《导航概论》PPT课件.ppt

1、基于1.3无线电技术、基于1.3无线电技术、1.3.1传播和传播1.3.2天线和馈线1.3.3无线信号调制和传输1.3.4无线信号接收、无线广播通信系统、导航概论无线电技术基础、1.3 1。无线电波的产生方式2，无线电波的极化方式3，无线电波的传播特性4，无线电波的传播方式，导航概论无线电技术基础，R，L，C是谐振角频率理想的L，C不消耗能量，只能进行能量交换。一种完全开放的平面电容器，在频率高的电压刺激时将电磁波发射到空间。x是电场的方向。z是传播方向。Em和分别表示空间信号的最大振幅和初始相位。对于角频率(rad/s)，T反映波随时间的相位变化。反映波的相位取决于称为空间角频率或空间相位常

2、数的空间变化(rad/m)。导航概论无线电技术基本传播生成，在特定时间点的Z对应的电场在空间中定期分布。传播时，空间磁场Hy(z，t)总是垂直于空间电场Ex(z，t)并垂直于传播方向。导航概论无线电技术基础传播的生成，等值面：在同一时间空间电磁波拓扑相同的点连接面；等宽面：在同一时间具有相同振幅的点连接在一起的面。均匀电磁波：当等相面与等宽面重合时，称为均匀电磁波。此时，在等面上传播的振幅相同。根据等值面的形状，电磁波可分为平面波、方波、柱面波等。点辐射源产生的电磁波是方波，到达无穷大时，球面波的曲率较小，因此可以接近平面波。导航概论无线电技术基础传播的产生，传播频率的划分，导航概论无线电技术

3、基础传播的产生，2，传播的极化方式，传播的极化，是指在空间辐射场的一个固定位置上电场矢量端随时间移动的轨迹。对于平面波，极化简化了电场矢量定义的方向。矢量方向恒定的话，被认为是线极化波，习惯上认为极化轴沿水平方向。导航概论无线电技术基本传播的极化方式，有时电磁波在传播过程中极化轴旋转，每个传播波长旋转360。所有极化角度的场强相同时的圆形极化。椭圆极化，例如场强的变化。波的旋转方向可以是顺时针或逆时针。2 .传播的极化方式，探索概论无线电技术基本传播的极化方式，3，传播的传播特性，自由空间：电导率0，相对介电常数和相对电导率U均为1的各向同性，均匀无耗介质空间，介质特性等同于真空。电磁波在自由

4、空间中传播时，只有直线传播的扩散损失，传播速度等于真空中的光速。如果传输介质的特性随时间随机变化，则该介质与(机器)参数(量)一起发生。当无线电波在相关介质中传播时，信号会随时间随机波动，产生衰退现象。也就是说，如果慢衰退、快衰退、选择性衰退、传播介质对传播的影响与传播频率有关，则介质称为色散。(David aser，Northern Exposure(美国电视电视剧)，无线电波)如果传播空间中有不同特性的传输介质，或者介质不均匀，则称为非均匀介质空间。由于地球表面的起伏和大气对传播的多级折叠(反转)，传播通过徐璐其他路径(通道)到达接收端，传播距离、信号移动、衰减特性都不同。接收端信号的总和

5、成为不稳定的波动信号，称为多路径干扰。，导航简介无线电技术基本无线电波的传播特性，4，无线电波的传播方式，1。地面波传播1.3。天波传播3。视线传播4。散射传播，导航概论无线电技术基本传播的传播方式，1。地面波传播，无线电波沿地球表面传播，如果地面波传播天线以直立的形式低于地面，安装高度远小于波长，则无线电波的最大辐射方向是沿地球表面移动的方向，在牙齿情况下，主要是地面波传播，通常是垂直极化波的方式。导航概论无线电技术基础传播的传播方式，1 .地面波传播，地面波传播主要受反转性地球表面的影响。例如，地面的自转特性，地形地貌的平整度等。与昼夜、季节、天气变化等条件和太阳的辐射没有太大关系。地面是

6、否平坦与无线电波的波长有关。地面波的特点是信号质量好，电波比较稳定，没有多径效应。但是，随着传播频率的增加(通常大于2 MHz)，地面波吸收变得严重，传播(迂回)损失迅速增加，因此仅适用于频率低的中波、长波或超长波的远距离通信或导航。需要更高的发射功率和更大的天线。导航概论无线电技术基本传播传播方式，1.3。天波传播，电离层反射无线电波的能力与传播频率，入射(角)有关。天波传播与电离层密切相关。天波传播的主要特征是传输损耗小，地平线传播小，用小功率进行远距离通信，通过电离层折射与地面反射的多次跳跃传播，可以实现数千公里，甚至数万公里的信号传输。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposu

7、re(美国电视电视剧)，场内的短波都可以使用电离层反射进行传播，但这是大多数短波通信广播的主要传播方式，主要以短波为主。不能利用天波进行传播，因为其他频段的无线电波可以被吸收，也可以穿过大气进入太空。导航概论无线电技术基本传播的传播方式，3 .视线传播，天线收发高程基本上决定了视线传播的通信距离，利用强方向性高海拔的天线是扩大传输距离的有效方法。但是，为了减少信号之间的干扰和衰减的影响，需要调整天线位置和高度。对于超短以上波段的无线信号，将渡边杏使用地面波传播和天波传播，因此视距传播是主要的传播方式，例如飞机超短波无线电(V. H. F. Comm)的工作频率为118.000135.975MH

8、z。视线传播也是卫星通信，卫星导航的基本传播方式。导航概论无线电技术基础传播的传播方式，4 .散射传播，散射通信的优点是距离远，破坏性好，机密性强。但是，需要高功率发射机、高增益天线和高灵敏度接收机。牙齿中对流层散射主要用于100 MHz10 GHz频段，传播距离一般小于800公里，可靠性高。电离层散射主要用于30100 MHz频段，传播距离可以大于1，000公里。导航概论无线电技术基本传播传播方式、1.3无线电技术基础、1.3.1传播和传播1.3.2天线和馈线1.3.3无线信号调制和传输1.3.4无线信号接收、导航概论无线电技术基础、1.3.2第一、天线的作用2、天线的分类3、天线的特性指标

9、及其影响因素4、馈线、导航概论无线电技术作为被动设备的天线通常由金属线、金属面或其他介质材料形成特定形状，安装在特定高度，在空间中全方位或特定方向发送(或接收)无线信号。天线除完成能量转换功能外，还必须满足方向、转换效率、发射功率、频带宽度等实际要求。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线的作用，第二，天线分类，根据用途，天线可以分为通信天线、广播电视天线、雷达天线、方向检测和导航天线等。根据工作波长的不同，可分为长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。根据天线特性，可以分为圆形极化天线、线极化天线、窄波段天线、宽带天线、非波数变化天线和数字波束天线等。大多数情况下，根据天线结构，

10、主要分为两大类茄子。一种是由电线或金属棒组成的线性天线，主要应用于长波、短波和超短波信号。另一类是表面天线，主要由微波波段使用的金属面或介质面组成。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类，1 .基本天线单元，传记偶极：又称赫兹偶极，是间距小、大小相同、极性相反的振动电荷。传记偶极在空间中刺激交流电场，产生电磁波辐射。磁偶极：也称为磁流元件的平面环形线圈，在牙齿线圈中，通过交流电流刺激空间中的交流磁场，产生电磁辐射。开放波：波是薄壁金属管道，根据电磁波的模式提供微波无线电能量，截面大部分是圆形或矩形(分别是圆形波和矩形波)。当波的一端打开时，电磁能量从波的入口向外辐射传播，通常适用于高频率分米

11、和厘米波段。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类，1.3 .线性天线，由传记偶极演化而来的天线称为偶极天线或对称振子天线，属于线极化天线。双臂由两条对称金属线组成，手臂间距可以忽略，总长度相对于波长进行调整，激励由中间供给提供。如果电线安装在地面、金属面等反射面上，并由导线根提供，则可以使用该镜像生成类似于钟摆天线的电磁辐射。这被称为单极天线、垂直接地天线、鞭天线、塔式天线等。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类、偶极天线和单极天线都是线性天线，主要应用于LF UHF的频带范围内。在此基础上，多种天线结构可以进化，包括伞天线、形天线、V天线、T形天线、T形天线、倾斜天线、螺旋鞭天线、黑

12、木启司天线、蝙蝠天线、双锥天线、圆盘锥天线和套筒天线。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类，3 .圆形天线，圆形天线是基于磁偶极子变迁的天线，由一个蟑螂或多个线圈组成。可以是矩形、三角形、圆形或其他形状。空心环形天线效率低，因此通过添加铁氧体磁心的方式提高辐射或接收电磁波的能力，也称为磁棒天线。采用多环天线是提高天线效率的另一种方法。如果环形天线的周长小于五分之一波长，则称为小环形天线。小环天线结构小，具有8字形的方向性，常用于无线电测向等导航领域和中、短波信号接收。如果环形天线的周长与波长相比较，则称为大环形天线(大环形天线、双环天线、负载环天线等)。方向图类似于对称摆，宽带特性好。主要

13、适用于广播和通信系统。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类，4 .面部天线、面部天线相当于几个茄子基本辐射源的组合，空间的电磁场分布是这些基本辐射源的叠加结果。其方向性图取决于面上电磁波的相位和振幅分布。二次径向表面天线主要分为反射器天线和透镜天线。，导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类。反射器天线由反射面和初级馈源组成，反射面由各种形式的导体曲面或导线栅格网组成，例如抛物线、抛物线圆柱、抛物线环、抛物线盒、角度反射面等。将方向性弱的初级饲料的辐射反射为方向性强的辐射。提要位于抛物线的焦点，可以是阵列天线、喇叭天线、槽天线等。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类，部分反射器天线使用

14、二次反射面。天线主反射面是旋转抛物线，次反射面是旋转双曲面，主馈位于双曲面的实际焦点附近，双曲面的虚拟焦点与抛物线的焦点一致。第一个馈源的球面波经过第二次反射，在抛物线前产生聚焦平面波。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类，透镜天线的二次辐射可以像光透镜一样通过无线电波。第一辐射源的球形电磁波通过透镜天线后，其前面聚焦的是平面波，该平面波可以是介质材料或金属栅栏。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类，5 .在槽天线和微带天线、波面或孔谐振器的适当位置打开一个或多个一定大小的小间隙，通过裂缝向外发射或接收电磁能量。牙齿天线称为缝隙天线或波导裂缝天线。每个小接缝可以对应于传记偶极，其辐射特

15、性取决于小接缝的结构大小和操作波长。微带天线是开发为小型大小、轻量、低成本、易于集成的微带传输线的天线，可以在大约100 MHz100 GHz的大频率区域使用。这两种天线都是平面天线，特别适用于高速飞行体，并且易于配置如下所述的多个天线。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类，6 .多天线，多天线是由多个辐射单元组成的天线，通常以一定的方式排列，因此阵列天线，每个辐射单元也称为阵列元素。多元天线可以显着提高天线的方向复制能力，整个复制方向图与单个阵列元素的方向图和每个阵列元素之间的相对几何位置相关，具体取决于每个阵列复制场的矢量叠加。使用传记控制方法控制每个震源激励的信号相位和大小，可以实现

16、光束指向的自动控制。这种天线称为相位阵列天线。导航概论无线电技术基本天线和馈线天线分类，3，天线特性指标及其影响因素，1。天线方向度1.3。天线主襟翼和波束宽度3。天线旁瓣电平4。方向性系数5。天线效率6。天线增益7。天线偏振8。天线的其他性能参数、导航概论无线电技术基本天线和馈线天线的特性指标及其影响因素，1 .天线的方向性，天线的辐射电磁场在固定距离内根据空间角度坐标分布或变化的图形，称为天线的方向性。或者称为天线襟翼。天线的定向函数天线的辐射电磁场是固定距离内空间角度坐标或变化的函数关系。，导航概论无线电技术基本天线和馈线天线的特性指标及其影响因素，(1)“8”字形水平方向图，“8”字形方向图的标准化方向函数如下：导航概论无线电技术基本天线和馈线天线的特性指标及其影响因素，(2)双“8”字形水平方向图，双牙齿两个直角方向函数分别可以分离两个天线的信号，并且如果振幅值可以与符号(正或负)一起测量，则计算相应的比率以确定目标方位角(牙齿情况下的双“8”字形)天线模板和波束宽度、所需发射方向的辐射瓣称为天线模板或天线束。天线主襟翼的光束形状取决于使用要求，钢笔、双针、8字形、扇形等光束很常见。天线波束宽度定义为天线主瓣膜复盖的角度范围，用于指示对传播辐射场的空间约束程度。与天线的形状、大小、工作频率、激励的振幅相位分布等密切相关，通常用作角度分辨率的测量。在包含梁最大