第七讲视距传播

2012,Jun.15第七讲视距传播低空大气层对电波传播的影响自由空间电波传播的菲涅尔区内容安排超短波传播地面对电波传播的影响微波中继系统的电波传播卫星通信系统中的电波传播超短波和微波波段的无线电波，由于频率很高，电波沿地面传播时衰减很大，遇到障碍时绕射能力很弱，不能利用地波传播方式；高空电离层又不能将其反射回地面，因而又不能利用天波传播方式。通常是利用视距传播方式。视距传播是指在发射天线和接收天线能相互“看见”的距离内，电波直接从发射点传到接收点（有时包括地面反射波）的一种传播方式。按收发天线所处的空间位置不同，视距传播基本可分为三类：①是指地面上的视距传播，例如中继通信、电视、广播以及地面上的移动通信等。②是指地面与空中目标如飞机、通信卫星等之间的视距传播、③是指空间飞行体之间的视距传播，如飞机间、宇自由空间电波传播的菲涅尔区自由空间电波传播的菲涅尔区宙飞行器间的电波传播等。

无论是地面上的或地对空的视距传播，其传播途径至少有一部分是在对流层中；此外，当电波在低空大气层中传播时，还可能受到地表面自然的或人为的障碍物的影响，将会引起电波的反射、散射或绕射现象。因此，电波总是在实际的媒质中传播的。人们常把在真空中进行的“自由空间传播”这种理想情况，作为研究实际传播问题的起点。在收发天线之间的电波传播所经历的空间，存在着对传输电磁能量起主要作用的空间区域，称为传播主区。若在这一区域中符合自由空间的传播条件，则可认为电波是在自由空间内传播。菲涅尔区

在17世纪惠更斯首先提出，波在传播过程中，波面自由空间电波传播的菲涅尔区上每一点都是一个进行二次辐射球面波（子波）的波源，而下一个波面就是前一个波面所辐射的子波波面的包络面。

后来菲涅尔发展了这个原理，认为波在传播过程中，空间任一点的辐射场，是包围波源的任意封闭面上所有点的二次波源发出的子波在该点相干叠加的结果。这就是惠更斯─菲涅尔原理。自由空间电波传播的菲涅尔区

菲涅尔波带示意图自由空间电波传播的菲涅尔区第一菲涅尔带Z1是一小凸圆面，从其中心与其边缘到达P点的波程差为λ/2，由它辐射到P点的场强，可以看成是许多幅度相同、相位由零到π依次变化的诸矢量之和，其总矢量长度等于一个半圆弧由起点至终点的长度B1。用类似方法可求出第二菲涅尔带Z2辐射场的矢量长度B2。因相邻菲涅尔带在P点产生的辐射场相位是相反的，所以，当计及Z2的作用后，P点的场强削弱了。自由空间电波传播的菲涅尔区由于各带上二次波源在P点产生的场强，与射线行程（r0+nλ/2）及角度α（各环带面元法线与该点至P点的射线间的夹角）有关，S面上半径越大的环带，在P点产生的场强振幅就愈小，因此B2<B1。同理Z3的辐射场又削弱了Z2的场从而使P点的场强增强。其余各环带作用依次类推，尽管相邻两环带在P点的场强有180°的相位差，且其振幅又相差的很小，但二者场强却不能完全抵消。随着环带数目的增多，P点场强呈波动变化，但波动幅度越来越小。自由空间电波传播的菲涅尔区如此所有菲涅尔带在P点产生的总场强振幅，可以用n项收敛级数之和来表示，其中正、负号表示相位的变化，即(1)自由空间电波传播的菲涅尔区由于级数中每一项与它相邻两项算数平均值相差甚小，且，所以上式可近似为即是说第一菲涅尔带Z1在P点产生的辐射场近似为自由空间场强的两倍。若要使P点场强等于自由空间场强，不一定需要很多的菲涅尔带，可只取第一菲涅尔带面积的1/3即可。在PQ两点间插入一块假想的无限大平面S，它垂直于PQ连线，这相当于以无限大的球面包围波源Q，因此可在S面上划分菲涅尔带，(2)(3)自由空间电波传播的菲涅尔区图中ρn，rn及d均分别远大于波长。因d和λ都是常数，所以ρn+rn=d+nλ/2=常数。若S面平移，这些点的轨迹正是以Q、P为焦点的旋转椭球面，这些旋转椭球面所包围的空间区域就称为菲涅尔区。平面上菲涅尔带自由空间电波传播的菲涅尔区与序号n=1、2、…对应称为第一、第二…菲涅尔区，它们与S面相截，就在该平面上出现相应的第一、第二…菲涅尔带。传播主区工程上将第一菲涅尔区和“最小”菲涅尔区（指S面上所截面积为第一菲涅尔带面积1/3的那个相应的空间区域），作为对电波传播起主要作用的空间区域，称传播主区。令第一菲涅尔区半径为F1，则有解得(4)(5)自由空间电波传播的菲涅尔区令最小菲涅尔区半径为F0，依据定义有得上述公式中各量均取相同单位。可见d一定时，λ愈小，传播主区的半径愈小，菲涅尔椭球区愈长，最后退化为一直线，这是通常认为光的传播是直线传播的根据所在。(6)(7)低空大气层对电波传播的影响自由空间电波传播的菲涅尔区内容安排超短波传播地面对电波传播的影响微波中继系统的电波传播卫星通信系统中的电波传播视线距离因地球是球体，凸起的地表面会阻挡视线。视线所能达到的最远距离称为视线距离，简称视距以dv表示。设地球半径为r0，收发天线高度分别为h1和h2，dv=d1+d2，并考虑地球半径r0=6370km，有地面对电波传播的影响(7)若考虑大气不均匀性对电波传播轨迹的影响，如考虑标准大气折射的情况下，（7）可修正为式中h的单位为m。按收发天线间距离可分为三个区域，即d<0.7dv的亮区，0.7dv<d<(1.2~1.4)dv的半阴影区，以及d>(1..2~1.4)dv区域，称阴影区。实际的视距传播应满足亮区条件，以减小绕射损失。(8)地面对电波传播的影响地面反射的影响在视距传播中，接收点场强除直射波外，还经常收到地面反射波。地面菲涅尔区

设地面为无限大的理想导电平面地时，地面的影响可用镜像法分析。地面对电波传播的影响地面上有效反射区─地面上第一菲涅尔椭球区尺寸为①椭圆的中心点（一般情况不为反射点）②椭圆的长半轴③椭圆的短半轴

上式中，h1、h2>>λ,d>>λ以及d>>(h1+h2)。(9)(10)(11)地面对电波传播的影响若考虑球面地的情况，可按下图进行估算：地面反射区的纵向长度（长轴）近似为而横向（短轴）长度近似等于两天线间的第一菲涅尔区最大半径F1max的20倍，即(12)(13)地面对电波传播的影响地面反射波电波在传播过程中遇到两种不同媒质的光滑界面，而界面的尺寸又远大于波长时，就会发生镜面反射。天线辐射的实际上是球面波，但当波源和反射区相距很远时，到达反射区的电波可视为平面波，因而可采用平面波的反射定律。

当通信距离较近，例如d<0.1dv时，可以把地面视为平面地。当满足h1、h2>>λ,d>>λ以及d>>(h1+h2)等条件时，可应用（9）~（11）计算地面上有效反射区大小。若该区域内地面时光滑的，则可按光滑平面地的情况来处理，并根据地质电参数（ε、μ、σ）及电波的入射角计算反射波场强的大小和相位。依据电磁理论，当平面波从空气投射到半导电媒质的地面时，产生电波反射和投射现象，即部分能量被反射地面对电波传播的影响部分能量透射入地面。反射波按照入射线、反射线和反射面法线共面以及反射角等于入射角的方向传播。反射波场强为

为反射系数，为反射点处的入射波场强。①对于水平极化波②对于垂直极化波(13)(14)(15)地面对电波传播的影响(a)海水（b）中等干燥地面上的反射系数地面对电波传播的影响⑴反射系数模值总小于1。反射系数的相位是滞后的。水平极化波的相位总是大于180°，而垂直极化波滞后的相位总是小于180°。但随着电波入射仰角的变化，RV的幅度和相位变化明显，而RH的幅度和相位则变化不大。对水平极化波而言，实际地面的反射比较接近理想导电地，特别是在波长较长或投射角较小的区域近似程度更高。对于垂直极化波其反射系数模存在一个最小值，对应此值的投射角称为布鲁斯特角（Brewster），记为ΔB；在ΔB两侧，反射系数相角180°突变。⑵当地面电导率为有限值，电波入射仰角非常小时（或称掠射），近似有(16)地面对电波传播的影响当通信距离较远时，必须考虑地球曲率的影响，由于球面反射有扩散效应，因而球面地的反射系数要小于相同地质平面地的反射系数。扩散因子就是描述扩散程度的一个物理量。定义求面地的扩散因子Df为地面对电波传播的影响它是小于1的数值，其表示式为(17)地面对电波传播的影响于是，考虑球面地扩散作用后的反射点处的反射波场强为一般情况下，空间某点的场强为直射波和地面反射波的总和，即式中β=2π/λ为相移常数；Δr为直射波和地面反射波的波程差；为反射点处的反射系数。光滑地面的判别准则实际地面都是起伏不平的，光滑地面只是理想情况。电波在上下两边界处反射时的波程差为(17)(18)(19)地面对电波传播的影响引起的附加相位差为若δr<<λ，则δφ很小，这时对接收点总场强没有影响，可认为地面时平坦的。一般取δφ小于等于π/4作为光滑地面与粗糙地面的分界线，即(20)(21)瑞利准则地面对电波传播的影响由（21）知波长越短，投射角越大，越难视为光滑地面，地面起伏高度的影响也就越大。球面地的突起高度及传播余隙地球凸起高度

因ΔDQO与ΔPCO相似，则CO的高度为路径中点处地球凸起高度最大，即若计及大气折射的影响，将R0用KR0代入即可。(22)(23)地面对电波传播的影响传播余隙

传播余隙Hc系指收发两天线的连线与地面障碍物最高点之间的垂直距离。或结合传播主区的概念，可把传输电路分成三种类型：(24)(25)开电路半开电路闭电路地面对电波传播的影响

F0为最小菲涅尔半径，上述第一种情况，接收点可接收到自由空间传播时的信号强度。第二种和第三种情况都不能保证这一点。在地面微波中继系统中，均应采用开电路。低空大气层对电波传播的影响自由空间电波传播的菲涅尔区内容安排超短波传播地面对电波传播的影响微波中继系统的电波传播卫星通信系统中的电波传播在前述的分析中，尽管讨论了平面地到球面地的修正，但都假定电波沿直线传播，这一情况只有在均匀大气中才可能存在。实际的对流层大气压力、温度计湿度都随地区及离开地面的高度而变化，是非均匀的，会使电波产生折射、散射及吸收等物理现象。大气对电波的折射作用大气的折射率

实验证实大气折射率n近似满足下面的关系式：

P为大气压强（毫巴，即mb；1mb=100Pa）；

T为大气的绝对温度（K）；

e为大气的水汽压强（mb）。低空大气层对电波传播的影响(26)一般情况，温带地区紧贴地面处的大气折射指数Na=310~320N单位。低空大气层对电波传播的影响折射指数数据年平均值大气折射及类型

由于对流层的折射率随高度而变，因此电波在对流层中传输时会发生不断的折射，从而导致轨迹弯曲，这种现象称为大气折射。影响无线电波传播的主要因素是折射指数N的垂直分布，N随h的梯度分布为一般而言，折射指数随高度增加而下降。国际航空委员会规定：当海面上的气压为1013mbar，气温为288K，dT/dh=-6.5°C/km，相对湿度为60%，水汽压强为10mbar，de/dh=-3.5mbar/km时的大气为“标准大气”，代入（26）中，得到标准大气的折射指数梯度低空大气层对电波传播的影响(27)当电波由折射率为n的一层传播到n+dn的一层时，电波发生了折射，沿曲线AC传播。假设电波在点A的入射角为φ，折射角为φ+dφ，则按照折射定律：低空大气层对电波传播的影响(28)将上式的右边展开并略去二阶无穷小量整理后得由图示的几何关系，射线的(29)(30)曲率半径ρ为在ΔABC中(31)由于dφ很小，cos（φ+dφ）≈cosφ，并将式（29）代入上式得考虑到n≈1，并且对大多数情况而言，φ≈90°，因此，射线的曲率半径为由此大气折射可分为三类：①零折射dn/dh=0，电波射线为直线②负折射dn/dh>0，电波射线上翘③正折射dn/dh<0，电波射线向下弯曲低空大气层对电波传播的影响(32)(33)标准大气折射：dn/dh=-4×10-81/m，射线的曲率半径ρ=2.5×107m；临界折射：dn/dh=-15.7×10-81/m，电波射线与地球同步弯曲；超折射：dn/dh<-15.7×10-81/m，电波在一定高度的大气层内连续折射。低空大气层对电波传播的影响折射类型

等效地球半径

电波在大气内传播轨迹是弯曲的，但习惯上仍把电波射线当做沿直线传播，因此引入等效地球半径因子来修正。等效地球半径Re：保持电波射线轨迹与地球表面之间的相对曲率不变，使地球半径改变到电波射线为直线时的地球半径。低空大气层对电波传播的影响等效地球半径由上图的几何关系，得式中，Re为等效地球半径。由此，将(33)代入上式，则低仰角情况下的等效地球半径为定义等效地球半径因子K为等效地球半径与实际地球半径R之比。低空大气层对电波传播的影响(34)(35)(36)(37)标准大气dn/dh=-4×10-81/m，R=6370km，K=4/3。大气衰减

大气是一种成分不均匀的半导电媒质。大气对电波的衰减有两方面：①云、雾、雨等小水滴对电波的热吸收以及水分子、氧分子对电波的谐振吸收；②云、雾、雨等小水滴对电波的散射，导致对原方向传播的电波衰减。低空大气层对电波传播的影响水分子（电偶极距）的谐振吸收发生在1.35cm与1.6mm的波长上，(22GHz、183GHz)。

氧分子（磁偶极子）的谐振吸收发生在5mm与2.5mm的波长上，（60GHz、118GHz）。在选择工作频率时，要注意避开这些谐振吸收频率，工作于吸收最小的频率附近（大气窗口，100GHz以下有三个大气窗口：19GHz，35GHz，90GHz）。低空大气层对电波传播的影响氧和水的衰减系数降雨影响

电波投射到离散的随机媒质─雨滴上时，会产生①雨滴对电波的散射和吸收会使微波衰减②雨滴对电波的散射会引起散射干扰③电波穿过雨滴后极化面旋转，引起去极化现象低空大气层对电波传播的影响不同强度的雨对电波的衰减系数散射衰减与小水滴半径的6次方成正比，与波长的4次方成反比；f<3GHz时衰减很小，一般可忽略不计；当频率进一步增高时，波在雨中的衰减将随着频率的增高迅速增大，并且雨的强度越大，电波受到的衰减越大。低空大气层对电波传播的影响低空大气层对电波传播的影响自由空间电波传播的菲涅尔区内容安排超短波传播地面对电波传播的影响微波中继系统的电波传播卫星通信系统中的电波传播超短波频率范围为30~300MHz。电波传播主要是视距传播方式，相对微波而言，超短波受低空大气层不均匀性的影响、以及自然现象中云、雾、雨等引起的噪声以及对电波的吸收也较小。因此可主要考虑地面对超短波的影响，主要表现在①地面凸起使电波直射波的传播距离受限于视线距离以内，讨论传播特性时，须分视距内、外两种情况②地面反射波是从凸起的地表反射，因此须考虑球形地面对电波的扩散作用③超短波的低频端，电波具有一定的绕射能力，可利用山峰绕射形成山地传播，须考虑绕射损耗光滑地面上的亮区场

视距传播中的亮区（d≤0.7dv）接收点场强主要是直射波E1和地面反射波E2的合成场。因d>>h，电波掠射至地面，可作如下近似超短波传播①天线高架，地波成份可忽略不计②天线尺寸远小于其架设高度，且馈线无天线效应，不计天线的空间影响③在接收点处E1和E2在空间方向上是一致的。④忽略发射天线在直射波和反射波方向上方向系数的差异。如此，当地面可视为平面地时，接收点处场强的表达式为为自由空间场强值。对于视距通信链路，Δ很小，通常小于1°，因此，接收点场强为超短波传播(38)(39)由图中的几何关系可得出

根据几何关系还可得到用之射线与反射点C之间的余隙H来描述Δr其中x=d1/d，h1=H/2(1-x)，h2=H/2x。于是式中。超短波传播(40)(41)(42)超短波传播亮区电波传播示意图于是可得亮区场强的衰减因子A为

A又称为亮区干涉长的衰落因子，它随距离d、天线高度h的改变呈波动变化。①接收点场强随d的增大呈波动状态的变化。E1和E2同相时，合成场强最大；两者反向时，合成场最小。因此，只要改变d，使得波程差Δr有半个波长的变化，场强就有可能从最大值变成最小值。

⑴当d减小时，Δr增大，它所包含的半波数目增多，导致干涉场的图形越来越密

⑵当d减小时，射线仰角Δ增大，反射系数模值减小，使合成场的最大值变小，最小值变大

⑶当d进入阴影区后，E随距离的增加而单调减小。超短波传播(43)②E随天线架高改变也呈波动状变化。当天线高度连续变化时，实际改变的是反射点的位置，从而使波程差Δr相应变化，当超短波传播衰落椅子A随距离的变化(44)高度图形接收点场强有最大值，而当

时，接收点场强呈最小值。若保持d、λ、h1（或h2）不变，通过（44）、（45）两式可分别求出接收点场强为最大、最小值时相应的天线高度h2（h1）当d较大时，须考虑球面地曲率的影响。为了能沿用平面地时得到的一些计算公式及曲线图标，在保持球面地上传播路径不变，而又能将球面地等效为平面地的超短波传播(45)(46)情况，必须对天线架高进行修正，如前所述

于是此时直射波和地面反射波的波程差为将上式代入式（18），可得球面地上的接收点场强为式中Df为球面地的扩散因子。超短波传播(47)(48)光滑球面上的电波绕射所谓绕射是指电波绕过传播路径上障碍的现象。研究表明电波沿光滑球面地的绕射场衰减因子为

式中X=d/L称相对距离，Y1=h1/hH，Y2=h2/hH，称为天线相对高度，其中L和hH分别称为标准距离和标准高度超短波传播阴影区(48)(49)

K为等效地球半径因子，R0为地球半径。F（X）表示距离的影响，第二、三H（Y）表示天线高度的增益，称为高度因子或高度增益，它们都是大地电参数、波长以及波的极化形式的函数。式（48）可写为

式中各参量可用如下的列线图计算，这些图都是CCIR推荐的，应用范围广泛。①（a）和（c）是计算F（d）的图标，若已知频率及距离的数值，分别在频率及距离的标尺上找到相应的电，其连线延长与F（d）标尺相交，交点即为F（d）值。②（b）和（c）是计算H（h）的列线图，分别在频率标尺及天线架设高度上找到相应的电，其连线与高度标尺增益相交，交点即为H（h）值。超短波传播(50)③若不考虑大气折射影响即K=1，使用频率标尺左侧的数值刻度进行计算；若为标准大气折射K=4/3，则使用频率标尺右侧数值计算，若K为其它值，仍用K=1的频率标尺进行计算，但要对频率数值修正，即分别用f/K2（（a）和（c））及f/sqrt(K)（（b）和（d））代之。④垂直极化波沿海面传播时，很靠近地面处的场强，实际上与天线高度无关，为此图（d）中画有一条垂直线段AB（限制线），若依据给定的频率及天线高度的数值连线与AB相交，这时须用大一些的高度值来代替天线的实际高度，以使得连线恰好通过限制线的顶部（A点），按此作图法求出H（h）值。依据列线图法求出F（d）、H（h1）、H（h2）的分贝值，三项相加即为球面地绕射场的衰减因子A值。超短波传播超短波传播（a）球面地绕射─距离的影响适用条件：陆地，海面─水平极化波陆地─垂直极化波（图中用箭头连接的标尺必须一起使用）超短波传播（b）球面地绕射─高度增益适用条件：陆地，海面─水平极化波陆地─垂直极化波超短波传播（c）球面地绕射─距离影响适用条件：海面─垂直极化波（用箭头连接的标尺须一起使用）超短波传播（d）球面地绕射─高度增益适用条件：海面─垂直极化波通信链路的基本传输损耗Lb（dB）即为自由空间传输损耗Lbf（dB）与绕射场衰减因子A（dB）之和，即山峰绕射实际地形是复杂多样的，因此很难对各种实际地形引起的电波衰减作出准确的定量计算。此处，以刃形山脊为例，讨论山峰绕射的基本特点。

因刃形山脊厚度较小，一般采用半无限大的金属导体屏（厚度远小于波长）来代替。超短波传播(50)超短波传播超短波传播刃形山脊绕射①接收点场强与障碍物遮挡有明显关系。②接收点场强与电波频率有关，波长越短的无线电波，其绕射能力越弱。超短波传播刃形山脊绕射和光滑球面地的A~Hc/F1曲线低空大气层对电波传播的影响自由空间电波传播的菲涅尔区内容安排超短波传播地面对电波传播的影响微波中继系统的电波传播卫星通信系统中的电波传播微波中继通信系统的电波传播是利用视距传播方式。目前使用的频段一般在2~20GHz范围。一个中继段的距离大约在20~70km左右。要求邻站天线彼此在视线距离以内，以视线直射波传播。为实现长距离的信号传输，可利用地面上若干个具有高架天线的中继站转发，从而构成了地面微波中继通信系统。光滑传播余隙的选择与确定

气象条件的变化将引起传播余隙HC的变化，主要反映在地球等效半径因子K上微波中继系统的电波传播(51)假定气象条件只引起K值改变，则利用微分法可以求出ΔHC和ΔK之间的关系微波中继系统的电波传播(52)不同折射情况反射点的变化（K=2/3负折射、K=4/3标准折射、K=∞）传播余隙的变化①大气折射率变化愈大，即ΔK值愈大，则余隙变化量ΔHC也就越大。②当ΔK>0，使等效地球半径增大，地球凸起高度(Hb=d1d2/2KR0)降低，传播余隙增大。若传播余隙选择不当，使电路变为打开电路时，有可能使通过的菲涅尔带数恰为偶数，这时接收点场强大大低于自由空间场强；反之ΔK<0，即K值较原来减小，地球凸起升高，余隙变小，有可能使原来的开电路变成半开电路甚至是闭电路，增加了绕射损耗，使信号强度大大减弱。③余隙的变化与它所在的位置有关。当ΔK相同时，d1=d2=d/2时，引起的余隙变化量ΔHC最大。因此，在选择微波的传播路径时，应尽量使障碍靠近线路的两端，这样，当气象条件变化时，余隙的变化相对来说要小些。微波中继系统的电波传播④余隙的变化量与站距的长度有关。将d2=d-d1，代入（52）中，得由此可见，当d1/d及ΔK相同的情况下，站距d愈长，则传播余隙的变化量ΔHC愈大，所以中继站之间的距离不宜太长。确定传播余隙可参考以下原则：①当K=4/3时，允许HC≤F1；当K=2/3时，HC≥0.5F0，属小余隙电路；只有地形复杂的电路如山区、城市或布满森林的峡谷等，地面反射系数足够小时，大开电路的传播情况才是良好的，允许HC>F1。②在线路勘探与设计时，应尽量使障碍物的位置靠近两站的一端，以避免K值变化引起微波中继系统的电波传播(53)太大的ΔHC的变化。同时站距不宜过长，通常平原地区，站距约为30~40km，山区可达50~60km。③对于地形复杂的电路，资料欠缺，难以判断传播情况是否良好时，有必要进行电路的传播试验，目的是验证传播余隙及其可能的变化，确定地面的反射损耗或障碍的绕射损耗等。但对山区的大开电路、水面或平原地区的电路，障碍靠近一端站址的情况，均可不必进行传播试验。这是因为山区的大开电路很接近自由空间传播，水面或大平原地区的电路能够根据反射波形成的干涉场的计算解决。④实际电路中，接收点场强不可能恰好等于自由空间场强值，允许有±3dB的变动范围，作到这一点已属上乘电路设计了。微波中继系统的电波传播衰落由于大气气象参数及其相应的电参数的随机变化，以及电波的多径传输效应，使得微波信号的衰落是严重的。能引起深度衰落而严重影响传播可靠度的衰落为K型衰落和波导型衰落。K型衰落由于大气折射率随高度的随机变化以及多径传输，使得接收点场强发生衰落。大气折射率随高度的变化可通过K来描述，因此这种由于K值的变化引起的衰落称为K型衰落。①干涉型K型衰落：当电路为开电路时，接收点场强一般是直射波和地面反射波的干涉场。由于K值的随机变动，使得直射波和反射波而引起的相位差亦随之随机变化，从而使接收点合成场强随机起伏形成衰落。微波中继系统的电波传播②绕射型衰落：当大气折射指数梯度随机变化时，使电路的传播余隙HC亦相应随机变动。特别当大气出现负折射的余隙减小太多，有可能使开电路变成半开或闭电路状况，电波射线受到障碍物阻挡，使信号电平大大降低。因此在电路设计时应该估计到可能出现的最低K值，并留有足够的余隙以避免此种衰落。理论和实践证明，对于干涉型K型衰落，希望传播余隙小一些，而对于绕射型衰落则希望余隙大一些，二者是矛盾的。波导型衰落

大气波导是指大气折射指数梯度dN/dh≤-157（N/km）的大气层，根据大气波导出现的高度不同，有地面波导和悬空波导之分。电波在大气波导中以连续折射的方式进行传播，与电波在金属波导管中的传播情况微波中继系统的电波传播类似的方式进行传播，与电波在金属波导管中的传播情况类似。由于大气波导两壁不是理想的导体，电波能量不会完全束缚在波导内，必然存在有通过波导面而泄露到波导外的能量，因而接收点不论在波导内或波导外，都可能收到以这种形式传输过来的能量。多径传输的波迭加形成干涉场，使接收信号有严重的衰落。与K型衰落相比，波导型衰落的衰落率高且衰落深度大。当大气层中出现大尺度的逆温层时极易发生大气波导，但要形成波导型传播，还应具备如下条件:①发射天线须位于大气波导内②电波发射角须小于临界角Δc(0.5°~1°)③工作波长小于最大波长λmax对于常出现的dN/dh≈-290N/km的情况，λmax同波导厚度h0之间满足微波中继系统的电波传播微波中继系统的电波传播地面波导中的多径传输悬空波导中的多径传输

λ单位为cm，h0单位为m。通常的气象条件h0一般不超过20~30m，所以微波波段较易发生波导型传播，且波导中的传输模式也较多，易产生深度的波导型衰落。因此在视距传播中应设法破坏大气波导的传播条件，可以使收发天线的高度差较大，以使射线的俯仰角大于0.5°~1°，以破坏大气波导型传播的条件。为了改善衰落情况，提高电路的传播可靠度，通常采取的措施是：①在电路设计时，应根据地形及气象资料，确定恰当的传播余隙，必要时可进行传播试验，力求避免产生绕射型衰落。对于开电路，应尽量减小主反射波的强度，甚至设置认为障碍，消除到达接收点的主反射波。②使系统提供一定的电平储备（或称衰落余额）以保证信号发生深度衰落时提供电平补偿。微波中继系统的电波传播(54)③采用分集接收技术，以使接收信号的快衰落幅度趋于平缓，减小深度快衰落发生的概率。微波中继系统的电波传播低空大气层对电波传播的影响自由空间电波传播的菲涅尔区内容安排超短波传播地面对电波传播的影响微波中继系统的电波传播卫星通信系统中的电波传播卫星通信是上世纪60年代以来，在航天技术和微波技术迅速发展的基础上形成的一种新型通信方式，已成为国际、国内通信的重要手段。目前使用的通信卫星主要是静止同步卫星，这种卫星被发射到赤道上空约35800km的空间，始终保持着和地球相对静止的状态。只须配置三个大容量的通信卫星，就可建立起全球的通信体系。其主要的工作频段有：225~400MHz、800~900MHz的UHF频段，1.5~1.6GHz的L波段，4~6GHz的C波段，7~8GHz的X波段，11~14GHz的Ku波段，以及20~40GHz的Ka波段。在长达40000km的单程传播路径上，主要的传播途径位于宇宙空间内，只要地球站发出的射线仰角不是太小，及地球站指向卫星的仰角不低于5°~10°，则电波穿过低空大气层及电离层的路径不会太长，其信道传输媒质的电参数是基本稳定的，属常参信道。卫星通信系统的电波传播卫星通信系统的电波传播同步卫星通信系统影响电波传播的主要因素有：大气气体对微波的衰减；雨云雾雪等引起的散射和吸收；水凝物（主要是雨滴和冰晶）引起的退极化效应；由大气