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无线电波在实际传播中的衰减原因
一、引言一般无线信号都是采用无线电波的形式进行发送与接收,从无线电波的本质来看,由于其是在自由空间以直射、反射、衍射和散射等形式传播的电磁波,是一种具有能量传递过程,因此当其遇到障碍物等阻力的环境下是会不断衰减,直至消失的.比如我们日常的说话声音,无线路由器信号、无线广播信号等,都会随着距离的远近或者遇到不同障碍物后会明显衰减.可见其在实际应用过程中一直遇到各种各样的显示问题,所以如何提高无线电波传输的可靠性和安全性是无线通信工程师需要持续不断解决的问题之一.
本文结合高中对光与波知识的学习与掌握,通过阐述无线电波的传播原理与传播形式,分析无线电波在实际传播过程中的衰减原因,进而探讨了如何提高无线电波传播的可靠性技术.通过对该论文课题的调研分析与总结,不仅能进一步提高自己对光与波知识的理解,还拓宽了对信息通信等专业的认知.
二、无线电波信号的传播原理与传播方式看不见的无线电波在远距离之间为人们传输数据、音乐、图片、视频的同时,说明无线电波已经改变了我们的生活、改变了整个社会方式,其应用已经遍及人们生产生活的方方面面,如无线广播、无绳电话、无线网络、遥控器、手机信号等都是通过无线电波来实现的,尤其是在太空领域,必须通过无线电波开展信息的传输.
无线电波的传输两端分别要有发射装置和接收装置,中间是无需任何介质以波的形式在空中传播.小学自然课里老师甚至都会通过电池、一枚硬币与一台AM 收音机便可以简单实现无线电波的传输过程.其中无线电波信号发射装置主要是携带某种信息以电磁波的形式进行传输,一般是将信息叠加到正弦波信号进行传输,主要原因是现在无线电波使用的太多,必须通过不同正弦波的频率来加以区别,这就是我们通过所说的频段.而无线电波信号接收装置则通过接收空中的无线电波,从无线电发射原理可以看出,这时需要制定接收某一频段的信号才能得到有用的信息,接收到的无线电波是叠加在正弦信号上的,需要按照一定的解码规则进行信息的解码,进而实现无线电波的信号回复与传播过程.无线电波属于波,和光波的传播原理是一致的.在宽广无线空间下,由于没有障碍物阻挡,无线电波只进行直射传播,但是实际物理世界环境下,由于周围存在各式各样的物体,这会改变原本无线电波的直射传播特性,使得出现如反射、衍射等现象的产生,除此之外,无线电波还具有一定的穿透能力,如无线信号隔墙的传播能力,因此可以说无线电波在实际传播过程是多变多样的、复杂不确定的.三、常见无线电波信号衰减因素分析正是由于实际生活环境的复杂多样,造成无线电波信号经常以反射、折射、穿透、衍射等形式传播.从光波的传播原理知道,当电磁波遇到障碍物时,如果障碍物的物理尺寸与电磁长相差不多时,电磁波可以以衍射或者说绕射的形式绕过该障碍物继续传播,虽然在一定程度上避免了传播的盲区,但是电磁波的能量会受到一定的衰减.而如果障碍物物理尺寸远远大于电磁长,则电磁波就绕射不过去,这时会在障碍物的交界处发生折射,甚至有的障碍物对电磁波还有吸收能力,如隐形飞机就是利用该原理进行设计的,当然电磁波也会继续在障碍物上继续传播,及所谓的穿透,但不管是折射、穿透、还是吸收,对电磁波的能量都有一定的减弱作用.如果障碍物的尺寸小于电磁长,则电磁波会在障碍物表面发生散射现象,这种现象在实际环境中特别多,如无线电波遇到述职、灯杆、人体等.除了从无线电波传播形式角度分析其传播过程中能量的衰减,由于无线电波信号传输按其离地面高度来看,主要是在地表面、对流层和电离层进行传播,而这些也会对无线电波的传播有着一定的影响,而且对不同频段的电磁波影响程度也是不同的.如无线电波经过电离层反射后传播到接收点,由于其传播过程长,且传播过程中会收到大气层中的空气阻碍和电离层对无线电波能量的吸收,同样如果在地表层传播则其能量损失将会更多.总之,无线电波在传播过程中由于外界环境因素会出现无线电波信号传输损耗、衰落、和失真等严重影响无线电波传输质量现象产生,甚至有些还会产生干扰及噪声影响,造成即使接收端接收到信息,已经无法识别其真实含义,因此必须考虑采用技术手段确保无线信号的传播质量.
四、提高无线电波的传播可靠性措施从3 的分析可以看出,要确保无线电波信号传播的可靠性应该从其传输损耗、传输衰弱和传输失真等角度进行考虑设计.
一般最经常采用的是提高天线的发射功率,无线电发射装置通常输出射频信号,然后通过馈线也就是通常的电缆将射频信号输送到天线,最后由天线将信号以电磁波的形式辐射传播出去.可见天线发射功率大,其无线电磁波的传输距离越远和辐射面积也就越大,因此通常在无线电波系统设计时,工程师们总是通过计算无线电波发射装置的发射功率与天线辐射的辐射能力,以此来确保其对无线电波的传播能力.另外一种常用的是无线电波中继设施,其主要是扩大传输距离,实际应用也非常广泛,如日常的人民广播电台和电视台信号,通常其传输到各省之后在通过省台往外传播,这时就是采用的中继设施或者说中继台,其主要作用是先接收无线电信号,通过处理方法恢复后再转发出去,实现无线电波信号的中继功能,有助于增加通讯距离、扩大无线电波信号覆盖范围等.
还有常用的是在发送端增设高频放大器,以提高其无线电波信号的发送功率,或者假装发射定向器,如只需要增强某一个方向的发射功率,则可以通过定向器来增强,但这时候会牺牲其他方向的无线电波信号强度,经常利用的就是波的直线传输性能,通常在一些电视台楼顶都能看到.同样,在无线电波信号接收端可以通过增加单元数、加装引向器和反射器来提高接收端的信号接收能力,如传统的家用电视接收天线,结构简单使用方便,但方向性较强,一般接收单元、引向器和反射器需要组合使用,其原理是通过反射器和引向器对电磁波起到前向引导作用,反射器减弱自身附近无线电波信号,增强引向器的作用,反射器只需一个,引向器可以很多,越多则接收无线电波信号能力越强,这是通过一定数量的接收单元,便可实现无线电波接收端的信号增强作用.
当然也有一些其他的无线电波放大器,无线电波定向装置等也可以提高无线电波传输的可靠性.
五、结论无线电波技术在实际日常生产生活中得到了广泛使用,其传输过程会收到周围环境的影响而导致传输质量的降低,严重时导致无线电波信号丢失与失真.因此本文从无线电波传输原理和传播方式出发,结合本人对高中物理光波的掌握,分析了其传播过程与传播过程中产生的传输损耗、能量衰减、信号失真等严重影响无线电波信息传输质量问题.接着从问题的源头出发,通过查找资料分析总结了两种常见的无线电波信号增强方法,以此对无线电波解决无线电波在实际传播过程中的衰减问题.
无线电论文范文结:
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1、无线电杂志