1.5 电磁辐射与电波传播

在讨论辐射远场区时，收、发天线的间距R足够大，如图1-12所示。发射机馈入天线的功率为Pt，发射天线的增益为Gt，接收天线的增益为Gr，接收机收到的功率为Pr。假设收、发天线的方向图最大点和极化相互对准，且收、发天线是阻抗匹配的，大气衰减忽略不计。此时，在接收天线位置上收到的来自无方向性发射天线的功率密度（即“单位面积通过功率”）为：

由于发射天线是定向的，上述功率密度修正为：

上述功率密度SD实际上是辐射的坡印廷矢量Vp的绝对值，坡印廷矢量表征的是辐射功率流动方向和大小的物理量，它和电场Eθ、磁场Hφ之间的方向关系如图1-13所示。

在图1-13中，有：

式（1-10）中，Z0为传播介质的波阻抗，在空气和真空中为120π；E为总的电场强度；Pis为等效全向辐射功率（实际功率×天线增益），则显然在空气中有：

接收天线的接收功率等于功率密度乘以接收天线的有效接收面积Aer，即：

有效接收面积Aer与增益的关系为：

将式（1-13）代入式（1-12），得：

为方便计算，式（1-14）可转化为dB单位：

当发射功率确定，收、发天线的增益确定，工作频率也确定时，根据式（1-15）可得到接收功率与距离的关系，如图1-14所示。可以看出，距离增加1倍，接收功率下降6dB，或者说距离每增加10倍，接收功率下降20dB。这是理想的自由空间电波传播特征，在移动通信的传播环境下的情况会更复杂一些。