电磁波5：电磁波传播损耗

由于电磁波具有波粒二象性，而且使用的频率范围从几百兆到几千兆，所对应的波长的范围也很广，所以电磁波在自然和人文环境中传播时，遭遇的场景是非常多的。

当电磁波遇到尖角或薄边的阻挡物会发生绕射。也就是说当电磁波躲不过这个障碍物但是也还不至于被反弹回来的时候，就从这个阻挡物旁边绕过去。这种行为称之为电磁波的绕射。

当无线电磁波遇到远大于波长的障碍物表面的时候会发生反射，这种反射的现象跟我们拿着镜子把光线反射回去的原理是一样的，这种反射一般都是建筑物间的反射。

当电磁波从一种介质斜射入另一种密度不同的介质时，它不会完全反射，而是传播方向发生变化，这时候就会发生电磁波的折射。在无线通信里，这种现象一般出现在电磁波的大气折射中，因为从地面到天空上的空气是越来越稀薄的，空气密度也会呈现一定的梯度变化，所以电磁波在空气中传播时会有大气折射现象的产生。

当电磁波波长大于或等于障碍物尺寸时会发生电磁波衍射现象，波长越大则衍射现象就越显著。在生活中能观察到最直观的衍射现象是灯光的衍射，我们在黑夜里用一张扎了孔的纸张挡在手电筒前面的时候就能观察到这种现象，它看起来就像是光通过小孔以后突然扩大了照射范围的样子。

最后来总结一下室外环境下这几种传播过程，如下所示：

电磁波室外传播

需要注意的是，电磁波的反射绕射衍射折射等行为都是会对电磁波造成损耗的，更为悲催的是，电磁波在传播的过程中往往会同时遭受这几种损害行为中的两种以上，所以电磁波在空气中的传播是非常艰难的。从上面的图可以看到，在其他条件相同的情况下，电磁波的直射信号到达接收端时信号是最强的，经过衍射以后的信号最弱。

如果电磁波在室内传播，衰减也比较快，因为室内主要是建筑物和各种家具物件会对电磁波进行遮挡拦截，下图为某次测量各种隔段的穿透损耗结果。实际工程中穿透损耗值会在一定范围内波动，不过穿透损耗的总体趋势是频率越高穿透损耗越高。

电磁波室内传播穿透损耗

根据上面的分析我们已经可以知道哪种传播环境最适合电磁波传输了：应该是那种没有或者极少障碍物的空旷环境。

哪些场景符合这个要求呢？例如广大的农村平原地区和城市郊区等。电磁波最害怕那些高低不平的城市环境了，一来活动的物体很多，来来往往的车辆和人群，二来建筑物不规则，这些因素都会导致电磁波很快的被衰减下去。

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