剑桥无线基础系列：无线电波传播基础 [Cambridge Wireless Essentials Series:Essentials of Radio Wave Propagation] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　 《剑桥无线基础系列：无线电波传播基础》对于想要快速了解和领悟无线电波传播，以便能够足以承担实际工程任务的网络规划者、硬件设计者、频谱管理者、高级技术管理者和政策制定者来说，都是非常重要的资料，不管他们是无线电波的初学者还是仅仅需要一本快速参考读物的资深工程技术人员。

内页插图

目录

译者序
前言
致谢
第1章 自由空间波传播和口径天线
1.1 电磁波在自由空间的传播：简单解释
1.2 口径天线：简单解释
1.3 进一步说明和计算
1.4 点到点传输
1.4.1 发射，定向和捕获功率
1.4.2 实际天线间的传输损耗
1.4.3 确定要求功率
1.4.4 计算例子
1.4.5 等效全向辐射功率（EIRP）
1.5 近场效应：简单解释
1.5.1 近场问题的深入
1.6 极化
1.7 小结

第2章 点到面的传输
2.1 概述
2.2 功率密度和电场强度
2.3 场强转化为接收信号功率
2.4 预测一定距离处的场强
2.5 频率影响
2.6 数字移动通信的预测方法
2.6.1 0kumura-Hata模型
2.6.2 900MHz和1800MHz电波传播比较
2.7 基站天线
2.7.1 扇形天线
2.8 移动站天线
2.9 干扰和噪声本底
2.1 0小结

第3章 障碍物的影响
3.1 刃峰绕射
3.1.1 惠更斯原理和考纽螺线
3.2 余隙要求
3.3 假设和近似概述
3.4 口径绕射
3.5 有限大平面的反射
3.6 天线辐射方向图
3.6.1 口径天线的辐射图
3.7 多峰绕射
3.7.1 各种方法的比较
3.8 实际障碍物的绕射
3.9 GTD/UTD
3.10 余隙要求和菲涅耳区
3.11 小结

第4章 反射、散射和透射
4.1 引言
4.2 驻波图
4.3 反射系数的确定
4.4 波在平面上的传播
4.5 波在水面上的传播
4.6 瑞利和莱斯多经环境
……

第5章 复杂环境下接收信号强度估计
第6章 大气效应
第7章 系统设计和干扰管理
第8章 软件工具
第9章 总结
附录1 分贝单位
附录2 相量计算和相量图
附录3 公式表
附录4 链路预算说明
深入阅读资料
参考文献
国际电信联盟（ITU）无线通信管理局标准
作者简介
索引

精彩书摘

这样，当接收信号功率为- 40 dBm时，需要的发射信号功率是13.9dBm。在更高的频率上，对相同天线的系统分析时，损耗将会减小。应该注意的是这是在真空中的电波传播预测。尽管很多情况下在地球大气层空间的损耗跟自由空间是相当大小的，大气层效应将引起衰落，导致需要一个很大的“衰落余量”。
对微波点对点系统中所需要的接收功率通常可作出快速预估，该接收功率依赖于比特速率。需要的功率近似为-154+lolog（比特率）dBm。微波链路通常需要高性能和低误差率，这正意味着需要高的功率。典型的移动系统工作在高的比特误码率条件下，因此可以在低的功率电平下正常工作，在相同比特率条件下大概比微波链路的工作电平低10dB。
1.4.1 发射、定向和捕获功率
我们现在有一个天线在发射和接收“模式”。作为发射天线，将能量发射到空间。作为接收天线，对入射的电磁波提供一个口径来收集能量。为提高对其的认识，我们用另一种方式来考察点对点链接，认为抛物面天线具有良好的锥形辐射方向图，波束宽度为3。。在Im的距离处，此天线照射一个直径近似为50 m的圆盘。理论上在此距离上建立一直径为50m的接收天线能够接受几乎所有的发射能量（实际上没有天线具有良好的锥形辐射方向图，但捕获大约80%的发射能量是可能的）。这种方式下自由空间的点对点传输可设计为几乎无损耗的。然而，将会听到无线电工程师说“自由空间损耗”。该术语本身是一种矛盾修饰方法，其本身是矛盾的：自由空间是无耗媒质。工程师们谈论的自由空间损耗指的是两个标准天线间发射与接收功率的不同（“标准”天线通常是各向同性天线）。这个损耗很少指出为（但是更准确的）“传播损耗”，即从发射天线传输更远时，能量传播出去。
……

前言/序言

探索无线通信的基石：揭秘电波的奥秘 在我们这个日益互联的世界里，无线通信已经渗透到生活的方方面面，从智能手机的每一次通话、每一次数据传输，到我们家中的Wi-Fi信号，乃至全球范围内的卫星导航和广播电视。然而，支撑这一切的，是那些肉眼看不见、却又无处不在的无线电波。它们如何产生？又如何穿梭于空气、障碍物甚至星辰之间，将信息传递到遥远的目的地？本书将带领您深入探索无线电波传播的奥秘，揭示这一切背后的科学原理和工程实践。 我们将在本书中，为您细致地剖析无线电波的本质。您将了解到，无线电波并非凭空产生，而是电磁场在空间中以波的形式传播。我们将从麦克斯韦方程组这一物理学殿堂级的理论出发，追溯电磁波的起源，理解其产生机制，并探讨不同频率的电磁波所展现出的独特传播特性。从低频的长波到高频的微波，它们在空间中的行为方式截然不同，这直接影响着我们设计和使用各种无线通信系统的能力。 本书的重点之一，将是深入研究无线电波在不同传播环境下的行为。您将了解到，无线电波的传播路径并非是一条直线。大气层、地面、建筑物、山峦、水体，甚至植被，都会以复杂的方式影响着电波的传播。我们将详细解析这些传播机制，包括： 视距传播（Line-of-Sight Propagation）： 这是最理想的传播方式，电波沿着直线传播，主要适用于高频段（如微波和毫米波），且传输距离受限于地球的曲率和路径上的障碍物。我们会探讨如何通过增加天线高度、使用中继站来克服视距限制。 地面波传播（Ground Wave Propagation）： 低频电波（如长波和中波）会随着地球表面的曲率传播，其传播范围相当广阔，能够绕过障碍物。我们将分析地面波的衰减特性，以及其在长距离通信中的应用，如AM广播。 天波传播（Sky Wave Propagation）： 中短波电波能够被电离层反射，从而实现远距离通信，甚至跨越洲际。我们将深入讲解电离层的结构、不同层的特性以及其对不同频率的反射能力，并分析太阳活动、季节变化对电离层反射的影响，这是短波通信成功的关键。 衍射（Diffraction）： 当电波遇到边缘或尖锐的障碍物时，会发生弯曲，绕过障碍物继续传播。我们会解释衍射的物理原理，以及它如何在城市环境中帮助信号穿透建筑物。 反射（Reflection）： 电波在遇到光滑的表面（如金属、水面）时会发生反射，这会产生多径传播，导致信号的叠加和衰落。我们将探讨反射对信号质量的影响，以及如何在接收端采取措施减轻其不利影响。 散射（Scattering）： 当电波遇到不规则的表面或介质（如树叶、雨滴）时，会向各个方向散射。我们将分析散射的强度与波长、介质特性之间的关系，以及它在某些通信场景下的重要性。 穿透（Penetration）： 电波能够穿过某些材料，例如穿过建筑物墙壁、车窗等。我们将研究不同材料对电波衰减的程度，这对于室内通信和车载通信至关重要。 在深入理解了这些传播机制之后，本书还将重点关注无线电波传播带来的实际挑战，以及相应的解决方案。最普遍也是最棘手的问题之一便是衰落（Fading）。由于多径传播、吸收、散射等多种因素的综合作用，接收到的信号强度会随时间和空间发生快速、显著的变化。我们将详细阐述不同类型的衰落，包括： 快衰落（Fading）： 由多径效应引起，在短时间内（空间或时间尺度上）信号强度急剧变化，导致通信质量不稳定。 慢衰落（Fading）： 由路径损耗、遮挡等因素引起，信号强度的长期变化，例如由于车辆移动或地形变化。 吸收衰落（Absorption Fading）： 电波在传播过程中被介质吸收而损失能量。 阴影衰落（Shadow Fading）： 电波被建筑物、山体等障碍物阻挡而形成的信号衰减区域。 为了克服衰落带来的不利影响，工程师们开发了各种创新的分集技术（Diversity Techniques）。本书将为您逐一介绍这些至关重要的技术，包括： 空间分集（Spatial Diversity）： 在不同的空间位置设置多个接收天线，接收到的信号具有独立性，可以通过选择最佳信号或进行合并来提高接收质量。 频率分集（Frequency Diversity）： 在不同的频率上发送或接收信号，不同频率的信号受到衰落的影响程度可能不同。 时间分集（Time Diversity）： 在不同的时间点发送或接收信号，希望在不同时间点信号的衰落状态有所不同。 极化分集（Polarization Diversity）： 利用不同极化的电波，在多径环境下，不同极化的电波接收到的信号衰落情况可能不同。 除了衰落，干扰（Interference）也是无线通信中一个严峻的挑战。来自同频或邻频的其他无线电信号、以及其他类型的噪声，都可能严重影响信号的清晰度和可靠性。本书将探讨不同类型的干扰，并介绍用于抑制干扰的技术，例如： 信道隔离（Channel Isolation）： 合理规划频率分配，确保不同用户或系统之间的信道不重叠。 滤波（Filtering）： 使用滤波器去除不需要的频率成分。 扩频技术（Spread Spectrum Techniques）： 将信号能量分散到更宽的频率范围内，从而降低干扰的影响。 本书还将引导您了解无线电波传播的建模与预测。为了有效地设计无线通信系统，需要准确预测信号在特定环境下的传播情况。我们将介绍各种传播模型，从简单的经验模型到复杂的基于物理模型，以及它们在不同场景下的适用性。您将了解到如何利用这些模型来估算路径损耗、预测覆盖范围、优化天线布局，以及进行干扰分析。 此外，本书还将触及无线电波传播在现代通信技术中的具体应用，例如： 蜂窝通信（Cellular Communication）： 如何在高密度地区实现大量用户的通信，以及基站的覆盖和频率复用策略。 Wi-Fi和蓝牙（Wi-Fi and Bluetooth）： 在家庭和办公环境中实现短距离无线连接，以及信号穿透和干扰的应对。 卫星通信（Satellite Communication）： 电波如何穿越大气层和太空，实现全球范围内的信息传输。 雷达和遥感（Radar and Remote Sensing）： 利用电波的反射和散射原理进行目标探测和环境监测。 本书的编写旨在为读者提供一个全面而深入的无线电波传播知识体系。无论是电子工程专业的学生，还是无线通信领域的从业人员，亦或是对无线技术充满好奇心的爱好者，都能从中获得宝贵的知识和启示。我们将以清晰易懂的语言，结合丰富的图示和实例，将抽象的物理概念具象化，使复杂的工程问题变得直观。 理解无线电波的传播，就是理解我们这个无线世界的脉搏。本书将是您探索这个精彩领域、掌握无线通信核心技术的理想向导。让我们一起踏上这段引人入胜的旅程，揭开无线电波的神秘面纱，洞悉现代通信的未来发展方向。