通信導(dǎo)航監(jiān)視系統(tǒng)-2.2無(wú)線電信號(hào)的傳播

1、2.2 無(wú)線電信號(hào)的傳播 2.2.1 無(wú)線電波傳播的基本規(guī)律2.2.1.1 無(wú)線電波傳播速度無(wú)線電波傳播速度由介質(zhì)的介電系數(shù)（）和導(dǎo)磁系數(shù)（）決定，其中 08.8551012法/米， 01.257106亨/米在真空中，無(wú)線電波的傳播速度等于光速c（c3108m/s）。在其他媒質(zhì)中，無(wú)線電波的傳播速度可由下式表示式中，r為相對(duì)介電系數(shù)；r為相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù) 電波傳播速度比真空中小2.2.1.2 在均勻媒質(zhì)中的傳播 無(wú)線電波在均勻媒質(zhì)中是以恒定的速度沿直線傳播的。例如:VHF通信/導(dǎo)航,二次雷達(dá)等2.2.1.3 在不均勻媒質(zhì)中的傳播 電波在不均勻的媒質(zhì)中傳播，傳播速度發(fā)生變化，還會(huì)產(chǎn)生反射、折射、繞射

2、、散射等現(xiàn)象。1、反射 (1)產(chǎn)生原因 (2)影響反射強(qiáng)弱的因素： 介質(zhì)的導(dǎo)電性能 電波頻率 (3)利用反射原理工作的設(shè)備： 一次雷達(dá)、無(wú)線電高度表 2、折射(1)產(chǎn)生原因(2)影響折射強(qiáng)弱的因素： A、 相對(duì)介電系數(shù) B、工作頻率 C、入射角(3)連線折射3、繞射 (1)繞射現(xiàn)象 (2)影響繞射的因素： 電波工作頻率 波長(zhǎng)/障礙物尺寸 (3)利用繞射工作的設(shè)備： 短波通信、廣播4、散射 (1)散射現(xiàn)象 (2)產(chǎn)生原因 (3)影響散射的因素： 工作頻率2.2.1.4電波傳播過(guò)程中能量的變化 D增加-W減少，E減弱(擴(kuò)散和吸收)1、電波在真空中傳播：擴(kuò)散 2、在其他媒質(zhì)中傳播：擴(kuò)散、吸收吸收的強(qiáng)

3、弱與電波的頻率和介質(zhì)的導(dǎo)電性能有關(guān)2.2.2 無(wú)線電頻率的劃分2.2.2.1 電波的頻率與波長(zhǎng)電波的頻率（f）:交變電磁場(chǎng)每秒鐘變化的周數(shù)；電波的波長(zhǎng)（）:信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)電波前進(jìn)的距離 ；頻率和波長(zhǎng)的關(guān)系:2.2.2.2 無(wú)線電頻段的劃分頻段名稱頻段范圍波長(zhǎng)范圍波段名稱用 途甚低頻（VLF）30kHz10000m超長(zhǎng)波導(dǎo) 航低 頻（LF）30300kHz100001000m長(zhǎng) 波導(dǎo) 航中 頻（MF）3003000kHz1000100m中 波導(dǎo)航、廣播高 頻（HF）330MHz10010m短 波通 信甚高頻（VHF）30300MHz101m米 波通信、導(dǎo)航特高頻（UHF）3003000MHz1

4、0010cm分米波導(dǎo)航、衛(wèi)星通信超高頻（SHF）330GHz101cm厘米波雷達(dá)、衛(wèi)星導(dǎo)航極高頻（EHF）30300GHz1cm1mm毫米波雷 達(dá)微波常用波段代號(hào) 波段代號(hào)標(biāo)稱波長(zhǎng)（cm）波長(zhǎng)范圍（cm）頻率范圍（GHz）L2215301.02.0S107.5152.04.0C53.757.54.08.0X32.43.758.012.5Ku21.672.412.518.0K1.251.131.6718.026.5Ka0.80.751.1326.540.02.2.3地面和大氣層對(duì)電波傳播的影響2.2.3.1 地面對(duì)電波傳播的影響吸收作用-E減弱 1、地面吸收能量的原因 2、影響地面吸收的因素：

5、A、地面導(dǎo)電性能越好，衰減越小 如天線發(fā)射功率為1000瓦,頻率為1MHz,要求接收地點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)在50微伏/米以上,傳播距離為:海洋650KM;濕地210KM,干地95KM B、電波頻率越低，衰減越小 頻率不同,地面的導(dǎo)電性能不同2.2.3.2 大氣層對(duì)電波傳播的影響大氣層的分層： 對(duì)流層-從地面至1012KM 同溫層-12KM至60KM 電離層-60KM以上的空間 60KM以上的大氣層中，氣體受陽(yáng)光中紫外線照射，電離成自由電子和正離子。(1)電離層的形成(1)電離層的形成： 60KM以上的大氣層中，氣體受陽(yáng)光中紫外線照射，電離成電離層自由電子和正離子。(2)影響電離的因素： 晝夜、緯度、季節(jié)、年

6、份、大氣性質(zhì)(大氣成份、溫度、密度等) (2)電離層的分層和變化規(guī)律： D層：6080KM；白天存在，夜間消失 E層：100 120KM；白天和夜間都存在，白天密度大，夜間密度小，夏季最大，冬季最小 F層：F1層-200KM左右；白天存在， 夜間消失 F2層-250 400KM；下午電子 密度達(dá)到最大，入夜后逐漸減小， 到黎明最小。F2層對(duì)高頻通信的影響：高頻通信主要利用F2層傳播；F2層的特性： 冬季特性-下午密度最大，黎明密度最小，日夜密度變化非常大 夏季特性-日夜密度變化比較緩和，傍晚時(shí)密度達(dá)最大，黎明時(shí)密度達(dá)最小高頻通信晝夜換頻(3) 電離層對(duì)電波的折射作用 =1-80.8106N/f

7、2原因：N變化-變化-傳播速度V 變化-連線折射-返回地面或穿透電離層影響折射的因素： 入射角 電波頻率 電子密度（4）電離層對(duì)無(wú)線電波的吸收作用 能量衰減的原因： 電子振動(dòng)-碰撞-轉(zhuǎn)變成熱能影響吸收的因素： 電波的頻率-頻率越高，衰減越小 電子密度-密度越大，能量損失越大2.2.4 無(wú)線電波的傳播方式2.2.4.1 傳播方式天波(傳播距離很遠(yuǎn)，但傳播效果不穩(wěn)定 )地波(傳播效果穩(wěn)定、可靠，距離較遠(yuǎn) )空間波(直射波, 反射波)(傳播距離較近，傳播效果較好 )散射波(傳播方式難以控制，傳播效果較差 )2.2.4.2 各頻段無(wú)線電波的傳播方式及特點(diǎn)1 、甚低頻(VLF)和低頻(LF)頻段電波的傳

8、播特點(diǎn)傳播方式 波導(dǎo)模傳播特點(diǎn) 傳播信號(hào)穩(wěn)定，損耗小，傳播距離 遠(yuǎn)；存在“日變效應(yīng)”。2、中頻()頻段電波的傳播特點(diǎn) (1)傳播方式 白天以地波方式為主；夜間地波、天波共同存在 (2)傳播特點(diǎn) 傳播信號(hào)穩(wěn)定；傳播距離較遠(yuǎn)。 (3)夜間中頻接收機(jī)存在竄臺(tái)現(xiàn)象 AM收音機(jī)(530-1600KMz)3、高頻頻段電波的傳播特點(diǎn)(1)傳播方式 地波傳播距離近，以天波為主(2)傳播特點(diǎn) 地波衰減快，天波信號(hào)極不穩(wěn)定；容易產(chǎn)生衰落和越距現(xiàn)象；可作遠(yuǎn)距離傳輸。衰落現(xiàn)象指所接收到的信號(hào)強(qiáng)度出現(xiàn)忽大忽小的不規(guī)則現(xiàn)象 種類:干涉衰落(不同傳播路徑的電波間干涉引起的衰落)吸收衰落(電離層散射引起)極化衰落(受地球磁場(chǎng)

9、影響，電波分解成尋常波與非尋常波引起的)3. 衰落現(xiàn)象的克服提高信噪比；選擇最佳工作頻率；在接收機(jī)內(nèi)加裝強(qiáng)力自動(dòng)增益控制(AGC)電路，以均衡信號(hào)的強(qiáng)弱現(xiàn)象。越距現(xiàn)象 1 、指高頻信號(hào)依靠天波傳播方式傳播的最近距離和依靠地波傳播方式傳播的最遠(yuǎn)距離之間的區(qū)域接收不到信號(hào) 2 、影響靜區(qū)大小的因素天線輻射功率電波的入射角電子密度電波的工作頻率2 、靜區(qū)的克服增大發(fā)射功率，減小發(fā)射頻率；根據(jù)電子密度調(diào)整工作頻率。4 、甚高頻（VHF）頻段電波的傳播特點(diǎn) (1)傳播方式 空間波傳播為主 (2)傳播特點(diǎn)傳播距離近，與發(fā)射和接收天線的高度有關(guān)；利用散射波可作遠(yuǎn)距離傳播。頻帶寬，容納電臺(tái)多；受干擾小。高頻的地波傳播形式天波傳播形式多路徑傳播天波傳播形式衰落返回返