无线电波传播方式与各频段的利用

无线电波传播方式与各频段的利用

无线电通信是利用电磁波在空间传送信息的通信方式。电磁波由发射天线向外辐射出去，天线就是波源。电磁波中的电磁场随着时间而变化，从而把辐射的能量传播至远方。无线电波共有以下七种传播方式（附图为无线电波传播方式示意图）。

（1）波导方式 当电磁波频率为30kHz以下（波长为10km以上）时，大地犹如导体，而电离层的下层由于折射率为虚数，电磁波也不能进入，因此电磁波被限制在电离层的下层与地球表面之间的空间内传输，称为波导传波方式；

（2）地波方式 沿地球表面传播的无线电波称为地波（或地表波），这种传播方式比较稳定，受天气影响小；

（3）天波方式 射向天空经电离层折射后又折返回地面（还可经地面再反射回到天空）的无线电波称为天波，天波可以传播到几千公里之外的地面，也可以在地球表面和电离层之间多次反射，即可以实现多跳传播。

（4）空间波方式 主要指直射波和反射波。电波在空间按直线传播，称为直射波。当电波传播过程中遇到两种不同介质的光滑界面时，还会像光一样发生镜面反射，称为反射波。

（5）绕射方式 由于地球表面是个弯曲的球面，因此电波传播距离受到地球曲率的限制，但无线电波也能同光的绕射传播现象一样，形成视距以外的传播。

（6）对流层散射方式 地球大气层中的对流层，因其物理特性的不规则性或不连续性，会对无线电波起到散射作用。利用对流层散射作用进行无线电波的传播称为对流层散射方式。

（7）视距传播 指点到点或地球到卫星之间的电波传播。

附表给出了从甚低频（VLF）至极高频（EHF）频段的电波传播方式、传播距离、可用带宽以及可能形成的干扰情况。

在确定无线电系统实际通信距离、覆盖范围和无线电干扰影响范围时，无线电传播损耗是一个关键参数。无线电通信系统若不进行科学的频率指配和严格的系统设计与场强预测，会使系统之间产生严重干扰而不能正常工作。为了保证无线电通信用户的通信质量，确保无线电波发射的业务覆盖服务区和电波传播的可靠程度，必须仔细地计算从接收天线到发射天线之间的传播损耗。理论上讲，在自由空间无线电波的传播损耗大小与传播距离的平方及使用频率的平方成正比关系，但是在确定无线电系统实际通信距离、覆盖范围和无线电干扰影响范围时，同时还要考虑在传播路径上存在着各种各样的影响，如高空电离层影响，高山、湖泊、海洋、地面建筑、植被以及地球曲面的影响等，因而电波具有反射、绕射、散射和波导传播等传播方式。在研究电波传播特性时，通常以数学表达式来描述这些传播损耗特性，即所谓的数学模型。无线电波传播模型通常是很复杂的，必须对不同的频段使用不同的电波传播模型，以预测电台覆盖和传播场强。下面简要地叙述几种传播方式（详细数学公式略）。

VLF(f< 30kHz) 频率低于30kHz的电波，传播损耗近似等于自由空间传播损耗，即相当于电波在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，不发生反射、折射、绕射和吸收现象，只存在因电磁能量扩散引起的传播损耗。在此频段内，电波在电离层与地球之间可以以波导方式沿地球表面进行传播。

LF(30kHz< f< 300kHz) 在这个频段内，有两种重要的传播方式：地波方式及电离层天波方式。天波信号幅度具有明显的昼夜变化，这是由于电离层吸收和变化

的缘故。

MF(300kHz< f< 3MHz) 在该频段内，传播方式也是地波和天波。当评价地波时，还需要知道大地的电气特性，特别是大地电导率的数据。对150kHz到1.6MHz频率频段，采用天波传播的预测方法。在MF广播频带内，天波传播只假定发生在夜间。在1.6MHz以上频率，HF传播预测方法才开始有效。超过1.6MHz时，天波对移动通信明显地变得更为重要。

HF(3MHz< f< 30MHz) 在该频率范围内，信号的传播一般是通过电离层,主要以天波方式传播，因而表现出较大的变化。电离层的传播特点主要表现为会造成长途传输的多径失真，出现信号干扰甚至中断操作的情况。由于该频段频谱拥挤以及长距离传播应用两方面的原因，人们不得不使用相当复杂的电波传播预测模型。使用电离层特性来预测HF传播时，ITU－R的P.533建议的预测模型可用来在任意路径上根据季节、太阳黑子数等预测基本的和可用的最高可用频率（MUF）、场强、接收功率、信/噪比和可靠性等。

VHF和UHF(30MHz< f< 3GHz) 该频带内，安排有大量固定和移动业务。该频段除了低端之外，通常不是通过有规则的电离层来进行电波传播的。气候只对超折射和传导有影响，这是由大气折射指数中正常梯度的变化引起的。除了自由空间传播外，对流层散射和绕射也是很重要的。我们可以按照下述各种特定传播环境的传播模型来估算电波的传播损耗。

（1）自由空间传播模型 通常把电磁波在真空中的传播称之为“自由空间传播”。 在某些环境中，假定有用信号只是由于在自由空间所产生的传播损耗。也就是说，把大气看成为近似真空的均匀介质，电磁波沿直线传播，不发生反射、折射、绕射和散射等现象，这时在大气中的传播就等效于自由空间传播，它只与频率f和距离d有关。

（2）平坦大地的绕射模型 适合大于视距的传播范围，对有用信号的预测需要考虑地球的曲率。

（3）粗糙大地上的传播模型 适合于世界特定地区和特别粗糙大地上的传播。

（4）OKUMURA－HATA模型 以距离和发射机天线的高度为依据。校正这个损耗须要以建筑物在接收位置附近的百分率、路径类型（陆地、海洋、混合）和大地不规则度为依据，主要用于大城市和郊区环境的传播损耗和场强预测。

（5）LONGLEY－RICE(ITS)模型 可用来估算地波和对流层散射的传播衰减。这个模型是统计模型，也就是预测中值场强和估计信号随时间与空间的变化。另外，还必须考虑到其他有可能造成干扰的传播机理，包括电离层传播机理，有可能随季节和昼夜时间变化；通过偶尔发生的E层，有可能允许在约70MHz频率上进行长距离传播。此外还有超折射和大气波导等。

SHF和更高频率(f>3GHz) 如上所述的各传播因素（除天波而外），均适用于更高的频率，但这时必须考虑衰减、散射以及由降雨与其它大气微粒产生的交差极化。当频率大于10GHz时，雨滴所引起的衰减，会使信号质量严重下降，估算衰减概率分布的方法，通常以超过0.01％时间的雨强密度R0.01(mm/h)为基础。这个值应以长期降雨观测为基础，大约以一分钟的时间间隔进行取值。20GHz以上，必须考虑大气衰落，包括气体衰落和降水衰落。

无线发射模块（或电台）在工程安装过程中的注意事项

日期：2007-04-20 访问次数：24

一． 发射天线的安装

A． 根据使用的模块（或者电台）的发射功率，传输的距离的远近程度选择合适的天线种类。常用的有橡皮天线，吸盘天线和其他各种高增益的全向或者定向天线。

B． 安装前应仔细的阅读天线说明书，有无特殊的要求，检查天线的频段，功率容限是否符合要求。

C． 室外天线的架设高度根据需要及实际情况确定，应考虑到发射信号传输的距离远近，周围的干扰情况和馈线的损耗，并非天线架设越高越好。

D．室外天线应安装在避雷针的45度保护角之内，附近不能有金属，以免影响发射波瓣图。E． 室外天线底座接地应良好，安放不能倾斜，安装一定要牢固，能抗风，抗腐蚀耐强烈的气温变化。

二． 馈线的安装

A．馈线是连接在电台和天线之间的同轴电缆。在选择时应注意如下的指标：

阻抗：50Ω（市面上一般有75Ω和50Ω两种，

请注意区别）

衰减：每米馈线对信号衰减分贝（dB）数，哀

减越小越好。

线径：馈线的直径越粗和屏蔽层越厚实的馈线

衰耗越小。

馈线连接头：馈线的两头必须和天线和电台的接头

匹配，连接头的阻抗也为50Ω，而且必须牢靠连

接。

B. 馈线在留有余地的情况下尽可能短。

C．安装馈线时避免折弯，馈线应固定好，不能随风飘荡，天馈接头要拧紧并用防水胶布缠牢以放雨水沁入、

D．在有条件的地方，最好能把馈线的外铜皮与大地相连接。 三． 对无线模块的简单测试，检查工作状态是否正常。 A. 在系统整体连接好后，一定要再仔细检查一遍天馈线的连接，馈线和无线模块（或者电台）的连接，数据线，控制信号线和电源线的连接是否有误，再确保无误的情况下才能打开电源给系统设备加电。

B. 发射功率的测量:将功率计串入发射模块（或者电台）与天线之间。上电后使无线模块（或者电台）处于发射状态，观察各指示灯状态是否正常，同时读出功率计上测量出来的正向功率和反射功率。实测功率与标称功率相差±１０％即视为正常。反向功率与正向功率之比应小于3％，若大于3％则说明天馈系统与发射设备不匹配，需要找出原因排除故障后，再测试正反向功率，只有当测量的正反向功率比值小于3％后才能让系统加电长时间工作，否则容易烧毁功率放大模块。 四． 无线发射系统的放雷与接地的重要性

A. 防雷的重要性

电闪雷鸣时自然界中瞬间高压大电流放电效应。如果防雷不好，将给通信设备造成损害。特别是天线架设在室外的无线通信基站，若防雷不好，雷电从天线引入通信设备，很容易将设备损害，即使天线防雷好，但是交流供电线路防雷不好，同样也会由供电线路引入雷电烧毁供电电源，从而使通信中断。所以防雷是保护通信设备免遭雷电袭击，保护通信系统正常运行的重要措施。所以对电源系统和天馈线系统都要尽可能的安装专业防雷器B. 接地的重要性：

良好的接地降低了通信设备的噪声等干扰，保证了良好的通信；良好的接地保证了通信设备电子部件的工作稳定；良好的接地保证了通信设备中电子部件免受静电高压，瞬间放电脉冲等的损害；良好的接地使通信设备获得良好的屏蔽作用，避免了外界的电磁干扰等；

C. 无线基站的接地系统：

无线发射基站接地系统包括工作接地，保护接地和防雷接地；工作接地包括供系统工作的交流电源，直流电源和通信设备的接地；保护接地使指对保障通信设备正常工作的其他设备（如空调，照明等）都需要保护接地；

防雷接地分为：

天线，馈线，铁塔的防雷接地。铁塔的顶端必须安装避雷针，天线应位于避雷针的45度保护角之内。避雷针应有良好的接地，以保证雷电及时流入大地。馈线在引入室内之前应做好防雷接地,电源系统也需要做好防雷保护接地措施；如果有长距离数据线也需要做好防雷保护接地措施；

D． 一个无线基站发射系统的工作接地，保护接地和防雷接地最好分开，因为各自接地作用不同，接地电阻要求不同，分开接地可以达到最佳效果。如果很难分开接地时，最少要使防雷接地单独接

有关频率说明

日期：2007-01-24 访问次数：61

一、 GSM900/1800 双频段数字蜂窝移动台

核准频率范围：

Tx：885～915MHz/1710～1785MHz Rx：930～960MHz/1805～1880MHz 说明：

1800MHz移动台传导杂散发射值：1.710～1.755GHz≤-36dBm 1.755～

12.75GHz≤-30dBm

二、 GSM900/1800 双频段数字蜂窝基站

核准频率范围：Tx:：930～960MHz/1805～1880MHz Rx:：885～915MHz/1710～1785MHz

说明：

1800MHz基站传导杂散发射限值：

1805～1850MHz ≤-36dBm/30/100kHz

1852～1855MHz ≤-30dBm/30kHz

1855～1860MHz ≤-30dBm/100kHz

1860～1870MHz ≤-30dBm/300kHz

1870～1880MHz ≤-30dBm/1MHz

1880～12.75GHz ≤-30dBm/3MHz

1710～1755MHz ≤-98dBm/100kHz

三、GSM直放机

核准频率范围：

下行：930～960MHz/1805～1880MHz 上行：885～915MHz/1710～1785MHz 说明：

根据移动通信运营商的要求，直放机必须具备仅适用于某运营商使用频段的功能。测试时，上行885～909MHz、909～915MHz；下行930～954MHz、954～960MHz分别测试。其带外也是分别指885～909MHz、909～915MHz；930～954MHz、954～960MHz的带外。 四、800MHz CDMA数字蜂窝移动台

核准频率范围：Tx：825～835MHz Rx：870～880MHz

五、800MHz CDMA数字蜂窝基站

核准频率范围： Tx：870～880MHz Rx：825～835MHz

六、800MHz CDMA直放机

核准频率范围：上行：825～835MHz 下行：870～880MHz

七、 调频收发信机

核准频率范围：调频收发信机使用的频率范围为：31～35MHz、138～167MHz、351～358MHz、358～361MHz 、361～368MHz、372～379MHz、379～382MHz 382～389MHz 、403～420MHz、450～470MHz。

八、无线寻呼发射机

核准频率范围：138～167MHz、279～281MHz

九、模拟集群基站和移动台

核准频率范围：移动台：351～358MHz、372～379MHz、806～821MHz

基 站：361～368MHz、382～389MHz、851～866MHz

十、数字集群基站和移动台

核准频率范围：基 站：TX：851～866MHz RX：806～821MHz

移动台：TX：806～821MHz RX：851～866MHz

十一、点对点扩频通信设备

核准频率范围：336～344MHz 2.4～2.4835GHz 5.725～5.850GHz

十二、LMDS宽带无线接入通信设备

核准频率范围： 25.757～26.765GHz 24.507～25.515GHz

十三、3.5GHz无线接入通信设备

核准频率范围： 3400～3430MHz 3500～3530MHz

十四、2.4GHz短距离微功率设备

核准频率范围： 2.4～2.4835GHz

十五、固定卫星地球站设备

核准频率范围：C频段：5.850～6.425GHz Ku频段：14.000～14.500GHz 十六、数传电台

核准频率范围：223.025MHz～235.000MHz、821MHz～870MHz

十七、数字微波接力通信机

核准频率范围：

1. 1.5GHz频段：1427～1525MHz

2. 4.0GHz频段：3600～4200MHz

3. 5.0GHz频段：4400～5000MHz

4. 6.0GHz频段：5925～6425MHz（L） 6425～7110MHz（U）

5. 7.0GHz频段：7125～7425MHz（L） 7425～7725MHz（U）

6. 8.0GHz频段：7725～8275MHz（L） 8275～8500MHz（M）

7. 11.0GHz频段：10700～11700MHz

8. 13.0GHz频段：12750～13250MHz

9. 14.0GHz频段：14249～14501MHz

10. 15.0GHz频段：14500～15350MHz

11. 18.0GHz频段：17700～19700MHz

12. 23.0GHz频段：21200～23600MHz

十八、PHS无线接入系统

核准频率范围：1900～1915MHz

十九、DECT无线接入系统

核准频率范围：1905～1920MHz

二十、无绳电话机

核准频率范围：模拟无绳电话：45～45.475MHz/48～48.475MHz

数字无绳电话：1915～1920MHz 、2.4～2.4835GHz

说明：1915～1920MHz频带的数字无绳电话机在2003年1月1日后停止型号核准。 二十一、海事卫星地球站

核准频率范围： TX：1626.5～1646.5MHz RX：1525.0～1545.0MHz 二十二、短波单边带设备

核准频率范围：1.6～29.999MHz

二十三、微功率（短距离）无线电设备

在北京辖区内不得使用229.0-235.0MHz频率的设备。 二十四、调频广播发射机

核准频率范围： 87～108MHz

二十五、中波调幅广播设备

核准频率范围：535～1606.5kHz.

二十六、电视发射设备

核准频率范围：

VHF频段：48.5MHz～72.5MHz

UHF频段：470MHz～566MHz

二十七、多路微波分配系统

核准频率范围：2535～2599MH

76MHz～84MHz 167MHz～223MHz 606MHz～806MHz