上一篇文章為大家介紹了多種形式的電磁波以及電磁場中常見的幾種效應，大家都理解了嗎？

這篇文章總結了電磁場中用的公式和無線傳輸的術語解釋，希望可以幫助你更好的理解無線通信！

一、麥克斯韋方程組

麥克斯韋方程組是英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋，在19世紀建立的一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關係的偏微分方程，它有兩種表達形式。1積分形式

H表示磁場強度矢量；

E表示媒質中感應出的電場強度；B為磁感應強度；D為電位移矢量；J—電流密度矢量；dl—曲線C上的長度元矢量；dS為以曲線C為周界的面積元矢量；dt為時間元；ρ表示體積V內的電荷密度。方程1的物理含義：沿曲線C的傳導電流和位移電流之和是以曲線C為周界的磁場強度為H的磁場的源；方程2的物理含義：磁感應強度為場B的磁場在沿曲線C的迴路中產生的感應電動勢為以曲線C為周界的磁通量的變化率；方程3表示磁場是無源場，穿過任意閉合曲面的磁感應強度的通量為零，暗示了磁單極子不存在；

方程4表示電荷守恆定律，即通過任意閉合曲面的電位移通量等於該閉合面所包圍的自由電荷的代數和。

2微分形式

3輔助方程

ε — 介電常數； μ — 為磁導率；

σ — 媒質的電導率。

二、非視距傳輸

非視距最直接的解釋是，通信的兩點視線受阻，彼此看不到對方，菲涅爾區大於50%的範圍被阻擋 。

在無線傳輸中，非視距傳輸指無線信號從發射點到接收端有障礙物阻擋，不能沿直線進行傳播。非視距傳輸的無線傳播損耗比視距傳輸要增加很多。

三、自由空間傳播模型

電波在自由空間裏傳播不受阻擋，不產生反射、折射、繞射、散射和吸收。但是，當電波經過一段路徑傳播之後，能量仍會受到衰減，這是由於輻射能量的擴散而引起的。

自由空間傳播損耗就是發射點的無線信號在整個球面內均勻的向外擴散，擴散到接收天線處，落在天線的有效接收面積上的能量與發射的總能量的比。

四、射頻

類比：人若想在空中遨遊，可以用飛機作為載體。飛機升空的條件是必須有一定的速度，通過一定長度的機場跑道才能把速度提上去。

信息在空中傳遞，必須有無線電波作為載體，但是無線電波的頻率低於100 KHz時，電波就會被地物吸收，而且接收裝置也非常複雜。只有達到一定頻率的電波才能在空中遠距離傳送，也容易把信息接收下來。

射頻就是能夠發射出去的高頻交變電波，頻率範圍從300KHz～30GHz之間。 能夠傳送射頻信號的傳輸電纜就是射頻線，如工程上使用的饋線。經過調製後的高頻無線電波在射頻線中傳輸叫做射頻有線傳輸。射頻線和天線連接，射頻信號通過天線向空中發射出去或者接收下來。

五、超高頻UHF

超高頻：分米波段，指頻率為300~3000MHz的特高頻無線電波。

無線電波分佈在3Hz~3000GHz之間，在這個頻譜內劃分為12個帶。在不同頻段內的頻率傳播特性不相同。頻率越小，傳播損耗越小，覆蓋距離越遠，繞射能力越強。但低頻段頻率資源緊張，系統容量有限。高頻段頻率資源豐富，系統容量大；但頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越近，繞射能力越弱，實現的技術 難度越大，系統的成本也相應提高。 移動通信系統選擇所用頻段要綜合考慮覆蓋效果和容量。UHF頻段與其他頻段相比，在覆蓋效果和容量之間折衷的比較好，被廣泛應用於移動通信領域。

六、傳播損耗

類比：做蔬菜長途販運生意的人都知道，假若從農民手裡購買的白菜為每斤1毛錢，加上中間環節的運輸費、攤位費、稅、包裝費等，到了最終消費者手中每斤至少得5毛錢。最終賣菜者賺得錢需要從總營業額中減去所有的利潤損耗。 給定頻率的無線制式，無線傳播損耗主要是隨距離變化的路徑損耗，影響該路徑損耗的三種最基本的傳播機製為反射、繞射和散射，即有反射損耗、繞射損耗、地物損耗。如果電磁波穿過牆體、車體、樹木等等障礙物，還需考慮穿透損耗。如果將手機貼近的人體使用，還需考慮人體損耗等等。

路徑損耗的環境因子係數n一般隨傳播環境不同而不同，一般密集城區取4~5，普通城區取3~4，郊區取2.5~3。在實際無線環境中，天線的高度可以影響路徑損耗。一般發射天線或接收天線的高度增加一倍，可以補償6dB的傳播損耗。 反射損耗隨反射表面不同而不同，水面的反射損耗在0~1dB，麥田的反射損耗在2~4dB，城市、山體的反射損耗可達14dB~20dB。

七、傳播模型

傳播模型指通過理論或者實測的方式建立的無線電波傳播 損耗的數學表達式。實際無線環境中不可能有自由空間那樣理想的無線傳播條件。在不同的反射、繞射、散射條件的影響下，電波場強中值變化規律非常複雜，很難用簡單的數學表達式來計算。

目前有兩個途徑研究傳播模型：一是從無線傳播理論出發分析所有從發射點到接收點的電磁波得出傳播損耗的數學規律；二是在大量測試數據的基礎上統計分析出傳播損耗的數學規律。八、雜散輻射

類比：我們的生活小區旁邊有一個工地，徹底燈火明亮。安裝探照燈主要目的是為了便於巡查從而避免工地的各種物資丟失（工作帶寬範圍內輻射就可以了）。可是探照燈太亮了，輻射到了我們小區（雜散輻射），影響了我們小區很多人的休息（雜散輻射必然帶來幹擾）。

射頻發信機本應該在規定的頻率範圍內發送無線信號，即發射帶內信號；正如探照燈應該主要照射工地範圍一樣。由於射頻發信機內部元器件並非理想器件，存在或多或少的非線性，在發射無線信號的過程中產生了很多非規定頻率範圍內的信號，即發生了雜散輻射；就像探照燈照到了旁邊的生活小區。發射機發射了非自己頻率 範圍內的信號，就可能對其他通信系統造成幹擾，就像工地的探照燈影響了旁邊小區居民休息一樣。

九、雜訊

1.雜訊

類比：繁忙的街道上，人們說話，略微遠一點就無法正常交流了。這時候都受到雜訊的影響，往來的汽車嘀嘀聲（人類之外的雜訊），人羣的嘈雜聲（人類內的 雜訊）等等。這些雜訊隨著環境的不同，大小不同，影響程度也不同，我們無法對某個具體的雜訊特定時刻的大小進行預測，但其具有統計概率規律。 在無線電波信號處理和傳播過程中，也會遇到無法確切預測但有統計概率的幹擾信號，這種信號不同於特定頻率的無線電波之間的互相干擾，稱之為雜訊。雜訊分為系統內部的雜訊和系統外部的雜訊。系統內部的雜訊包括和環境溫度相關的熱雜訊、電子管工作時產生的雜訊，信號與雜訊之間的互調產物等等。系統外的雜訊來自雷電風雨產生的雜訊、汽車的點火雜訊、其他用電設備產生的雜訊。

2.相位雜訊

類比：從北京飛往上海的航班排好後，每天按照固定的時刻起飛降落，周而復始。但是一天由於天氣原因，航班無法正常起飛和降落，很多航班相對正常時間都有所延誤。

相位雜訊就是指在系統內（如各種射頻器件）各種雜訊的作用下引起的系統輸出信號相位的隨機變化。描述無線電波的三要素是幅度、頻率、相位，頻率和相位相互 影響。 理想情況下，固定頻率的無線信號波動週期是固定的，正如飛機的正常航班一樣起飛時間是固定的。在頻域內一個脈衝信號（頻譜寬度接近0）在時域內是一定頻率的正弦波。

3.信噪比

類比：

悟空問沙僧：「你希望什麼樣的上網的速度？」沙僧回答：「當然是越快越好。」悟空問道：「一比特要你兩塊錢，你還上不上？」 沙僧囁嚅道：「不敢上了。」

要得到好處的時候，你一定會付出代價。你要考慮的是，你得到好處和付出的代價相比是否合適，也就是性價比的問題。不是好處越多越好，而是性價比越高越好。

信噪比簡單的說就是有用信號和幹擾雜訊的比。有用信號在傳輸的過程中，必然會引入各種雜訊，最起碼有熱雜訊。一個射頻器件如放大器把有用信號功率放大的同時，必然會放大相應的雜訊。 信噪比（Signal/Noise），通常以SNR表示，同樣射頻條件下以功率表示的信噪比是以電壓表示的信噪比的平方，工程上一般指的是功率上的比值。如果用分貝（dB）表示，以功率表示的信噪比是以電壓表示的信噪比的2倍。

4.雜訊係數

類比：

話說八戒和高小姐結婚幾年後，悟空問八戒：「怎麼樣，小日子不錯吧！」八戒一臉苦相，說：「別提了，高小姐性價比降低很多了。面色老了很多，脾氣壞了很多， 生活懶散了很多，還和我不斷地要更高的生活費。」 高小姐婚前的性價比比婚後的性價比高出很多倍，這個倍數可以稱為婚姻魔盒係數，可以描述婚姻質量。 射頻器件本身就會加入雜訊，輸入端信噪比會比輸出端的信噪比高一些。輸入端信噪比和輸出端信噪比之比就是射頻器件的雜訊係數。NF=10lg(輸入端信噪比/輸出端信噪比)

雜訊係數可以衡量接收機、放大器的射頻（RF）性能，表示經過射頻器件後，信號有用功率的損失和雜訊功率的放大。基站的雜訊係數大約為3~5dB，而用戶移動臺的雜訊係數大約為7~9dB。

5.加性雜訊

類比：萬裏黃河是由高山雪水形成的涓涓細流逐漸匯聚而成的，比較重要的源頭有三個：一是扎曲，二是約古宗列渠，三是卡日曲。扎曲乾涸的時候，卡日曲還有充足的水流。

加性雜訊是通過功率直接疊加的方式作用於有用信號,它的存在卻獨立於有用信號，不管有沒有有用信號，加性雜訊始終存在於射頻器件中，影響正常通信的質量。 一般通信中把隨機的加性雜訊看成是系統的背景雜訊；從來源來看，加性雜訊可分為無線電雜訊、工業電雜訊、自然雜訊、射頻器件的內部熱雜訊。無線電的幹擾頻率是固定的，可以通過加強了無線電頻率的管理盡量規避。工業電雜訊來源於各種電氣設備，但幹擾頻譜集中於較低的頻率範圍，選擇較高的工頻工作可防止幹擾。自然雜訊來源於閃電、太陽黑子及宇宙射線等。這類雜訊很難避免。內部熱雜訊由電子器件不規則的熱運動引起，在數學上可以用隨機過程來描述，又可稱為隨機雜訊。

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