电波传播理论徐立勤db12

1、12-112-2 晴空大气中传播的两个重要传播效应晴空大气中传播的两个重要传播效应: 大气中的水汽和氧气会吸收无线电波的能量，引起无线电大气中的水汽和氧气会吸收无线电波的能量，引起无线电波场强和能量的衰减。在更高的频率，还有二氧化碳等其波场强和能量的衰减。在更高的频率，还有二氧化碳等其它气体也会对电磁波的能量产生吸收。大气吸收现象主要它气体也会对电磁波的能量产生吸收。大气吸收现象主要发生在发生在10ghz以上的频段。大气吸收的理论性分析可参考以上的频段。大气吸收的理论性分析可参考本书的第七章。本书的第七章。 大气中的湍流不均匀体对无线电波的散射。大气湍流散射大气中的湍流不均匀体对无线电波的散射

2、。大气湍流散射既是一种有效的无线电通信手段，也是引起无线电干扰的既是一种有效的无线电通信手段，也是引起无线电干扰的有害因素。无论在超短波还是微波频段，对流层湍流散射有害因素。无论在超短波还是微波频段，对流层湍流散射均可发生。对流层湍流散射的详细论述可参考专著。均可发生。对流层湍流散射的详细论述可参考专著。12-3：从量子力学的观点来看，电磁波是：从量子力学的观点来看，电磁波是由光粒子组成的，光子具有固定的能量由光粒子组成的，光子具有固定的能量 。当电磁波。当电磁波在大气中传播时，气体的分子吸收电磁波光子的能量，实在大气中传播时，气体的分子吸收电磁波光子的能量，实现了其分子内能能级的跃迁，而电波

3、能量则遭受衰减。现了其分子内能能级的跃迁，而电波能量则遭受衰减。 氧气主要吸收谱线位于氧气主要吸收谱线位于60ghz、118.75ghz和和368.5ghz。水汽的吸收谱线则位于水汽的吸收谱线则位于22.235ghz、183.310ghz和和325.153ghz 。 在气体分子吸收谱线的频率上，无线电波的能量会被强烈在气体分子吸收谱线的频率上，无线电波的能量会被强烈地衰减，这对地面和地空通信是非常不利的；地衰减，这对地面和地空通信是非常不利的； 对于卫星间的通信却可以使用这些频率，因为在高空气体对于卫星间的通信却可以使用这些频率，因为在高空气体分子密度非常稀薄，气体吸收引起的损耗自然就很小，而

4、分子密度非常稀薄，气体吸收引起的损耗自然就很小，而且由于低层大气对这些频率的电波有很强烈的衰减，利用且由于低层大气对这些频率的电波有很强烈的衰减，利用这些频率的卫星间通信就不会干扰地面的通信业务。这些频率的卫星间通信就不会干扰地面的通信业务。 12-4 地面电路氧气和水汽的吸收损耗地面电路氧气和水汽的吸收损耗itu-rec.p.676-4大气大气气体衰减模型（该模型也被国家标准气体衰减模型（该模型也被国家标准gb/t 14617.393“陆陆地移动业务和固定业务传播特性地移动业务和固定业务传播特性” ）所采用）所采用 式中的式中的 是水汽密度。是水汽密度。 这是由严格复杂的理论推演与大量的实验

5、测试数据相结合这是由严格复杂的理论推演与大量的实验测试数据相结合而得到的结果，是半理论半经验的公式，它有较高的预测而得到的结果，是半理论半经验的公式，它有较高的预测精度。精度。 （12.3）（12.2）（12.1）12-5 地空电路的大气吸收损耗的特点：地空电路的大气吸收损耗的特点： 大气中的水汽和氧气主要分布在低层大气中，并且其密度大气中的水汽和氧气主要分布在低层大气中，并且其密度是不均匀的，随高度的增加而递降，这就需要引入等效高是不均匀的，随高度的增加而递降，这就需要引入等效高度的概念；度的概念； 不同的地空电路具有不同的仰角，所以电波经过低层大气不同的地空电路具有不同的仰角，所以电波经过

6、低层大气的路径长度就有所不同，因此，总体的吸收损耗就不一样；的路径长度就有所不同，因此，总体的吸收损耗就不一样； 此外，沿射线路径，大气的温度是随高度的增高而降低的，此外，沿射线路径，大气的温度是随高度的增高而降低的，所以要求进行温度修正。所以要求进行温度修正。12-6 地空电路的大气吸收损耗计算的四个步骤：地空电路的大气吸收损耗计算的四个步骤：首先，分别计算出氧气和水汽的衰减率首先，分别计算出氧气和水汽的衰减率 和和 ；第二步计算氧气和水汽的衰减率的温度修正项第二步计算氧气和水汽的衰减率的温度修正项 和和 ；第三步计算氧气和水汽分布的有效高度第三步计算氧气和水汽分布的有效高度 和和 ；第四步

7、求低仰角时氧气和水汽的等效路径长度修正因子第四步求低仰角时氧气和水汽的等效路径长度修正因子 和和 ；最后得到氧气和水汽吸收的总衰减最后得到氧气和水汽吸收的总衰减 式中的式中的 是地球站海拔高度。是地球站海拔高度。（12.15）12-7 大气中的湍流运动大气中的湍流运动对时间而言，大气中任何一点的气对时间而言，大气中任何一点的气压、温度和湿度以及该点的折射指数，都围绕其平均值所压、温度和湿度以及该点的折射指数，都围绕其平均值所作的小幅度的随机起伏不规则的（随机的）运动。作的小幅度的随机起伏不规则的（随机的）运动。 湍流不均匀体湍流不均匀体对空间而言，无论何时，大气气压、温对空间而言，无论何时，大

8、气气压、温度和湿度以及空气的折射指数的不均匀分布。度和湿度以及空气的折射指数的不均匀分布。 对流层中大气气体的这种湍流运动能够使得投射到湍流不对流层中大气气体的这种湍流运动能够使得投射到湍流不均匀体上的无线电波能量产生散射。均匀体上的无线电波能量产生散射。 对流层湍流散射既是一种重要的无线电通信传播手段，也对流层湍流散射既是一种重要的无线电通信传播手段，也是一种潜在地的干扰来源。当投射的能量很大且湍流很强是一种潜在地的干扰来源。当投射的能量很大且湍流很强时，这种散射会对别的台站产生严重干扰。散射信号的强时，这种散射会对别的台站产生严重干扰。散射信号的强弱与频率、距离、气象条件和收、发天线的增益有关。弱与频率、距离、气象条件和收、发天线的增益有关。12-8 对流层湍流散射的平均年基本传输损耗对流层湍流散射的平均年基本传输损耗 气象参数（与气候区有关）；气象参数（与气候区有关）； 散射角；散射角； 与公共散射体积高度相关的损耗；