通信工程师考试培训自由空间传播

9.3.1 自由空间传播

最简单的电磁波源是空间中的点波源。电磁波从这个点波源向四面八方同等程度的辐射，它的“波前”（即所有的辐射波在其中都有相同相位的一个表面）是一个球面。这样的波源叫做各向同性辐射器，如图9-2所示。当然，在实际中，点波源是不存在的，但是在距离辐射源很远的距离，可以将辖射源近似看作点波源。

我们研究如图9-2所示的球形表面的一小块区域，在该区域到球心的距离很大的情况下，该区域类似于一个平面，因此在自由空间中传播的电磁波通常假设为平面波，对它的处理通常比对球面波的处理要更简单一些。

无线电波在自由空间传播时不存在能量损耗，但是会因波的扩展而产生衰减。如果一个球体辐射器从波源处开始向外扩张，则来自波源的所有能量都将通过球体的表面。由于自由空间不吸收任何能量，因此没有能量损失。随着球面到球心的距离增加，波源的能量将扩展在很大的球面上，由于各向同性辐射器在各个方向上的辐射均相等，因此将总功率除以球体的表面积即可得到功率密度，单位为W/m2（瓦特每平方米），数学计算公式为

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