第章 电波传播概论

7.1电波传播的基本概念7.2视距传播7.3天波传播7.4地面波传播7.5不均匀媒质的散射传播第7章电波传播概论

7.1电波传播的基本概念一、自由空间的基本传输损耗

1、定义：自由空间中，收发天线相距r，载波频率为f，输入到发射天线的功率为Pi，从接收天线接收的功率为PR，则输入功率与接收功率的比值定义为自由空间的基本损耗：和分别为发射天线和接收天线的增益系数。2、分析：如果忽略两个天线的因素，自由空间的基本传输损耗为：可见，自由空间的基本传输损耗是由于球面波在传输过程中，由于距离的增大，能量扩散而引起的，是球面波的扩散损耗。7.2视距传播一、定义视距传播：依靠发射天线与接收天线之间的直射线进行的传播方式。主要用于超短波和微波波段的电波传播。二、视线距离

1、地球曲率对视线距离的影响设发射天线高度为h1、接收天线高度为h2，由于地球曲率的影响，两个天线之间的视线距离（相互看得见）为：图7-3视线距离

2、大气折射率对视线距离的影响

大气层是非均匀媒质，介电常数和折射率是高度的函数，随高度的增加而减小。

大气折射率的变化使电波射线向下弯曲，有利于电波实现更远距离的传播。如果考虑大气折射率的影响，视距传输距离需要修正。三、大气对电波的衰减

大气对电波的衰减主要来自两个方面：

1、热吸收和谐振吸收：云、雾、雨等小水滴对电波的热吸收与小水滴的浓度有关；水分子、氧分子对电波的谐振吸收与工作波长有关。

2、散射衰减：云、雾、雨等小水滴对电波的散射,散射衰减与小水滴半径的六次方成正比，与波长的四次方成反比。

工作波长短于5cm时，就应该考虑大气层对电波的衰减，工作波长短于3cm时，大气层对电波的衰减将趋于严重。

7.3天波传播一、概念天波传播：指发射天线发出的电波在高空被电离层反射后到达接收点的传播方式，主要用于中波和短波波段。

二、大气层介绍三、友电离口层概直况1、产唯生电离常层主扮要是卧由于培高层率大气桶分子妙吸收毛太阳任辐射火能量魂后电摊离而油产生横的，忙主要根电离软源是残太阳驴紫外被线。电离帜特性苏可用泪电子欣密度户衡量运。2、电块子密验度分葱布特狼性电离汁层的吩高度补从60轻km到10放00宗km，电匙子密恋度分烧布不婚均匀虎：电煤子密叫度先敌随着辟高度较的增讽加而酬增大古，随击后逐税渐减晃小。电子统密度盆的分袍布与众空气冠分子苹密度虏相关窄。3、电五离层沟的变剖化规都律太阳遮是电播离层勇的主扑要能耗源，够电离丹层的功状态萝与阳房诚光照烤射情胜况密宰切相胃关。①日辣夜变锅化：日匪出后砖电子境密度妨不断片增加赌，到喜正午靠后达愧到最拉大值印，以鸭后又凯逐渐践减小醋。夜朴间没呢有照疼射，肢电子弟和正监离子腔复合酱使D层消捞失。②季疯节变浴化：夏撇季的玩电子她密度蹦大于絮冬季盒（F2层例口外）严。③随疮太阳揉黑子11年周搅期的咐变化：黑妈子数植目增饿加时递，太悄阳辐姨射的毯能量嗓增强乡丰，因做而各畜层电宪子密拴度增案大怠。④随梢地理念位置抵变化：地驶理位阵置不葡同，表太阳干光照懂强度界也不惭相同的。赤蓄道附毛近电发子密欠度最耍大，阅越靠纤近两治极电底子密经度越趟小。四、通无主线电绵波在筑电离刻层中激的传毯播1、反标射的阁原理由公主式可柴得：烛电波鬼进入瓦电离霸层后钉，随瓶着高芹度的透增加钻，电喉子密小度增膜加，牵折射礼率减怖小。电波嫁每通毫过一惨层薄涂片就衰发生更一次茄折射炕，当利薄片乓数目眉无限牛增多它时，堂电波私传播柜的轨告迹变谨成一辣条光柄滑的买曲线肯。电波关连续太下折绒，直隆至到杯达某拒一高看度处训电波荣开始舅折回骂地面尾。电离刑层对构电波着的反姑射实溪质上电是电誓波在潮电离邀层中法连续麻折射剃的结刘果。图7–10电离现层对惊电波社的连远续折效射2、电泳离层察反射志能力朋与频塑率的片关系由公帜式可半得：灰频率且越低念，折撞射率编随电胖子密寺度的绣变化肢越显鸣著。副电离喊层反桶射能记力越李强。氏入射抱角一骗定时庆，频奖率越炼低越仓容易单反射。频率惕越低搞，电无波进蜻入电派离层杏的深萝度就刊越小堂：①长波在D层反陡射，辱由于专夜晚D层消留失，爱长波冻将在E层反氏射；②中承波在E层反趋射，善由于亭白天D层对偷中波对吸收等较大斯，故突中波慢仅在喝夜间丝式由E层反揭射；③短育波将在F层反西射；④超画短波斗、微献波则可还以穿什透电壤离层歉。因否此存泻在最咸高可革用频率周。3、电睡离层格反射窃与入排射角束的关炊系当电裳波频罗率一哲定时仗，反剪射与抓入射牢角的择关系咬：①入逝射角鲜较大础时：角度档越大周，越豆易反榨射，判反射吩后可化到达涌的距毕离越犹远。②入露射角跪较小退时：角度圈越小垂，进残入电拜离层喊的深景度就槽越大拳，传绢输距包离越侦远。陆当小酬于某绒一临拳界角镜时，摧电波踏将穿戒透电瓶离层氏。因此烧，在轿以发卧射天慎线为裳中心遇，一滋定半怖径的爹区域栽内，丝式不能另有天浓波到毙达，着称为夺天波巧静区剧。4、多咱径效猫应不同纲角度辅入射育的电妖波，拼入射醉深度糠不一疤样，月在不依同高代度被句反射艺，可净能到稍达同钞一接胖收点钱，称量为多宾径传勿输。多径陪传输狼使接劈燕收场龙强为陪多个利场强迟的迭瞒加，布引起肝多径窝衰落责。5、最讲佳工启作频川率芳为了框减小牢电波抬传播欣过程严中电荷离层影的吸假收损乔耗，慢希望帽使用秤较高总的工支作频城率。但工券作频免率过霜高时冲，入查射到昌电离厨层的寻深度筑很大疗，大字大增暴加了文电离拿层中脖的传本播距肆离，贼增大配了电怎离层妈对电驶波的以衰减脑。通常昆选择怜最佳并工作抹频率苹为：fop政t=0伴.8矿5fma分x。总之仗，天差波传怜播有尾以下建特点杯：①办频率呢的选色择很居重要,频率沫太高,电波嘱穿透亭电离作层射莫向太巨空;频率朱太低,电离惑层吸卸收太榆大,以致揉不能君保证剧必要府的信够噪比惜。炒因此亩，通统信频取率必忽须选灶择在罪最佳脂频率撕附近胃。而息这个漂频率马的确刷定,不仅文与年越、月止、日辩、时因有关,还与枝通信誓距离凑有关燃。枪同样撕的电疲离层米状况,通信涝距离勺近的,最高买可用夏频率业低,通信迹距离铺远的,最高届可用忆频率偿高。乱显然,为了锯通信倒可靠,必须疯在不额同时花刻使用用不蒜同的赶频率及。问但为起了避印免换安频的被次数欺太多,通常帜一日锋之内败使用销两个妄（日虚频和氏夜频迷）或片三个蛋频率握。喘②戚天波嚷传播愁的随踢机多根径效榨应严翻重,多径陶时延格较大,信道骄带宽斥较窄家。因榨此,对传调输信突号的判带宽土有很烂大限属制,特别梁是对质于数嫁字通裳信来歉说,为了海保证袍通信零质量,在接用收时钻必须嫁采用块相应纷的抗贱多径膝措施踢。隆③天波珠传播篇不太牵稳定,衰落仅严重,在设绑计电杜路时取必须商考虑矩衰落月影响,使电菊路设航计留买有足歼够的醒电平摄余量艳。惹④量电离直层所赌能反艺射的钱频率仆范围松是有俗限的,一般刷是短邮波范凯围。伴由锦于波架段范妈围较熊窄,因此颗短波缴电台尿特别敬拥挤,电台都间的策干扰潮很大炕，尤勇其是些夜间爪；由邀于电压离层宇吸收补减小,电波据传播主条件御有所亩改善,台间弯干扰寺更大宰。俗⑤杀由于因天波廉传播馋是靠边高空雁电离梳层的宵反射,因而助受地礼面的证吸收混及障希碍物芒的影宜响较胸小,也就午是说野这种稼传播粥方式裹的传父输损帽耗较碌小,因此桨能以乖较小拣功率圆进行罢远距足离通什信。丘⑥并天波蝴通信,特别扩是短雹波通蕉信,建立盾迅速华，机记动性蓄好,设备斩简单,是短仪波天猫波传陷播的质优点辟之一饮。拾7.皱4地舌面晋波涛传初播一、严概念无线锤电波用沿地捷球表肃面传捐播的黎传播羡方式调称为挺地面映波传支播。当天河线低帜架于从地面跨，且减最大阔辐射蜡方向疮沿地酿面时废，主复要是识地面青波传轨播。在长艰、中创波和讽短波钓的低偷频段(几K～几MH沉z)常用秀这种反传播游方式沸。集二：南地面画波不雹宜采辞用水枪平极胞化方顾式电场霞为水卸平极听化时帮，电慈场平剧行地城面，鲜传播咱中在那地面量上引破起较布大的肢感应延电流泉，致滚使电却波产子生很舅大的倡衰减上。一般愧只采逆用垂拾直极塑化方碌式。四、羊地表梢面波态传播词的特晓点1、损胁耗特担性地面杆波传模播主奸要用肿于长可、中睬波传晒播；短波摸和米劳波小磨型电末台采汉用这租种传宿播方表式工泻作时教，只耻能进爹行几弃千米凤或十嘉几千凝米的锤近距梨离通惨信。海水府的电达导率岔比陆黎地的馒高，厕因此或在海固面上照要比播陆地段上传般得远快的多饺。2、传临输质抚量稳毙定由于舍地表傻面的铜电性档能及前地貌评、地搭物等摆并不厚随时沟间很产快地剩变化翻，并值且基佳本上中不受状气候胳条件样的影还响,因此遭信号狮稳定,这是付地面马波传遇播的双突出间优点坊。7.基5不均印匀媒壁质的千散射索传播晶一、么定义电波僵在低内空对右流层挎或高棉空电裙离层睁下缘撞遇到庙不均涉匀的“介质蛛团”时就串会发系生散焰射，凑散射凳波的排一部雅分到搬达接塌收天装线处饱，这业种传套播方脉式称梨为不腐均匀级媒质径的散失射传优播。不均瞎匀媒徐质的欢散射把传播跪主要模有电忌离层调散射脏和对聋流层榴散射么；对炕流层麻散射营应用跟更加梁广泛峡。二、盖对流胀层散拘射通旗信的神原理大气痕运动宏形成血的涡映旋气独团内夜部及礼其周飘围的涝介电翠常数紧有随烫机的锄小尺临度起辉伏，预形成艺了不词均匀唐的介旧质团颗。当超士短波叼、短慰波投点射到番这些组不均祥匀体京时，纪就在抗其中棕产生僻感应泛电流幼，成从为一念个二颜次辐旬射源,将入纠射的眼电磁跃能量锅再辐早射。这种欺再辐戴射是任无序饱的，茎随机贝方向电的辐方射，水称为厌散射就。通过惰散射率，电疲波就