带宽会给发射机、天线和馈线系统、接收机和信号传输带来很多困难，因此选择超短波波段，增加载频来降低相对带宽。

主要传播方式

表面波传播:无线电波沿地壳表面的传播方式，也称为表面波传播。地面吸收衰减导致波前的前倾斜，使得单位距离的吸收衰减率随着传播距离的增加而增加。地面吸收衰减随着频率的增加而增加。地波传播用于中频(中波)以下的频段。

电离层传播:利用电磁波从电离层和地面的一次或多次反射的传播模式，也称为天波传播。根据电离层高度，可分为D、E、F1、F2等几个主要等级。各能级中间的最大电子密度自下而上逐层增加，而单位时间内电子与中性气体分子的碰撞次数逐层减少。电离层高度和电子密度随季节、昼夜和太阳黑子活动而变化。

无线电波只能在折射率n随高度减小的区域开始返回地面，无线电波路径最高点的折射率n等于无线电波入射角θ0的正弦函数。对应一定的折射角，有一个最高频率，其传播路径的最高点可以达到F2层的最大电子密度区。这个频率被称为最高可用频率MUF。频率超过MUF的无线电波穿透电离层，永远不会返回地面。与最大入射角对应的最高可用频率的最大值约为30兆赫。

由于电离层的吸收和衰减，不同波段的无线电波具有不同的特性，从而形成不同的传播模式。①短波波段:无线电波可通过D、E层到达F层，一般满足条件。吸收衰减大致与频率的平方成反比，因此工作频率应尽可能接近MUF。因为MUF随着季节、昼夜和太阳黑子活动周期而变化，所以工作频率必须相应地变化。此外，地壳表面导电层的上界面对入射角较大的短波有很好的反射作用，可以将向下的天波转化为向上的天波，从而形成多跳电离层传播模式。②中带:白天D层有较强的吸收作用，夜间只有E层存在时才能形成电离层传播模式。③长波带和超长波带:电离层下缘满足条件ω V，白天D层形成导电层的反射面，夜间E层形成介质层的反射面，形成地-电离层波导与地壳表面导电层的上下界面。传播衰减主要来源于电离层的吸收，衰减值随频率增加，超长波段的传播距离可达数千公里。

电离层散射传播:一种传播模式，利用高度约为85公里的电离层不均匀性产生的散射波进行通信。工作频率30 ~ 60兆赫，传播距离800 ~ 2000公里。

对流层散射传播:利用大气湍流气团中无线电波产生的散射波进行超视距通信的传播模式。适用于超短波，通信距离可达数百公里。

对流层视线传播:在低层大气中，直达波的传播方式可分为广播通信和点对点通信。在大气折射率随高度增加而减小的正态分布下，直达波的传播路径向下弯曲，地球的等效半径大于实际半径。当大气折射率在一定高度范围内出现随高度增加而增加的异常分布时，就会形成大气波导，使传播衰减远小于正常的自由空衰减值。短于厘米波段的直达波还会受到雨雪云雾吸收、雨滴去极化和不均匀气团散射的影响。当接收天线和发射天线之间没有反射波屏蔽时，必须考虑地面反射波的影响。在超短波段和微波段，视线传播是主要的传播方式。广播通信和移动通信的传播距离一般可达60公里，微波中继通信的传播距离一般在50公里左右。

地球空传播:无线电波穿透电离层的直接传播方式。通过电离层的无线电波会受到衰落、吸收、方向变化、传播延迟、频率变化和偏振面旋转等影响。，会随着频率的增加而迅速减弱。千兆赫以上的无线电波在穿过大气层时被氧分子和水分子吸收。氧分子的吸收峰出现在60千兆赫的频率。水分子的吸收在15千兆赫开始显著，在23千兆赫出现吸收峰。由于10 MHz ~ 20 GHz的无线电波在自由空之间传播时衰减影响较小，这个频段形成了无线电波的大气窗口，适合地面空传播，是卫星通信和空通信的唯一传播方式。

假设手机信号的5G频段属于短波，部分频段属于超短波。有趣的朋友其实可以去淘宝或者JD.COM买一台全波段收音机，在空空闲的时候放在阳台上，手动调试无线电波。正常情况下，中短波都会收到。

这条推文到此结束。我是66号的技术员。让我们一起来谈谈技术。

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