Introduction to RF Propagation

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出版者:John Wiley & Sons Inc
作者:Seybold, John S.
出品人:
页数:352
译者:
出版时间:2005-9
价格:802.00元
装帧:HRD
isbn号码:9780471655961
丛书系列:
图书标签:
  • 射频传播
  • 无线通信
  • 电磁波传播
  • 无线电波传播
  • 天线
  • 信道建模
  • 无线电频率
  • 传播特性
  • 无线电工程
  • 移动通信
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具体描述

This book gives an introduction to RF propagation that spans all wireless applications. This book provides readers with a solid understanding of the concepts involved in the propagation of electromagnetic waves and of the commonly used modeling techniques. While many books cover RF propagation, most are geared to cellular telephone systems and, therefore, are limited in scope. This title is comprehensive - it treats the growing number of wireless applications that range well beyond the mobile telecommunications industry, including radar and satellite communications. The author's straightforward, clear style makes it easy for readers to gain the necessary background in electromagnetics, communication theory, and probability, so they can advance to propagation models for near-earth, indoor, and earth-space propagation. Critical topics that readers would otherwise have to search a number of resources to find are included: RF safety chapter provides a concise presentation of FCC recommendations, including application examples, and prepares readers to work with real-world propagating systems. Antenna chapter provides an introduction to a wide variety of antennas and techniques for antenna analysis, including a detailed treatment of antenna polarization and axial ratio; the chapter contains a set of curves that permit readers to estimate polarization loss due to axial ratio mismatch between transmitting and receiving antennas without performing detailed calculations. Atmospheric effects chapter provides curves of typical atmospheric loss, so that expected loss can be determined easily Rain attenuation chapter features a summary of how to apply the ITU and Crane rain models. Satellite communication chapter provides the details of earth-space propagation analysis including rain attenuation, atmospheric absorption, path length determination and noise temperature determination. Examples of widely used models provide all the details and information needed to allow readers to apply the models with confidence. References, provided throughout the book, enable readers to explore particular topics in greater depth. Additionally, an accompanying Wiley ftp site provides supporting MathCad files for select figures in the book. With its emphasis on fundamentals, detailed examples, and comprehensive coverage of models and applications, this is an excellent text for upper-level undergraduate or graduate students, or for the practicing engineer who needs to develop an understanding of propagation phenomena.

经典射频工程教材:深入理解电磁波的奥秘与应用 本书旨在为射频(RF)和微波领域的工程师、研究人员以及高年级学生提供一套全面、深入且高度实用的电磁波传播理论与工程实践指南。它摒弃了繁复冗余的纯数学推导,专注于构建清晰的物理图像,并强调理论知识在实际系统设计中的应用价值。全书结构严谨,逻辑清晰,覆盖了从基础电磁理论到复杂多径环境下的信道建模等一系列核心主题。 第一部分:电磁场与传播基础的坚实地基 本书伊始,便致力于为读者打下坚实的电磁场理论基础,这是理解所有后续传播现象的先决条件。我们首先回顾了麦克斯韦方程组的微分和积分形式,并探讨了其在不同介质(理想导体、理想介质、损耗介质)中的具体应用。重点解析了坡印廷矢量(Poynting Vector)及其物理意义,帮助读者量化能量的传输方向与密度。 随后,本书详细阐述了平面波在自由空间中的传播特性。这部分内容详尽讨论了波阻抗、相位常数、衰减常数以及电场、磁场和功率密度之间的精确关系。我们通过大量的工程实例,清晰展示了自由空间路径损耗(FSPL)的计算方法及其在点对点通信链路预算中的核心地位。 紧接着,我们深入研究了电磁波在有限尺寸导体中的行为,尤其关注波导理论。本书系统地介绍了矩形波导和圆波导的模式分析,包括截止频率、TE/TM/TEM模式的区分与特性。我们不仅推导了波导内的场分布,更注重于讨论模式的耦合、能量的传输效率以及波导的尺寸对工作带宽的影响,为高频电路设计中的隔离与匹配提供了理论依据。 第二部分:环境效应与信道特征的剖析 射频传播的复杂性主要来源于传播介质的非理想性。本部分将焦点从理想环境转移到现实世界中遇到的各种传播障碍和现象。 反射、折射与绕射是理解宏观传播行为的关键。本书用直观的方式解释了惠更斯原理在电磁波绕射中的应用,并重点分析了菲涅尔区(Fresnel Zone)的概念及其在微波链路设计中的重要性。通过对不同几何形状反射面的分析,我们讲解了反射系数的计算,并引入了几何光学(GO)和物理光学(PO)的基本思想。 随后,本书投入大量篇幅系统介绍大气传播效应。这包括对电离层和对流层的影响。对流层部分的讲解尤为详尽,涵盖了大气折射、折射率梯度、非视距(NLoS)传播,以及雨、雾、云对微波信号的衰减建模。我们引入了ITU-R推荐的衰减模型,并指导读者如何根据气候区和工作频率进行精确的链路裕度计算。 第三部分:多径环境下的信道建模与统计特性 在城市、室内乃至移动通信环境中,信号几乎总是经历多次反射、散射和衍射才到达接收端,形成多径效应。本部分是全书最具工程实践价值的核心内容之一。 我们首先从理论上解释了多径效应如何导致信号的相干叠加与相消干涉,从而产生快衰落(Fading)。本书详细介绍了描述多径信道特性的关键参数:时延扩展(Delay Spread)和相干带宽(Coherence Bandwidth)。通过对这些参数的深入理解,读者能够判断系统是经历频率选择性衰落还是平坦衰落。 为了量化衰落的影响,本书全面介绍了经典的信道衰落模型: 1. 瑞利(Rayleigh)分布:适用于高度分散的多径环境。 2. 莱斯(Riser)分布:适用于存在明显主导路径(如视距分量)的环境。 本书不仅推导了这些分布的概率密度函数,更重要的是,展示了如何在系统设计中应用它们来计算信道裕度、平均误码率(BER),并指导天线选择与分集技术的设计。 第四部分:应用导向的传播模型与高级主题 在掌握了基础理论和多径特性后,本书转向实际的工程应用模型。 传播模型的介绍是本部分的重点。我们不仅覆盖了基础的自由空间路径损耗模型,更深入分析了更适用于实际部署的经验模型: 欧耐-莫滕森(Okumura-Hata)模型:针对城市和郊区环境的广泛应用。 Walfisch-Ikegami (W-I) 模型:用于精确预测城市峡谷中的传播损失。 室内传播模型:探讨了穿墙、穿过障碍物的衰减,以及基于射线追踪(Ray Tracing)的仿真方法。 最后,本书探讨了天线在传播中的作用。详细分析了天线方向图如何影响有效辐射功率(EIRP)和接收信号强度(RSSI)。我们将传播理论与天线理论相结合,讨论了分集技术(如空间分集、频率分集)如何通过利用多径环境的随机性来改善系统性能,实现可靠的通信链路。 本书的特点在于,它始终保持着从物理现象到数学描述,再到工程应用的完整闭环。每章末尾都附有精心设计的工程习题,旨在巩固读者的理论理解,并提升他们解决实际射频传播问题的能力。它不仅是一本理论参考书,更是一本实战手册。

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