《天线与电波传播》课件-12电波传播

天线与电波传播AntennasandPropagation天线与电波传播专题六电波传播课堂设计ClassDesign本专题的主要内容电波传播基础电波传播的方式重点重难点课堂设计ClassDesign电波传播基础电磁频谱的划分无线电波在自由空间的传播大气对电波传播的影响复习回顾课堂设计ClassDesign电波传播的方式地面波传播天波传播视距传播散射传播星际传播重难点重难点电磁频谱的划分电磁频谱表：高频区长波区中间区电磁频谱的划分能够人工产生频率从3KHz到3000GHz频谱范围内的电磁波，统称为无线电波。国际无线电波谱的划分：电磁频谱的划分频率从300MHz到3000GHz频谱范围内的电磁波，称为微波。电磁频谱的划分常用微波波段代号：HQ6-GP车雷达HQ9系列、HQ12HQ22电波传播基础无线电波在自由空间的传播无限大真空就是自由空间。发射功率为Pt的理想点源在半径为r的球面上的功率密度。空间电场矢量强度为E0处的电磁波的功率密度。电波传播基础无线电波在自由空间的传播定向天线电波传播基础无线电波在自由空间的传播球面波随着传播距离的增加，能量的自然扩散引起的损耗。当频率增加1倍或距离增加1倍时，损耗增加6dB。电波传播基础无线电波在自由空间的传播自由空间的基本传播损耗

自由空间基本传播损耗L0定义为增益Gt为1的发射天线的输入功率Pt与增益Gr为1的接收天线的输出功率Pr之比。

接收天线的等效面积电波传播基础大气对电波传播的影响大气主要成分：氮气78%，氧气21%，氩气0.93%，二氧化碳0.03%，氖气0.0018%，此外还有水汽和尘埃等。大气层的上界高度：约为6400km。大气质量：约为6×1018Kg大气层通常分为5层：对流层、平流层、中间层、热层和外逸层。电波传播基础大气对电波传播的影响Ａ称为该传播通道的衰减因子，它与工作频率、传播距离、大气参数、地形地貌、传播方式等有关。基本路径损耗大气中波的传播

地面波传播、天波传播、视距传播、散射传播、大气波导传播、星际传播。电波传播基础大气对电波传播的影响地球是一略扁些的旋转椭球体，赤道半径稍长为6378km，极地半径稍短为6357km，平均半径为6371km，赤道周长为40076km，地球表面积为5.1亿平方千米，其中71%为海洋，29%为陆地。地壳由土壤、水和岩石组成，形成地球坚硬的外壳，地壳物质的密度一般为2.6-2.9g/cm3，上部密度较小，下部密度较大。电波传播的方式地面波传播电波在大气和地表大地中传播电波传播的方式地面波传播各类地面的电参数传导电流密度位移电流密度>>1近似为良导体<<1近似为理想介质地面类型相对介电常数εr电导率σ/S/m海水804淡水（湖泊等）805×10-3湿润土壤2010-2干燥土壤410-3高原沙土102×10-3森林1~210-3~1山地5~910-4大城市310-4电波传播的方式地面波传播各种介质中不同频率无线电波传导电流密度与位移电流密度的比值：频率

比值介质类型300MHz3kHz海水（εr=80,σ=4）33×105湿土（εr=20,σ=10-2）3×10-23×103干土（εr=4,σ=10-3）1.5×10-21.5×103岩石（εr=6,σ=10-7）10-610-1大地可看作是高低起伏的半导电媒质！电波传播的方式地面波传播地面波传播特点：地面波是横磁波（TM波），是一个沿地面传播的椭圆极化波。采用垂直极化波。地面波传播方式适合于超长波、长波波段。中波也可以利用地面波进行近距离传播。地面波传播使波前倾斜，有了纵向分量，并使部分能量进入地下传播，我们可以利用架低的水平天线接收空中的水平极化波能量和利用埋地水平天线接收地下波能量。地面波是沿着地表传播的，仅受地表的地貌地形影响，但这些因素一般不随时间变化。同时不受天气、天文现象影响。故信号传播稳定。经过电离层反射到地面的无线电波称为天波，而把经过电离层反射的无线电波传播方式称为天波传播。电波传播的方式天波传播

电离层电子密度与高度的关系电波传播的方式天波传播

电离层可看成电子密度逐层变化的分层结构，折射率n逐渐减小，无线电波会在电离层中逐渐折射向下弯曲。

入射角相同，无线电波频率越大需要电子密度越大，即需要在电离层较高的地方才能反射回来；电离层不变，入射角越小，需要的电子密度也越大。电波传播的方式天波传播无线电波在电离层中传播，由于电子的碰撞效应，会引起无线电波的吸收损耗。其规律如下：对短波传播而言，一般情况下，电离层吸收主要是无偏吸收，正午时刻无线电波的衰减较大，夜晚较小。在短波通信中要尽量可能选用较高的频率。因为无线电波频率越高，所受到的吸收就越小。受地磁场的影响，当无线电波的频率接近电子磁旋谐振频率f=1.4MHz时，波的衰减就会大增。电波传播的方式视距传播频率大于30MHz以后，无线电波以地面波传播时，地面吸收加剧，当无线电波投射到电离层时，又大于电离层的临界频率，无线电波不能重新返回地面，天波传播方式失去了作用，这时，无线电波只能用视距传播方式或散射传播方式进行传播。亮区（d<0.7r0）阴影区（d>1.2r0~1.4r0）半阴影区（0.7r0<d<1.2r0~1.4r0）电波传播的方式视距传播球面反射的散射作用电波传播的方式视距传播视距传播越过丘陵山脉（1）当地面略有起伏，波长又较长时，地面起伏的影响就较低。（2）当地面起伏较大，波长较短时，地面起伏的影响就很大。电波传播的方式视距传播低层大气的折射现象大气中水汽和氧气的吸收衰减率电波传播的方式散射传播

无线电波的散射传播是利用不同高度大气层中的不均匀体的散射作用进行传播的通信的。1.对流层散射传播2.电离层散射传播3.流星余迹散射传播利用小尺寸湍流体散射电磁波。要求发射接收天线对准同一块湍流体。

电离层散射传播主要是利用电离层中的电子密度的不均匀性进行无线电波的散射传播的。

流星体与大气摩擦产生高温，使大气电离，形成流行余迹，可