1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。wireless material-physical layer地波、天波、自由空間傳播地波、天波、自由空間傳播無線信道中有中、長地表面波傳播（其損耗隨頻率升高而急劇增大，傳播距離迅速減小，因此在VHF和UHF頻段地表面波的傳播可以忽略不計），短波電離層反射傳播，超短波和微波直射傳播以及各種散射傳播。在VLF、LF和MF波段，無線電波沿著地面傳輸，傳輸距離較遠，稱為地波。在HF、VHF波段，地面波會被地球吸收。然而，到達電離層的波可以被電離層反射回來，再送回到地球上。在某些特定的大氣條件下，信號可以被反

2、彈多次，稱為天波。自由空間傳播指天線周圍為無限大真空時的電波傳播，能量既不會被障礙物所吸收，也不會產生反射或散射。實際情況下，只要地面上空的大氣層是各向同性的均勻媒質，傳播路徑上沒有障礙物阻擋，到達接收天線的地面反射信號場強也可以忽略不計，這樣的情況下，電波可視作在自由空間傳播。天線短波通信是指波長米（頻率為）的電磁波進行的無線電通信。短波通信傳輸信道具有變參特性，電離層易受環境影響，處于不斷變化當中，因此，其通信質量不如其它通信方式如衛星、微波、光纖好。短波通信系統的效果好壞，主要取決于所使用電臺性能的好壞和天線的帶寬、增益、駐波比、方向性等因素。近年來短波電臺隨著新技術提高發展很快，實現了

3、數字化、固態化、小型化，但天線技術的發展卻較為滯后。由于短波比超短波、衛星、微波的波長長，所以，短波天線體積較大。在短波通信中，選用一個性能良好的天線對于改善通信效果極為重要。下面簡單介紹短波天線如何選型和幾種常用的天線性能。一、 衡量天線的性能因素 天線是無線通信系統最基本部件，決定了通信系統的特性。不同的天線有不同的輻射類型、極性、增益以及阻抗。輻射類型：決定了輻射能量的分配，是天線所有特性中最重要的因素，它包括全向型和方向型。極性：極性定義了天線最大輻射方向電氣矢量的方向。垂直或單極性天線（鞭天線）具有垂直極性，水平天線具有水平極性。增益：天線的增益是天線的基本屬性，可以衡量天線的優劣。

4、增益是指定方向上的最大輻射強度與天線最大輻射強度的比值，通常使用半波雙極天線作為參考天線，其它類型天線最大方向上的輻射強度可以與參考天線進行比較，得出天線增益。一般高增益天線的帶寬較窄。阻抗和駐波比（）：天線系統的輸入阻抗直接影響天線發射效率。當駐波比（）：時沒有反射波，電壓反射比為。當大于時，反射功率也隨之增加。發射天線給出的駐波比值是最大允許值。例如：為：時意味著，反射功率消耗總發射功率的，信號損失。為：時，損失功率，信號降低。二、 常用短波天線性能  方向性天線、簡單的雙極天線適用于短距離通信，但短波遠距離通信信號微弱，甚至被各種噪音淹沒時，天線就需要選擇比雙極天線增益更高的天

5、線。理想方向性天線在工作方向上具有很高增益而無用方向上增益為。三、 不同環境下天線選型 固定站間遠近距離通訊 由于固定站間通訊方向是固定不變的，所以一般采用高增益，方向性強的短波天線。通信距離在公里，可使用高增益，低仰角對數周期天線（），但天線價格昂貴。在實踐中短波自適應電臺配這種天線，可基本實現北京至昆明，烏魯木齊甚至拉薩全天候通信。如果通信質量要求不是太高也可使用價格相對便宜的天線如八木天線、長線天線，但長線天線需用天調。距離在以內時采用水平雙極天線可取得較好效果，但水平雙極天線占地較大，中心站電臺較多不適合布天線陣。 固定站與移動站間通訊 由于移動

6、站在運動中，通訊方向不固定，所以中心站的天線應選用全向天線，例如，多膜短波寬帶天線或配有天線調諧器的鞭狀天線。多膜天線雖然價格較貴，但是一個天線竿上可以繞三副天線（倆副高仰角天線，一副低仰角天線）遠、近距離通信均可兼顧。中心站也可用鞭狀天線，鞭狀天線的仰角低，近距（-公里）通信困難，遠距離（-公里）只要頻率合適，通信效果較好。移動站天線由于安裝面的限制，多采用鞭狀天線，國內有時用柵網、雙環、三環天線。遠距離通信時，鞭狀天線豎直，近距離通信則可以放置為倒“”型，這樣使用增加了天線的垂直輻射面，可以提高發射效率。只要天線的發射角、電臺的工作頻率合適，可以克服短波盲區（-公里）的通信困難。 

7、;補充一點：關于天線增益的描述（dBd和dBi）天線增益是指：在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高?？梢赃@樣來理解增益的物理含義-為在一定的距離上的某點處產生一定大小的信號，如果用理想的無方向性點源作為發射天線，需要100W的輸入功率，而用增益為 G = 13 dB = 20（倍） 的某定向天線作為發射天線時，輸入功率只需 100 /

8、60;20 = 5W。換言之，某天線的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果來說，與無方向性的理想點源相比，把輸入功率放大的倍數。半波對稱振子的增益為G = 2.15 dBi；4個半波對稱振子 沿垂線上下排列，構成一個垂直四元陣，其增益約為G = 8.15 dBi  ( dBi這個單位表示比較對象是各向均勻輻射的理想點源) 。如果以半波對稱振子作比較對象，則增益的單位是dBd .半波對稱振子的增益為G = 0 dBd （

9、因為是自己跟自己比，比值為1，取對數得零值。） ； 垂直四元陣，其增益約為G = 8.15  2.15 = 6 dBd ?；緜鞑C制（反射、繞射、散射）當電磁波遇到比波長大得多的物體時發生反射，反射發生于地球表面、建筑物和墻壁表面。當接收機和發射機之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時發生繞射。由阻擋表面產生的二次波散布于空間，甚至于阻擋體的背面。當發射機和接收機之間不存在視距途徑，圍繞阻擋體也產生波的彎曲。在高頻波段，繞射和反射一樣，依賴于物體的形狀，以及繞射點入射波的振幅、相位和極化情況。當波穿

10、行的介質中存在小于波長的物體并且單位體積內阻擋體的個數非常巨大的時，發生散射。散射波產生于粗糙表面、小物體或其他不規則物體。在實際的通信系統中，樹葉、街道標志和燈柱等會產生散射。慢衰落接收信號的場強中值在長時間內的緩慢變化成為慢衰落，一種典型的慢衰落就是陰影衰落。這是由于電波在傳播路徑上遇到障礙物就會產生電磁場的陰影區，當移動用戶通過不同的陰影區時，就會引起中值變化。在相同的收發距離情況下，不同位置的周圍環境差別非常大，由于陰影效應，導致路徑損耗為隨機的對數正態分布（lognormal distribution）?？梢?，陰影衰落是隨位置的較大變化（數十個或數百個波長以上的變化，而非數個波長以內

11、的位置變化）而造成的緩慢衰落，亦稱地形衰落或位置衰落?？焖ヂ湟苿优_在移動時，接收信號除了其場強中值隨位置發生慢衰落外，信號的振幅在數個波長以內還有著迅速的隨機變化，其變化范圍可以達到數十分貝，這就是快衰落。這是由于電波在沿地表傳播中會受到各種阻礙物的反射、散射和吸收，實際到達接收天線處的電波除了來自發射天線的直射波外，還存在來自各種物體（包括地面）的反射波和散射波，反射波和散射波在接收天線處形成干涉場。此外，在無線通信中，還存在因移動臺的快速移動而劃過電波的波節和波腹的駐波現象及由于多普勒效應而造成的相移。凡此種種原因，就使得實際移動臺接收到的場強在振幅和相位上均隨時隨地在急驟變化，使信號很不

12、穩定，這就是天線電波的衰落現象，其中隨時間急驟變化的部分（以毫秒計）稱為“快衰落”和短期衰落。在實際移動信道中，散射體很多，所以接受信號是由多個電波合成的。直射波、反射波或散射波在接收地點形成干涉場，使信號產生深度且快速的衰落。產生快衰落的原因有兩個，多徑效應和多普勒頻移。在沒有直達路徑的情況下，快衰落服從瑞利分布。仔細劃分這一快衰落又可分為：空間選擇性快衰落、頻率選擇性快衰落與時間選擇性快衰落。多徑效應由移動體周圍的局部散射體引起的多徑傳播效應稱為多徑效應。發射端的信號到達接收端的路徑并非一條，由于經歷不同的傳播損耗和衰落，各徑信號均不相同。從空間角度來看，沿移動臺移動方向，接收信號的幅度隨

13、著距離變動而衰減，幅度的變化反映了地形起伏所引起的衰落以及空間擴散的損耗。從時域角度來看，各個路徑的長度不同，因而信號到達的時間就不同，即如果從基站發送一個脈沖信號，則接收信號中不僅包含該脈沖，而且還包含它的各個時延信號。時延擴展將引起碼間串擾，嚴重影響數字信號的傳輸質量。四種主要效應 陰影效應：由大型建筑物和其它物體的阻擋，在電波傳播的接收區域中產生傳播半盲區。它類似于太陽光受阻擋后可產生的陰影，光波的波長較短，因此陰影可見，電磁波波長較長，陰影不可見，但是接收終端(如手機)與專用儀表可以測試出來。 遠近效應：由于接收用戶的隨機移動性，移動用戶與基站之間的距離也是在隨機變化，若各移動用戶發射

14、信號功率一樣，那么到達基站時信號的強弱將不同，離基站近者信號強，離基站遠者信號弱。通信系統中的非線性將進一步加重信號強弱的不平衡性，甚至出現了以強壓弱的現象，并使弱者，即離基站較遠的用戶產生掉話(通信中斷)現象，通常稱這一現象為遠近效應。   多徑效應：由于接收者所處地理環境的復雜性、使得接收到的信號不僅有直射波的主徑信號，還有從不同建筑物反射過來以及繞射過來的多條不同路徑信號。而且它們到達時的信號強度，到達時間以及到達時的載波相位都是不一樣的。所接收到的信號是上述各路徑信號的矢量和，也就是說各徑之間可能產生自干擾，稱這類自干擾為多徑干擾或多徑效應。這類多徑干擾是非常復雜的

15、，有時根本收不到主徑直射波，收到的是一些連續反射波等等。   多普勒效應：它是由于接收用戶處于高速移動中比如車載通信時傳播頻率的擴散而引起的，其擴散程度與用戶運動速度成正比。這一現象只產生在高速(70km/h)車載通信時，而對于通常慢速移動的步行和準靜態的室內通信，則不予考慮。在實際的移動通信中，3類選擇性的衰落都存在，根據其產生的條件大致分為以下三類：   第一類多徑干擾：是由于快速移動用戶附近的物體的反射而形成的干擾信號，其特點是由于用戶的快速移動因此在信號的頻域上產生了多普勒(Doppler)頻移擴散，而引起信號在時域上時間選擇性衰落   第二類多徑干擾：用戶信號由于遠處的高大建筑物與山丘的反射而形成的干擾信號。其特點是傳送的信號在空間與時間上產生了擴散。空域上波束角度的擴散將引起接收點信號產生空間選擇性衰落，時域上的擴散將引起接收點信號產生頻率選擇性衰落。    第三類多徑干