《天線與電波傳播》課件-12電波傳播

天線與電波傳播AntennasandPropagation天線與電波傳播專題六電波傳播課堂設計ClassDesign本專題的主要內容電波傳播基礎電波傳播的方式重點重難點課堂設計ClassDesign電波傳播基礎電磁頻譜的劃分無線電波在自由空間的傳播大氣對電波傳播的影響復習回顧課堂設計ClassDesign電波傳播的方式地面波傳播天波傳播視距傳播散射傳播星際傳播重難點重難點電磁頻譜的劃分電磁頻譜表：高頻區(qū)長波區(qū)中間區(qū)電磁頻譜的劃分能夠人工產生頻率從3KHz到3000GHz頻譜范圍內的電磁波，統(tǒng)稱為無線電波。國際無線電波譜的劃分：電磁頻譜的劃分頻率從300MHz到3000GHz頻譜范圍內的電磁波，稱為微波。電磁頻譜的劃分常用微波波段代號：HQ6-GP車雷達HQ9系列、HQ12HQ22電波傳播基礎無線電波在自由空間的傳播無限大真空就是自由空間。發(fā)射功率為Pt的理想點源在半徑為r的球面上的功率密度?？臻g電場矢量強度為E0處的電磁波的功率密度。電波傳播基礎無線電波在自由空間的傳播定向天線電波傳播基礎無線電波在自由空間的傳播球面波隨著傳播距離的增加，能量的自然擴散引起的損耗。當頻率增加1倍或距離增加1倍時，損耗增加6dB。電波傳播基礎無線電波在自由空間的傳播自由空間的基本傳播損耗

自由空間基本傳播損耗L0定義為增益Gt為1的發(fā)射天線的輸入功率Pt與增益Gr為1的接收天線的輸出功率Pr之比。

接收天線的等效面積電波傳播基礎大氣對電波傳播的影響大氣主要成分：氮氣78%，氧氣21%，氬氣0.93%，二氧化碳0.03%，氖氣0.0018%，此外還有水汽和塵埃等。大氣層的上界高度：約為6400km。大氣質量：約為6×1018Kg大氣層通常分為5層：對流層、平流層、中間層、熱層和外逸層。電波傳播基礎大氣對電波傳播的影響Ａ稱為該傳播通道的衰減因子，它與工作頻率、傳播距離、大氣參數(shù)、地形地貌、傳播方式等有關。基本路徑損耗大氣中波的傳播

地面波傳播、天波傳播、視距傳播、散射傳播、大氣波導傳播、星際傳播。電波傳播基礎大氣對電波傳播的影響地球是一略扁些的旋轉橢球體，赤道半徑稍長為6378km，極地半徑稍短為6357km，平均半徑為6371km，赤道周長為40076km，地球表面積為5.1億平方千米，其中71%為海洋，29%為陸地。地殼由土壤、水和巖石組成，形成地球堅硬的外殼，地殼物質的密度一般為2.6-2.9g/cm3，上部密度較小，下部密度較大。電波傳播的方式地面波傳播電波在大氣和地表大地中傳播電波傳播的方式地面波傳播各類地面的電參數(shù)傳導電流密度位移電流密度>>1近似為良導體<<1近似為理想介質地面類型相對介電常數(shù)εr電導率σ/S/m海水804淡水（湖泊等）805×10-3濕潤土壤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電波傳播的方式地面波傳播各種介質中不同頻率無線電波傳導電流密度與位移電流密度的比值：頻率

比值介質類型300MHz3kHz海水（εr=80,σ=4）33×105濕土（εr=20,σ=10-2）3×10-23×103干土（εr=4,σ=10-3）1.5×10-21.5×103巖石（εr=6,σ=10-7）10-610-1大地可看作是高低起伏的半導電媒質！電波傳播的方式地面波傳播地面波傳播特點：地面波是橫磁波（TM波），是一個沿地面?zhèn)鞑サ臋E圓極化波。采用垂直極化波。地面波傳播方式適合于超長波、長波波段。中波也可以利用地面波進行近距離傳播。地面波傳播使波前傾斜，有了縱向分量，并使部分能量進入地下傳播，我們可以利用架低的水平天線接收空中的水平極化波能量和利用埋地水平天線接收地下波能量。地面波是沿著地表傳播的，僅受地表的地貌地形影響，但這些因素一般不隨時間變化。同時不受天氣、天文現(xiàn)象影響。故信號傳播穩(wěn)定。經過電離層反射到地面的無線電波稱為天波，而把經過電離層反射的無線電波傳播方式稱為天波傳播。電波傳播的方式天波傳播

電離層電子密度與高度的關系電波傳播的方式天波傳播

電離層可看成電子密度逐層變化的分層結構，折射率n逐漸減小，無線電波會在電離層中逐漸折射向下彎曲。

入射角相同，無線電波頻率越大需要電子密度越大，即需要在電離層較高的地方才能反射回來；電離層不變，入射角越小，需要的電子密度也越大。電波傳播的方式天波傳播無線電波在電離層中傳播，由于電子的碰撞效應，會引起無線電波的吸收損耗。其規(guī)律如下：對短波傳播而言，一般情況下，電離層吸收主要是無偏吸收，正午時刻無線電波的衰減較大，夜晚較小。在短波通信中要盡量可能選用較高的頻率。因為無線電波頻率越高，所受到的吸收就越小。受地磁場的影響，當無線電波的頻率接近電子磁旋諧振頻率f=1.4MHz時，波的衰減就會大增。電波傳播的方式視距傳播頻率大于30MHz以后，無線電波以地面波傳播時，地面吸收加劇，當無線電波投射到電離層時，又大于電離層的臨界頻率，無線電波不能重新返回地面，天波傳播方式失去了作用，這時，無線電波只能用視距傳播方式或散射傳播方式進行傳播。亮區(qū)（d<0.7r0）陰影區(qū)（d>1.2r0~1.4r0）半陰影區(qū)（0.7r0<d<1.2r0~1.4r0）電波傳播的方式視距傳播球面反射的散射作用電波傳播的方式視距傳播視距傳播越過丘陵山脈（1）當?shù)孛媛杂衅鸱ㄩL又較長時，地面起伏的影響就較低。（2）當?shù)孛嫫鸱^大，波長較短時，地面起伏的影響就很大。電波傳播的方式視距傳播低層大氣的折射現(xiàn)象大氣中水汽和氧氣的吸收衰減率電波傳播的方式散射傳播

無線電波的散射傳播是利用不同高度大氣層中的不均勻體的散射作用進行傳播的通信的。1.對流層散射傳播2.電離層散射傳播3.流星余跡散射傳播利用小尺寸湍流體散射電磁波。要求發(fā)射接收天線對準同一塊湍流體。

電離層散射傳播主要是利用電離層中的電子密度的不均勻性進行無線電波的散射傳播的。

流星體與大氣摩擦產生高溫，使大氣電離，形成流行余跡，可