天線理論 - 頻譜與傳輸

在地球大氣層中，波的傳播不僅取決於波的特性，還取決於環境影響和地球大氣層各層。為了瞭解波如何在環境中傳播，必須研究所有這些因素。

讓我們看一下訊號傳輸或接收所覆蓋的頻譜。根據它們的工作頻率範圍，製造不同型別的天線。

電磁頻譜

無線通訊基於電磁波的廣播和接收原理。這些波可以透過它們的頻率 (f) 和波長 (λ) 來表徵。

下圖給出了電磁頻譜的圖示。

低頻段包括頻譜的無線電、微波、紅外和可見光部分。它們可以透過調製波的幅度、頻率或相位來用於資訊傳輸。

高頻段包括X射線和伽馬射線。理論上，這些波更適合資訊傳播。然而，由於調製困難以及這些波對生物體有害，因此在實踐中不使用這些波。此外，高頻波不易穿透建築物。

下表顯示了頻段及其用途：

由於電磁頻譜是公共資源，任何人都可以訪問，因此已經制定了幾項國家和國際協議，關於頻譜內不同頻段的使用。各個國家政府分配頻譜用於調幅/調頻廣播、電視廣播、行動電話、軍事通訊和政府使用等應用。

在全球範圍內，國際電信聯盟無線電通訊(ITU-R)局的一個機構，稱為世界無線電管理大會(WARC)，試圖協調各個國家政府的頻譜分配，以便可以製造可在多個國家/地區工作的通訊裝置。

影響電磁波傳輸的四種類型的限制是：

根據標準定義，“訊號質量和強度下降稱為衰減”。

訊號強度隨著傳輸介質中距離的增加而下降。衰減程度是距離、傳輸介質以及底層傳輸頻率的函式。即使在自由空間中，沒有其他損害，傳輸訊號也會隨著距離的增加而衰減，僅僅是因為訊號正在傳播到越來越大的區域。

根據標準定義，“任何改變訊號頻率分量之間基本關係或訊號幅度水平的改變都稱為失真”。

訊號失真是一個過程，它會擾亂訊號的特性，新增一些不需要的成分，從而影響訊號的質量。這通常發生在調頻接收機中，其中接收到的訊號有時會完全失真，輸出為嗡嗡聲。

根據標準定義，“色散是電磁波的傳播速度取決於波長的現象”。

色散是電磁能量脈衝在傳播過程中擴充套件的現象。它在有線傳輸（如光纖）中尤其普遍。由於色散，快速連續傳送的資料脈衝往往會合並。導線的長度越長，色散的影響就越嚴重。色散的影響是限制 R 和 L 的乘積。其中'R'是資料速率，'L'是距離。

根據標準定義，“任何形式的非所需能量，傾向於干擾對所需訊號的正確和容易接收和再現，稱為噪聲”。

最普遍的噪聲形式是熱噪聲。它通常使用加性高斯模型建模。熱噪聲是由於電子的熱擾動造成的，並且在整個頻譜中均勻分佈。

其他形式的噪聲包括：

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