1.2.2 RF的特征

RF 信号以电磁波的方式通过空气传播，在理想情况下，信号到达接收方时与发送方发送的相同，而实际上并非总是如此。当RF信号从发送方传输到接收方时，将受其遇到的物体和材质的影响，本节将简要地探讨影响无线信号传播的条件。

1．反射

无线信号以电波的方式在空中传播时，如果遇到密集的反射材质，将发生反射，以电灯发出的光线为例，虽然大多数光线从电灯出发向各个方向传播，但有些可能在碰到房间中的物体后发生反射，反射光回到电灯，或照射到房间的其他工域，使区域更亮。

图1-8说明了RF信号的反射。室内的物体，如金属家具、文件柜和金属门等可能导致反射，室外的无线信号可能在遇到水面或大气层时发生反射。

2．折射

在两种密度不同的介质之间的边界上，RF 信号也可能发生折射。反射是遇到表面后弹回来，而折射是在穿过表面时发生弯曲。折射信号的角度与原始信号不同，传播速度也可能降低，图1-9说明了这种概念。例如，信号在穿过密度不同的大气层或密度不同的建筑物墙面时，将发生折射。

3．吸收

当RF信号进入能够吸收其能量的材质时，信号将衰减。材质的密度越高，信号的衰减越严重，图1-10说明了吸收对信号的影响，过低的信号强度将影响接收方，最常见的吸收情形是，无线信号穿过水分，水分可能包含在无线传输路径中的树叶或无线设备附近的人体中。

4．散射

当RF信号遇到粗糙、不均匀的材质或由非常小的颗粒组成的材质时，可能向很多不同的方向散射，这是因为材质中不规则的细微表面将反射信号，如图1-11所示，无线信号穿过充满灰尘或沙粒的环境时将发生散射。

5．衍射

假设RF信号遇到其不能穿过的物体或能够吸收其能量的物体，读者可能认为将出现一个“阴影”（其中没有信号），就像光照射在物体上时会导致阴影一样。如果形成这样的阴影，将导致 RF 信号没有覆盖的静区，然而，在 RF 传播中，信号通常会通过弯曲绕过物体，最终组合成完整的电波。

图1-12说明了不透明物体（阻断或吸收RF信号的物体）将导致RF信号发生衍射。衍射生成的是同心波而不是振动信号，因此将影响实际电波。在该图中，衍射导致信号能够绕过吸收它的物体，并完成自我修复，这种特殊性使得在发送方和接收方之间有建筑物时，仍能够接收到信号，然而，信号不再与原来的相同，它因为衍射而失真。

6．菲涅耳区

如果物体是悬空的，平行于地面传播的RF信号将绕过物体的上、下两端发生衍射，因此信号通常能够覆盖物体的“阴影”。然而，如果非悬空物体（如建筑物或山脉）阻断了信号，在垂直方向信号将受到负面影响。

在图1-13中，一座大楼阻断了信号的部分传输路径。由于在沿大楼前端和顶端发生衍射，信号发生弯曲和衰减，导致信号无法覆盖大楼后面的大部分区域。

在狭窄的视线（Line-of-sight）无线传输（这非常适合长距离传输）中，必须考虑到这种衍射，这种信号不沿所有方向传输，而是聚焦成束，如图1-14所示。要形成视线路径，在发送方和接收方的天线之间，信号不能受任何障碍物的影响。在大楼或城市之间的路径中，通常有其他大楼、树木或其他可能阻断信号的物体。在这种情况下，必须升高天线，

使其高于障碍物，以获得没有障碍的路径。

当进行远距离传输时，弯曲的地球表面也将成为影响信号的障碍物。当距离超过两英里时，将无法看到远端，因为它稍低于地平线。尽管如此，无线信号通常沿环绕地球的大气层以相同的曲度传播，即使物体没有直接阻断信号，狭窄的视线信号也可能受衍射的影响。在环绕视线的椭球内也不能有障碍，这个区域被称为菲涅耳区，如图1-15所示。如果菲涅耳区内有物体，部分RF信号可能发生衍射，这部分信号将弯曲，导致延迟或改变，进而影响接收方收到的信号。

在传输路径的任何位置，都可以计算出菲涅耳区半径 R1。在实践中，物体必须离菲涅耳区的下边缘有一定的距离，有些资料建议为半径的60%，其他资源则建议为50%。

在图1-16中，在信号的传输路径中有一座大楼，但没有阻断信号束，然而，它却位于非涅耳区内，因此信号将受到负面影响。

通常，应增加视线系统的高度，使菲涅耳区的下边缘比所有障碍物高，当传输路径非常长时，弯曲的地球表面将进入菲涅耳区并导致问题，如图1-17所示。

可以使用一个复杂的公式来计算菲涅耳区的半径，然而，我们只需知道存在菲涅耳区，且其中不能有任何障碍物。表1-1列出了当使用频段为2.4 GHz时，无线传输路径中点处的菲涅耳区半径值。

有关计算菲涅耳区的半径的更详细信息，请通用阅Wikipedia.org。First Mile Wireless网站提供了一个菲涅耳区的半径计算器，其网址为http://www.firstmilewireless.com。