第8章__電波傳播的基礎(chǔ)知識

1、電波傳播的基礎(chǔ)知識電波傳播的基礎(chǔ)知識地面波傳播地面波傳播天波傳播天波傳播視距傳播視距傳播地面移動通信中接收場強的預(yù)測地面移動通信中接收場強的預(yù)測課程要求課程要求1.1.掌握電波傳播的基本概念；掌握電波傳播的基本概念；2.2.掌握電波傳播的基本特點和規(guī)律；掌握電波傳播的基本特點和規(guī)律；3.3.了解地面移動通信接收場強的預(yù)測方法。了解地面移動通信接收場強的預(yù)測方法。課程研究內(nèi)容課程研究內(nèi)容無線電波傳播的基本特性及其變化規(guī)律。無線電波傳播的基本特性及其變化規(guī)律。第第8章章 電波傳播的基礎(chǔ)知識電波傳播的基礎(chǔ)知識 重點：重點：自由空間電波傳播自由空間電波傳播 難點：難點：電波傳播的菲涅爾區(qū)電波傳播的菲涅

2、爾區(qū) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：8.1 概述概述 8.2 自由空間電波傳播自由空間電波傳播 8.3 電波傳播的菲涅爾區(qū)電波傳播的菲涅爾區(qū) 第第8 8章章 電波傳播的基礎(chǔ)知識電波傳播的基礎(chǔ)知識 8.1 8.1 概述概述 1.1.什么是電磁波？什么是電磁波？ 電磁波是電磁場的一種運動形態(tài)。變化的電場電磁波是電磁場的一種運動形態(tài)。變化的電場和變化的磁場構(gòu)成了一個不可分離的統(tǒng)一的場，這和變化的磁場構(gòu)成了一個不可分離的統(tǒng)一的場，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波。電磁波。電場電場 磁場磁場 3.3.無線電波：無線電波： 按序排列的頻率分布，也稱波譜

3、。按序排列的頻率分布，也稱波譜。 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、無線電波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、射線、射線射線 把各波段按頻率由低至高依次排列，分別是：把各波段按頻率由低至高依次排列，分別是：2.2.頻譜：頻譜： 頻率從幾十赫茲到頻率從幾十赫茲到3000GHz的電磁波。的電磁波。 按照波長或頻率的順序把電磁波排列起來，按照波長或頻率的順序把電磁波排列起來，就是電磁頻譜。就是電磁頻譜。無線電波頻段的劃分無線電波頻段的劃分 電磁場理論發(fā)展簡史電磁場理論發(fā)展簡史1電磁場理論的建立電磁場理論的建立 電、磁現(xiàn)象是一種重要的自然現(xiàn)象，也是最電、磁現(xiàn)象是一種重要的自然現(xiàn)象，也是最早被科學(xué)家們關(guān)

4、心和研究的物理現(xiàn)象。早被科學(xué)家們關(guān)心和研究的物理現(xiàn)象。 19世紀以前，電、磁現(xiàn)象作為兩個獨立的物理世紀以前，電、磁現(xiàn)象作為兩個獨立的物理現(xiàn)象，沒有發(fā)現(xiàn)電與磁的聯(lián)系。但這些研究為電磁現(xiàn)象，沒有發(fā)現(xiàn)電與磁的聯(lián)系。但這些研究為電磁學(xué)理論的建立奠定了基礎(chǔ)。學(xué)理論的建立奠定了基礎(chǔ)。 庫侖于庫侖于17791779年通過年通過實驗和采用類比方法歸實驗和采用類比方法歸納、導(dǎo)出了兩個靜止點納、導(dǎo)出了兩個靜止點電荷間的相互作用規(guī)律，電荷間的相互作用規(guī)律，即庫侖定律，是靜電學(xué)即庫侖定律，是靜電學(xué)理論建立的實驗基礎(chǔ)。理論建立的實驗基礎(chǔ)。 奧斯特從奧斯特從18071807年開始研究電磁之間的年開始研究電磁之間的關(guān)系。關(guān)

5、系。18201820年，他發(fā)現(xiàn)電流以力作用于年，他發(fā)現(xiàn)電流以力作用于磁針。磁針。 近于同時，安培發(fā)現(xiàn)磁力作用的規(guī)近于同時，安培發(fā)現(xiàn)磁力作用的規(guī)律律安培力公式。安培力公式。 法拉第于法拉第于18211821年開始探年開始探索磁生電的實驗。索磁生電的實驗。18311831年他年他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁捧插入導(dǎo)體線圈發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁捧插入導(dǎo)體線圈時，導(dǎo)線圈中就產(chǎn)生電流，時，導(dǎo)線圈中就產(chǎn)生電流，這表明：電與磁之間存在著這表明：電與磁之間存在著密切的聯(lián)系。法拉第發(fā)現(xiàn)了密切的聯(lián)系。法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。電磁感應(yīng)定律。 麥克斯韋在法拉第實驗的麥克斯韋在法拉第實驗的基礎(chǔ)上，總結(jié)了宏觀電磁現(xiàn)象基礎(chǔ)上，總結(jié)了宏觀電磁現(xiàn)象的規(guī)律

6、，于的規(guī)律，于18641864年提出了一套年提出了一套偏微分方程來表達電磁現(xiàn)象的偏微分方程來表達電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律，稱為基本規(guī)律，稱為麥克斯韋方程麥克斯韋方程組組，是經(jīng)典電磁場理論的基本，是經(jīng)典電磁場理論的基本方程。方程。 18871887年，德國科學(xué)家赫茲用年，德國科學(xué)家赫茲用火花隙激勵一個環(huán)狀天線，用火花隙激勵一個環(huán)狀天線，用另一個帶隙的環(huán)狀天線接收，另一個帶隙的環(huán)狀天線接收，證實了麥克斯韋關(guān)于電磁波存證實了麥克斯韋關(guān)于電磁波存在的預(yù)言，這一重要的實驗導(dǎo)在的預(yù)言，這一重要的實驗導(dǎo)致了后來無線電報的發(fā)明。從致了后來無線電報的發(fā)明。從此開始了電磁場理論應(yīng)用與發(fā)此開始了電磁場理論應(yīng)用與發(fā)展時代。

7、展時代。2 2、電磁場理論的應(yīng)用和發(fā)展、電磁場理論的應(yīng)用和發(fā)展無線電報無線電報 1895年，馬可尼成功地進行了年，馬可尼成功地進行了 2.5公里距離的無公里距離的無線電報傳送實驗。線電報傳送實驗。1896年，波波夫進行了約年，波波夫進行了約250米距米距離的類似試驗離的類似試驗, 1899 年年, 無線電報跨越英吉利海峽的無線電報跨越英吉利海峽的試驗成功；試驗成功；1901 年，跨越大西洋的年，跨越大西洋的3200公里距離的公里距離的試驗成功。試驗成功。 馬可尼以其在無線電報等領(lǐng)域的成就，獲得馬可尼以其在無線電報等領(lǐng)域的成就，獲得了了1909年的諾貝爾獎金物理學(xué)獎。無線電報的發(fā)年的諾貝爾獎金物

8、理學(xué)獎。無線電報的發(fā)明，開始了利用電磁波時期。明，開始了利用電磁波時期。有線電話有線電話 1876年年,（美）（美）A.G.貝爾在美國建國貝爾在美國建國100周年周年博覽會上展示了他所發(fā)明博覽會上展示了他所發(fā)明 的有線電話。此后的有線電話。此后,有線有線電話便迅速普及開來。電話便迅速普及開來。 1906年，（美）費森登用年，（美）費森登用50千赫頻率發(fā)電機作千赫頻率發(fā)電機作發(fā)射機，用微音器接入天線實現(xiàn)調(diào)制，使大西洋航發(fā)射機，用微音器接入天線實現(xiàn)調(diào)制，使大西洋航船上的報務(wù)員聽到了他從波士頓播出的音樂。船上的報務(wù)員聽到了他從波士頓播出的音樂。1919年，第一個定時播發(fā)語言和音樂的無線電廣播電臺年，

9、第一個定時播發(fā)語言和音樂的無線電廣播電臺在英國建成。次年，在美國的匹茲堡城又建成一座在英國建成。次年，在美國的匹茲堡城又建成一座無線電廣播電臺。無線電廣播電臺。廣播廣播電視電視 1884年，（德）尼普科夫提出機械掃描電視的年，（德）尼普科夫提出機械掃描電視的設(shè)想，設(shè)想，1927年，（英）貝爾德成功地用電話線路把年，（英）貝爾德成功地用電話線路把圖像從倫敦傳至大西洋中的船上。茲沃霄金圖像從倫敦傳至大西洋中的船上。茲沃霄金1923和和1924年相繼明了攝像管和顯像管。年相繼明了攝像管和顯像管。1931年，他組年，他組裝成世界上第一個全電子電視系統(tǒng)。裝成世界上第一個全電子電視系統(tǒng)。雷達雷達 1936

10、 1936年，（英）瓦特設(shè)計的警戒雷達最先投入了年，（英）瓦特設(shè)計的警戒雷達最先投入了運行。有效地警戒了來自德國的轟炸機。運行。有效地警戒了來自德國的轟炸機。 19381938年，年，美國研制成第一部能指揮火炮射擊的火炮控制雷達。美國研制成第一部能指揮火炮射擊的火炮控制雷達。19441944年，能夠自動跟蹤飛機的雷達研制成功。年，能夠自動跟蹤飛機的雷達研制成功。19451945年，能消除背景干擾顯示運動目標(biāo)的顯示技術(shù)的發(fā)年，能消除背景干擾顯示運動目標(biāo)的顯示技術(shù)的發(fā)明，使雷達更加完善。在整個第二次世界大戰(zhàn)期間明，使雷達更加完善。在整個第二次世界大戰(zhàn)期間, ,雷達成了電磁場理論最活躍的部分。雷達成

11、了電磁場理論最活躍的部分。衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 19581958年年, , 美國發(fā)射低軌的美國發(fā)射低軌的“斯科爾斯科爾”衛(wèi)星成功，衛(wèi)星成功，這是第一顆用于通信的試驗衛(wèi)星。這是第一顆用于通信的試驗衛(wèi)星。19641964年，借助年，借助定點同步通信衛(wèi)星首次實現(xiàn)了美、歐、非三大洲定點同步通信衛(wèi)星首次實現(xiàn)了美、歐、非三大洲的通信和電視轉(zhuǎn)播。的通信和電視轉(zhuǎn)播。19651965年，第一顆商用同步衛(wèi)年，第一顆商用同步衛(wèi)星投入運行。星投入運行。19691969年年, , 大西洋、太平洋和印度洋上大西洋、太平洋和印度洋上空均已有定點同步通信衛(wèi)星，衛(wèi)星地球站已遍布空均已有定點同步通信衛(wèi)星，衛(wèi)星地球站已遍布世界各國，這

12、些衛(wèi)星地球站又和本國或本地區(qū)的世界各國，這些衛(wèi)星地球站又和本國或本地區(qū)的通信網(wǎng)接通。通信網(wǎng)接通。全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS） 19571957年衛(wèi)星發(fā)射成功后，人們試圖將雷達引年衛(wèi)星發(fā)射成功后，人們試圖將雷達引入衛(wèi)星，實現(xiàn)以衛(wèi)星為基地對地球表面及近地空入衛(wèi)星，實現(xiàn)以衛(wèi)星為基地對地球表面及近地空間目標(biāo)的定位和導(dǎo)航。間目標(biāo)的定位和導(dǎo)航。19581958年底，美國開始研究年底，美國開始研究實施這一計劃，于實施這一計劃，于19641964年研究成功子午儀衛(wèi)星導(dǎo)年研究成功子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。航系統(tǒng)。19731973年美國提出年美國提出 GPSGPS計劃，其含義是利計劃，其含義是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測

13、時和測距。用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測時和測距。19901990年最終的年最終的 GPSGPS方案是由方案是由2121顆工作衛(wèi)星和顆工作衛(wèi)星和3 3顆在軌備用衛(wèi)星組成。顆在軌備用衛(wèi)星組成。無線電波的典型應(yīng)用無線電波的典型應(yīng)用 地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測，電離層與磁層研究，對潛通地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測，電離層與磁層研究，對潛通信，地震電磁輻射前兆檢測。信，地震電磁輻射前兆檢測。（1）超低頻（）超低頻（SLF） （2）極低頻（）極低頻（ELF） 對潛通信對潛通信，地下通信，全球通信，地下遙，地下通信，全球通信，地下遙感，電離層與磁層研究。感，電離層與磁層研究。（3）甚低頻（）甚低頻（VLF） 超遠程及水下相位差導(dǎo)航系統(tǒng)，全球電報通信

14、超遠程及水下相位差導(dǎo)航系統(tǒng)，全球電報通信及對潛指揮通信，時間頻率標(biāo)準(zhǔn)傳遞，地質(zhì)探測。及對潛指揮通信，時間頻率標(biāo)準(zhǔn)傳遞，地質(zhì)探測。 遠程脈沖相位差導(dǎo)航系統(tǒng)，時間頻率標(biāo)準(zhǔn)傳遠程脈沖相位差導(dǎo)航系統(tǒng)，時間頻率標(biāo)準(zhǔn)傳遞，遠程通信廣播。遞，遠程通信廣播。（4）低頻（）低頻（LF）廣播、通信、導(dǎo)航（機場著陸系統(tǒng)）。廣播、通信、導(dǎo)航（機場著陸系統(tǒng)）。 （5）中頻（）中頻（MF） 通信廣播，超視距雷達，超視距地通信廣播，超視距雷達，超視距地-空通信?？胀ㄐ拧＃?）高頻（）高頻（HF）（7）米波（）米波（VHF） 語音廣播，移動（包括衛(wèi)星移動）通信，接語音廣播，移動（包括衛(wèi)星移動）通信，接力通信，航空導(dǎo)航信標(biāo)。力

15、通信，航空導(dǎo)航信標(biāo)。 電視廣播，飛機導(dǎo)航、著陸，警戒雷達，衛(wèi)星電視廣播，飛機導(dǎo)航、著陸，警戒雷達，衛(wèi)星導(dǎo)航，衛(wèi)星跟蹤、數(shù)傳及指令網(wǎng)，蜂窩無線通信。導(dǎo)航，衛(wèi)星跟蹤、數(shù)傳及指令網(wǎng)，蜂窩無線通信。（8）分米波（）分米波（UHF）（9）厘米波（）厘米波（SHF） 多路語音與電視信道，雷達，衛(wèi)星遙感，衛(wèi)星多路語音與電視信道，雷達，衛(wèi)星遙感，衛(wèi)星 通信。通信。（10）毫米波（）毫米波（EHF）通信，雷達，衛(wèi)星遙感。通信，雷達，衛(wèi)星遙感。 （11）亞毫米波）亞毫米波短路徑通信短路徑通信 電波傳播：無線電波在媒質(zhì)（如地表、地球大氣層電波傳播：無線電波在媒質(zhì)（如地表、地球大氣層 或宇宙空間等）中的傳播過程。或宇

16、宙空間等）中的傳播過程。8.1.2 幾種主要的電波傳播方式幾種主要的電波傳播方式1.地面波傳播：地面波傳播：優(yōu)點：傳播信號質(zhì)量好優(yōu)點：傳播信號質(zhì)量好缺點：頻率越高，地面對電波的吸收越嚴重。缺點：頻率越高，地面對電波的吸收越嚴重。地面波傳播地面波傳播 電波沿著地球表面?zhèn)鞑サ姆绞綖榈孛娌▊鞑?。電波沿著地球表面?zhèn)鞑サ姆绞綖榈孛娌▊鞑?。天波傳播天波傳?2. 天波傳播：天波傳播： 發(fā)射天線向高空輻射的電波在電離層內(nèi)經(jīng)過連發(fā)射天線向高空輻射的電波在電離層內(nèi)經(jīng)過連續(xù)折射而返回地面到達接收點的傳播方式稱為天波續(xù)折射而返回地面到達接收點的傳播方式稱為天波傳播。傳播。優(yōu)點：傳播距離遠優(yōu)點：傳播距離遠缺點：衰落現(xiàn)

17、象比較嚴重缺點：衰落現(xiàn)象比較嚴重3.視距傳播視距傳播 電波依靠發(fā)射天線與接收天線之間的直視的傳播電波依靠發(fā)射天線與接收天線之間的直視的傳播方式稱為視距傳播。方式稱為視距傳播。視距傳播視距傳播 特點：特點： 直射波與地面反射波之間存在干涉現(xiàn)象，降直射波與地面反射波之間存在干涉現(xiàn)象，降雨和大氣對電波傳播有衰減及散射作用，山、建筑物雨和大氣對電波傳播有衰減及散射作用，山、建筑物和樹木對電波的散射和繞射作用顯著。和樹木對電波的散射和繞射作用顯著。不均勻介質(zhì)散射傳播散射傳播 4.散射傳播散射傳播 利用非均勻介質(zhì)團利用非均勻介質(zhì)團對電波具有散射特性來對電波具有散射特性來達到傳播的目的。達到傳播的目的。對流

18、層散射對流層散射電離層散射電離層散射優(yōu)點：距離遠，抗毀性好，保密性強。優(yōu)點：距離遠，抗毀性好，保密性強。電波傳播特性的決定性因素電波傳播特性的決定性因素 媒質(zhì)的電參數(shù)（媒質(zhì)的電參數(shù)（ ）的空間分布）的空間分布和時間變化及邊界狀態(tài)。和時間變化及邊界狀態(tài)。、8.2 自由空間電波傳播自由空間電波傳播 天線置于自由空間天線置于自由空間A處，其輻射功率為處，其輻射功率為Pr，方，方向系數(shù)為向系數(shù)為D，在最大輻射方向上距離為，在最大輻射方向上距離為 r 的點的點M處處產(chǎn)生的場強振幅為產(chǎn)生的場強振幅為AMrPr60rP DEr 自由空間的電波傳播自由空間的電波傳播 （821） 自由空間傳播損耗：自由空間傳播

19、損耗： 當(dāng)發(fā)射天線與接收天線的方向系數(shù)都為當(dāng)發(fā)射天線與接收天線的方向系數(shù)都為1時，時，發(fā)射天線的輻射功率發(fā)射天線的輻射功率Pr與接收天線的最佳接收功與接收天線的最佳接收功率率PL的比值，記為的比值，記為L0，即，即0010lgrLrLPLPPLdBP（822） 24ravPSr（823） D=1的無方向性接收天線的有效接收面積為的無方向性接收天線的有效接收面積為24eA（824） 所以該接收天線的接收功率為所以該接收天線的接收功率為2()4LaverPS APr（825） D=1的無方向性發(fā)射天線產(chǎn)生的功率密度為的無方向性發(fā)射天線產(chǎn)生的功率密度為于是自由空間傳播損耗為于是自由空間傳播損耗為 0

20、410lg20lgrLPrLdBP（826） 或或 032.4520lg()20lg ()121.9820lg ()20lg ()Lf MHzr kmr kmcm（827） 當(dāng)電波頻率提高當(dāng)電波頻率提高1 1倍或傳播距離增加倍或傳播距離增加1 1倍時，自由倍時，自由空間傳播損耗分別增加空間傳播損耗分別增加6dB6dB。dB6301. 0202lg20衰減因子：衰減因子：0EAE（828） 相應(yīng)的衰減損耗為相應(yīng)的衰減損耗為 0120lg20lgFELAE（829） E：實際情況下的接收點的場強：實際情況下的接收點的場強E0：自由空間傳播的場強：自由空間傳播的場強 A與工作頻率、傳播距離、媒質(zhì)電參

21、數(shù)、地貌與工作頻率、傳播距離、媒質(zhì)電參數(shù)、地貌地物、傳播方式等因素有關(guān)。地物、傳播方式等因素有關(guān)?；緜鬏敁p耗：基本傳輸損耗：0bFLLLdB（8210） 如果發(fā)射天線的輸入功率為如果發(fā)射天線的輸入功率為Pin，增益系數(shù)為，增益系數(shù)為Gr，接收天線的增益系數(shù)為，接收天線的增益系數(shù)為GL，則相應(yīng)的功率密，則相應(yīng)的功率密度和最佳接收功率分別為度和最佳接收功率分別為22224()4inravLaveinrLP GSArPS AP A G G（8211） （8212） 衰減損耗衰減損耗自由空間傳播損耗自由空間傳播損耗22041()inLrLFrLPrLPA G GLLLGGdB（8213） （8214

22、） 在路徑傳輸損耗在路徑傳輸損耗Lb為客觀存在的前提下，降為客觀存在的前提下，降低傳輸損耗低傳輸損耗L的重要措施就是提高收、發(fā)天線的的重要措施就是提高收、發(fā)天線的增益系數(shù)。增益系數(shù)。電道的傳輸損耗：電道的傳輸損耗： 發(fā)射天線輸入功率與接收天線輸出功率（滿足發(fā)射天線輸入功率與接收天線輸出功率（滿足匹配條件）之比，即匹配條件）之比，即【例【例8-2-1】設(shè)微波中繼通信的段距為】設(shè)微波中繼通信的段距為r =50km，工，工作波長為作波長為7.5cm，收發(fā)天線的增益系數(shù)都為，收發(fā)天線的增益系數(shù)都為 45dB，饋線及分路系統(tǒng)一端損耗為饋線及分路系統(tǒng)一端損耗為 3.6dB，該路徑的衰減，該路徑的衰減因子因

23、子A=0.7。若發(fā)射天線的輸入功率為。若發(fā)射天線的輸入功率為 10W，求其，求其收信電平。收信電平。L0=121.98+20lgr(km) 20lg(cm) =121.98+20lg5020lg7.5 =121.98+33.9817.5 =138.46dB解：解： 考慮到饋線及分路系統(tǒng)一端損耗后，該電道的考慮到饋線及分路系統(tǒng)一端損耗后，該電道的總傳輸損耗總傳輸損耗L為為LL0LFGrGL23.6 138.4620lg0.7245+23.6 58.8dB 因為因為 Pin=10W=40dBm（分貝毫瓦）（分貝毫瓦）于是收信電平即接收天線的輸出功率為于是收信電平即接收天線的輸出功率為PLPin L

24、40 58.8 18.8dBm 菲涅爾帶菲涅爾帶r1RRRRr2r0PAN1N2N3N4(a)(b)S8.3 電波傳播的菲涅爾區(qū)電波傳播的菲涅爾區(qū) 空間空間A處有一球面波源，做一個與之同心、半徑為處有一球面波源，做一個與之同心、半徑為R的球面，的球面，P點與點與A點相距點相距d=R+r0，將球面，將球面S分成許多環(huán)形帶分成許多環(huán)形帶Nn(n=1,2,3,)，并使相鄰兩帶的邊緣到觀察點的距離相差半個波長（物理學(xué)上并使相鄰兩帶的邊緣到觀察點的距離相差半個波長（物理學(xué)上稱這種環(huán)帶為菲涅爾帶稱這種環(huán)帶為菲涅爾帶)。菲涅爾帶：菲涅爾帶：1020022()2()2nRrRrRrRrRrRrn（831） r

25、1RRRRr2r0PAN1N2N3N4(a)(b)S 在這種情況下，相鄰兩帶的對應(yīng)部分的惠更斯在這種情況下，相鄰兩帶的對應(yīng)部分的惠更斯源在源在P點的輻射將有點的輻射將有/2的的波程差波程差，因而有，因而有180的的相相位差位差，起著互相削弱的作用。，起著互相削弱的作用。 可以證明，當(dāng)可以證明，當(dāng)r0時各帶的面積大致相等。設(shè)時各帶的面積大致相等。設(shè)第第 n 個菲涅爾半波帶在個菲涅爾半波帶在 P點產(chǎn)生的場強振幅為點產(chǎn)生的場強振幅為En(n=1,2,3,.)，由于每個菲涅爾半波帶的輻射路徑，由于每個菲涅爾半波帶的輻射路徑不一樣，因此有以下的關(guān)系式不一樣，因此有以下的關(guān)系式1231nnEEEEE（83

26、2） 1234EEEEE（833） 如 果 將 上 式 的 奇 數(shù) 項 拆 成 兩 部 分 ， 即如 果 將 上 式 的 奇 數(shù) 項 拆 成 兩 部 分 ， 即En=En/2+En/2，則式（，則式（83 3）可以重新寫為）可以重新寫為1133557246()()()2222222EEEEEEEEEEE（834） 從平均角度而言，相鄰兩帶對從平均角度而言，相鄰兩帶對P點的貢獻反相，點的貢獻反相，于是于是P點的合成場振幅為點的合成場振幅為1133557246()()()2222222EEEEEEEEEEE 仔細觀察上式，如果總帶數(shù)足夠大，利用下式仔細觀察上式，如果總帶數(shù)足夠大，利用下式（832）

27、的結(jié)論，）的結(jié)論，12EE （835） 可以認為可以認為1231nnEEEEE（832） 上式給我們一個重要的啟示，盡管在自由空上式給我們一個重要的啟示，盡管在自由空間從波源間從波源A輻射到觀察點輻射到觀察點P的電波，從波動光學(xué)的的電波，從波動光學(xué)的觀點看，可以認為是通過許多菲涅爾區(qū)傳播的，觀點看，可以認為是通過許多菲涅爾區(qū)傳播的，但起最重要作用的是但起最重要作用的是第一菲涅爾區(qū)第一菲涅爾區(qū)。作為粗略近。作為粗略近似，只要保證第一菲涅爾區(qū)的一半不被地形地物似，只要保證第一菲涅爾區(qū)的一半不被地形地物遮擋，就能得到自由空間傳播時的場強。遮擋，就能得到自由空間傳播時的場強。12EE （835） 令第

28、一菲涅爾區(qū)的半徑為令第一菲涅爾區(qū)的半徑為F1，根據(jù)第一菲涅爾，根據(jù)第一菲涅爾區(qū)半徑的定義區(qū)半徑的定義222211122FdFdd（836） 通常通常d1F1,d2F1，將上式作一級近似，可得，將上式作一級近似，可得121d dFd（837） Rr1F1N1d1d2d顯然，該半徑在中點顯然，該半徑在中點d1=d2=d/2處達到最大值處達到最大值1max12Fd（838） 劃分菲涅爾半波帶的球面是任意選取的，因此劃分菲涅爾半波帶的球面是任意選取的，因此當(dāng)球面半徑當(dāng)球面半徑R R變化時，盡管各菲涅爾區(qū)的尺寸也在變化時，盡管各菲涅爾區(qū)的尺寸也在變化，但是它們的幾何定義不變。而它們的幾何定變化，但是它們的幾何定義不變。而它們的幾何定義恰恰就是以義恰恰就是以A A、P P兩點為焦點的橢圓定義。兩點為焦點的橢圓定義。菲涅爾橢球菲涅爾橢球 AP2F1 如果考慮到以傳播路徑為軸線的旋轉(zhuǎn)對稱性，如果考慮到以傳播路徑為軸線的旋轉(zhuǎn)對稱性，不同位置的同一菲涅爾半波帶的外圍輪廓線應(yīng)是一不同位置的同一