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EM和蜂窝电话中的多普勒效应

经过大卫梅尔斯|2016年3月18日

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在1800年之前,多普勒效应未知,因为没有加速铁路列车或带有普拉的警报器的机动消防车,所以现象在人类体验之外。

第一个注意到多普勒效应并以他的名字命名的人是奥地利的基督徒多普勒。他身体不好,英年早逝,但还是写了50多篇关于数学和天文学的文章。1842年,他出版了一本书在二元恒星的彩色光线和天堂的其他一些恒星.在那里他表示,观察到的波的频率取决于源和观察者的相对速度。该原理同样适用于通过空气传播的声音的间距和观察到的可见光的颜色,或者对于传播为波的任何其他类型的能量。

多普勒效应

美国国家航空航天局在其《太空飞行基础》教程中以这种方式说明了多普勒效应。

如果源和观测者分离,频率将比它们静止时低。对于可见光,这被称为红移。如果源和观测者相互移动,频率会更高。这被称为蓝移,由于宇宙正在膨胀,蓝移的频率较低。如果,从另一个观察者的角度来看,第一个观察者正在远离源,而源正在以更快的速度(追赶)向第一个观察者移动,频率将会蓝移,因为它是严格的相对速度计算。

如果相对速度正在发生变化,则频率会像音乐家的Glissando一样变化。

多普勒效应同样适用于通过声音或水等介质传播的波,或者不需要通过介质传播的波,如通过真空的光(或其他电磁能量)。

多普勒效应在天文学中被用来确定恒星和星系接近或远离我们的速度。这种现象被用来探测双星,测量星系的旋转速度和寻找系外行星。

恒星光谱中的明亮和黑线作为基准。如果它们在给定频谱中均匀移位,则表示源是从地球上的观察者接近或取出。

埃德文·哈勃(Edwin Hubble)从观察到的Cepheid变量看,许多星系在我们的银河系外躺在我们的银河系之外,于1929年研究了红班。他发现更大的红色转移与距离的天体距离相关。这意味着宇宙正在迅速扩展。现在,随后的研究人员现在普遍接受了令人惊讶的结论,所有这些物质最初是集中在一个无穷无尽的小点,爆炸了138.2亿年前的事件被称为大爆炸。

多普勒效应在通信和信号路径损耗和衰落的计算中起着重要作用。衰落是指信号在接收端不可预测地衰减,导致传输问题。多普勒频移效应会导致多径传播引起的衰落。

在多径传播中,信号通过多个路径到达接收器。当存在相同频率的多个信号时,由于从不同方向到达的相移信号,存在破坏性干扰的可能性。当多径信号反弹移动正在移动的对象时,情况变得有趣。在这种情况下,有两个信号之间的多普勒偏移的可能性。移动源的相对速度不同于坐在多个位置处的不同物体的不同。多普勒在来自相同发射机的信号中的差异和使用两个不同路径的差异称为多普勒扩展。以类似于相移信号如何通过破坏性干扰互相抵消,频移信号干扰并产生衰落。

研究人员正在避免多普勒传播衰落,特别是在将用于在不久的将来推出的5G蜂窝网络中使用的新频带。目的是预测多普勒效应如何影响信号传播并相应地正确。正在评估一种方法采用机器学习算法。主要思想是估计多普勒使用诸如发射极速度和目标距离的输入来扩展,以便相应地校正波形。

这将不同于4G和早期的蜂窝网络。在那里,考虑多普勒效应的路径损失计算通常使用统计概率模型来计算发射机和接收机相向或相向移动的可能性。这些模型基本上是经验的,是通过实地测量而不是通过数学推导开发的。

帖子EM和蜂窝电话中的多普勒效应首先出现了测试和测量提示.


了下:测试和测量提示


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