電波傳播概論課件

7.1電波傳播的基本概念7.2視距傳播7.3天波傳播7.4地面波傳播7.5不均勻媒質(zhì)的散射傳播7.6室內(nèi)電波傳播第7章電波傳播概論7.1電波傳播的基本概念第7章電波傳播概論7.1電波傳播的基本概念

1.無線電波在自由空間的傳播天線置于自由空間中,假設(shè)發(fā)射天線是一理想的無方向性天線,若它的輻射功率為PΣ瓦,則離開天線r處的球面上的功率流密度為(7-1-1)7.1電波傳播的基本概念1.無線電波在由此,離天線為r處的電場強(qiáng)度E0值為

又假設(shè)發(fā)射天線是一實(shí)際天線,其輻射功率仍為PΣ,設(shè)它的輸入功率為Pi,若以Gi表示實(shí)際天線的增益系數(shù),則在離實(shí)際天線r處的最大輻射方向上的場強(qiáng)為(7-1-2)(7-1-3)(7-1-4)功率流密度又可以表示為由此,離天線為r處的電場強(qiáng)度E0值為又假

如果接收天線的增益系數(shù)為GR,有效接收面積為Ae,則在距離發(fā)射天線r處的接收天線所接收的功率為

將輸入功率與接收功率之比定義為自由空間的基本傳輸損耗:用分貝來表示為(7-1-5)(7-1-6)(7-1-7)如果接收天線的增益系數(shù)為GR,有效接收面積為2.傳輸媒質(zhì)對(duì)電波傳播的影響

(1)傳輸損耗（信道損耗）電波在實(shí)際的媒質(zhì)（信道）中傳播時(shí)是有能量損耗的。這種能量損耗可能是由于大氣對(duì)電波的吸收或散射引起的,也可能是由于電波繞過球形地面或障礙物的繞射而引起的。在傳播距離、工作頻率、發(fā)射天線、輸入功率和接收天線都相同的情況下,設(shè)接收點(diǎn)的實(shí)際場強(qiáng)E、功率PR′，而自由空間的場強(qiáng)為E0、功率為PR，則信道的衰減因子A為(7-1-8)2.傳輸媒質(zhì)對(duì)電波傳播的影響(7-1-則傳輸損耗Lb為

若不考慮天線的影響,即令Gi=GR=1,則實(shí)際的傳輸損耗為

式中,前三項(xiàng)為自由空間損耗Lbf；A為實(shí)際媒質(zhì)的損耗。不同的傳播方式、傳播媒質(zhì),信道的傳輸損耗不同。(7-1-9)(7-1-10)則傳輸損耗Lb為若不考慮天線的影響,即令G2)衰落現(xiàn)象所謂衰落,一般是指信號(hào)電平隨時(shí)間的隨機(jī)起伏。根據(jù)引起衰落的原因分類,大致可分為吸收型衰落和干涉型衰落。吸收型衰落主要是由于傳輸媒質(zhì)電參數(shù)的變化,使得信號(hào)在媒質(zhì)中的衰減發(fā)生相應(yīng)的變化而引起的。如大氣中的氧、水汽以及由后者凝聚而成的云、霧、雨、雪等都對(duì)電波有吸收作用。由于氣象的隨機(jī)性,這種吸收的強(qiáng)弱也有起伏,形成信號(hào)的衰落。由這種原因引起的信號(hào)電平的變化較慢,所以稱為慢衰落,如圖7-1(a)所示。慢衰落通常是指信號(hào)電平的中值（五分鐘中值、小時(shí)中值、月中值等）在較長時(shí)間間隔內(nèi)的起伏變化。2)衰落現(xiàn)象圖7–1衰落現(xiàn)象圖7–1衰落現(xiàn)象

干涉型衰落主要是由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的。在某些傳輸方式中,由于收、發(fā)兩點(diǎn)間存在若干條傳播路徑,典型的如天波傳播、不均勻媒質(zhì)傳播等，在這些傳播方式中,傳輸媒質(zhì)具有隨機(jī)性,因此使到達(dá)接收點(diǎn)的各路徑的時(shí)延隨機(jī)變化,致使合成信號(hào)幅度和相位都發(fā)生隨機(jī)起伏。這種起伏的周期很短,信號(hào)電平變化很快,故稱為快衰落,如圖7-1(b)所示。這種衰落在移動(dòng)通信信道中表現(xiàn)得更為明顯?？焖ヂ浏B加在慢衰落之上。在較短的時(shí)間內(nèi)觀察時(shí),前者表現(xiàn)明顯,后者不易被察覺。信號(hào)的衰落現(xiàn)象嚴(yán)重地影響電波傳播的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的可靠性,需要采取有效措施（如分集接收等）來加以克服。干涉型衰落主要是由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的。在3)傳輸失真無線電波通過媒質(zhì)除產(chǎn)生傳輸損耗外,還會(huì)產(chǎn)生失真——振幅失真和相位失真。產(chǎn)生失真的原因有兩個(gè):一是媒質(zhì)的色散效應(yīng),二是隨機(jī)多徑傳輸效應(yīng)。色散效應(yīng)是由于不同頻率的無線電波在媒質(zhì)中的傳播速度有差別而引起的信號(hào)失真。載有信號(hào)的無線電波都占據(jù)一定的頻帶,當(dāng)電波通過媒質(zhì)傳播到達(dá)接收點(diǎn)時(shí),由于各頻率成分傳播速度不同,因而不能保持原來信號(hào)中的相位關(guān)系,引起波形失真。至于色散效應(yīng)引起信號(hào)畸變的程度,則要結(jié)合具體信道的傳輸情況而定。3)傳輸失真

設(shè)接收點(diǎn)的場是兩條路徑傳來的相位差為φ=ωτ的兩個(gè)電場的矢量和。最大的傳輸時(shí)延與最小的傳輸時(shí)延的差值定義為多徑時(shí)延τ。對(duì)所傳輸信號(hào)中的每個(gè)頻率成分,相同的τ值引起不同的相差。例如對(duì)f1，若φ1=ω1τ=π,則因二矢量反相抵消,此分量的合成場強(qiáng)呈現(xiàn)最小值；而對(duì)f2,若φ2=ω2τ=2π,則因二矢量同相相加,此分量的合成場強(qiáng)呈現(xiàn)最大值，如圖72(b)所示。其余各成分依次類推。顯然,若信號(hào)帶寬過大,就會(huì)引起較明顯的失真。所以一般情況下,信號(hào)帶寬不能超過1/τ。因此，引入相關(guān)帶寬的概念，定義相關(guān)帶寬:(7-1-11)設(shè)接收點(diǎn)的場是兩條路徑傳來的相位差為φ=ωτ的圖7-2多徑傳輸效應(yīng)圖7-2多徑傳輸效應(yīng)4)電波傳播方向的變化當(dāng)電波在無限大的均勻、線性媒質(zhì)內(nèi)傳播時(shí),射線是沿直線傳播的。然而電波傳播實(shí)際所經(jīng)歷的空間場所是復(fù)雜多樣的:不同媒質(zhì)的分界處將使電波折射、反射;媒質(zhì)中的不均勻體如對(duì)流層中的湍流團(tuán)將使電波產(chǎn)生散射;球形地面和障礙物將使電波產(chǎn)生繞射;特別是某些傳輸媒質(zhì)的時(shí)變性使射線軌跡隨機(jī)變化,使得到達(dá)接收天線處的射線入射角隨機(jī)起伏,使接收信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的衰落。因此,在研究實(shí)際傳輸媒質(zhì)對(duì)電波傳播的影響問題時(shí),電波傳播方向的變化也是重要內(nèi)容之一。4)電波傳播方向的變化7.2視距傳播1.視線距離設(shè)發(fā)射天線高度為h1、接收天線高度為h2（圖7-3）,由于地球曲率的影響,當(dāng)兩天線A、B間的距離r＜rv時(shí),兩天線互相“看得見”,當(dāng)r＞rv時(shí),兩天線互相“看不見”,距離rv為收、發(fā)天線高度分別為h2和h1時(shí)的視線極限距離,簡稱視距。圖7-3中,AB與地球表面相切,a為地球半徑,由圖可得到以下關(guān)系式:(7-2-1)7.2視距傳播1.視線距離(7-2-1圖7-3視線距離圖7-3視線距離將地球半徑a=6.370×106m代入上式,即有

式中，h1和h2的單位為米。視距傳播時(shí),電波是在地球周圍的大氣中傳播的,大氣對(duì)電波產(chǎn)生折射與衰減。由于大氣層是非均勻媒質(zhì),其壓力、溫度與濕度都隨高度而變化,大氣層的介電常數(shù)是高度的函數(shù)。(7-2-2)m將地球半徑a=6.370×106m代入上式,即有式中，h

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,大氣層的介電常數(shù)εr隨高度增加而減小，并逐漸趨近于1,因此大氣層的折射率n=隨高度的增加而減小。若將大氣層分成許多薄片層,每一薄層是均勻的,各薄層的折射率n隨高度的增加而減小。這樣當(dāng)電波在大氣層中依次通過每個(gè)薄層界面時(shí),射線都將產(chǎn)生偏折,因而電波射線形成一條向下彎曲的弧線，如圖7-4所示。當(dāng)考慮大氣的不均勻性對(duì)電波傳播軌跡的影響時(shí),視距公式應(yīng)修正為

在光學(xué)上,r＜rv的區(qū)域稱為照明區(qū),r＞rv的區(qū)域稱為陰影區(qū)。(7-2-3)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,大氣層的介電常數(shù)εr隨高度增

由于電波頻率遠(yuǎn)低于光學(xué)頻率,故不能完全按上述幾何光學(xué)的觀點(diǎn)劃分區(qū)域。通常把r＜0.8rv的區(qū)域稱為照明區(qū),將r＞1.2rv的區(qū)域稱為陰影區(qū),而把0.8rv＜r＜1.2rv的區(qū)域稱為半照明半陰影區(qū)。由于電波頻率遠(yuǎn)低于光學(xué)頻率,故不能完全按上圖7–4大氣層對(duì)電波的折射圖7–4大氣層對(duì)電波的折射2.大氣對(duì)電波的衰減大氣對(duì)電波的衰減主要來自兩個(gè)方面。一方面是云、霧、雨等小水滴對(duì)電波的熱吸收及水分子、氧分子對(duì)電波的諧振吸收。熱吸收與小水滴的濃度有關(guān),諧振吸收與工作波長有關(guān)。另一方面是云、霧、雨等小水滴對(duì)電波的散射,散射衰減與小水滴半徑的六次方成正比,與波長的四次方成反比。當(dāng)工作波長短于5cm時(shí),就應(yīng)該考慮大氣層對(duì)電波的衰減,尤其當(dāng)工作波長短于3cm時(shí),大氣層對(duì)電波的衰減將趨于嚴(yán)重。就云、霧、雨、雪對(duì)微波傳播的影響來說,降雨引起的衰減最為嚴(yán)重,對(duì)10千兆赫以上的頻率,由降雨引起的電波衰減在大多數(shù)情況下是可觀的。因此在地面和衛(wèi)星通信線路的設(shè)計(jì)中都要考慮由降雨引起的衰減。2.大氣對(duì)電波的衰減

3.場分析在視距傳播中,除了自發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線的直射波外,還存在從發(fā)射天線經(jīng)由地面反射到達(dá)接收天線的反射波，如圖7-5所示。因此接收天線處的場是直射波與反射波的疊加。

設(shè)h1為發(fā)射天線高度,h2為接收天線高度,d為收、發(fā)天線間距,E為接收點(diǎn)場強(qiáng),Eθ1為直射波,Eθ2為反射波。根據(jù)上面的分析,接收點(diǎn)的場強(qiáng)為

E=Eθ1+Eθ2(7-2-4)3.場分析設(shè)h1為發(fā)射天圖7–5直射波與反射波圖7–5直射波與反射波式中,R為反射點(diǎn)處的反射系數(shù),R=|R|ejφ,f(θ)為天線方向函數(shù)。如果兩天線間距離d>>h1,h2,則有(7-2-5)（7-2-6）

其中式中,R為反射點(diǎn)處的反射系數(shù),R=|R|ejφ,f(式中，而將其代入式（727）得當(dāng)?shù)孛骐妼?dǎo)率為有限值時(shí),若射線仰角很小,則有RH≈RV≈-1

(7-2-7)(7-2-8)(7-2-9)(7-2-10)式中，而將其代入式（727）得當(dāng)?shù)孛骐妼?dǎo)率為有限值時(shí),式中,RH為水平極化波的反射系數(shù);RV垂直極化波的反射系數(shù)。對(duì)于視距通信電路來說,電波的射線仰角是很小的（通常小于1°）,所以有（7-2-11）

式中,RH為水平極化波的反射系數(shù);RV垂直極化波的反射系

由上式可得到下列結(jié)論:①當(dāng)工作波長和收、發(fā)天線間距不變時(shí),接收點(diǎn)場強(qiáng)隨天線高度h1和h2的變化而在零值與最大值之間波動(dòng)，如圖7-6所示。②當(dāng)工作波長λ和兩天線高度h1和h2都不變時(shí),接收點(diǎn)場強(qiáng)隨兩天線間距的增大而呈波動(dòng)變化,間距減小，波動(dòng)范圍減小，如圖7-7所示。③當(dāng)兩天線高度h1和h2和間距d不變時(shí),接收點(diǎn)場強(qiáng)隨工作波長λ呈波動(dòng)變化，如圖7-8所示。由上式可得到下列結(jié)論:

圖7–6接收點(diǎn)場強(qiáng)隨天線高度的變化曲圖7–6接收點(diǎn)場強(qiáng)隨天線高度的變化曲圖7–7接收點(diǎn)場強(qiáng)隨間距d的變化曲線圖7–7接收點(diǎn)場強(qiáng)隨間距d的變化曲線圖7–8接收點(diǎn)場強(qiáng)隨工作波長λ的變化曲線圖7–8接收點(diǎn)場強(qiáng)隨工作波長λ的變化曲線7.3天波傳播

1.電離層概況電離層(Ionosphere)是地球高空大氣層的一部分，從離地面60km的高度一直延伸到1000km的高空。由于電離層電子密度不是均勻分布的，因此，按電子密度隨高度的變化相應(yīng)地分為D，E，F(xiàn)1，F(xiàn)2四層，每一個(gè)區(qū)域的電子濃度都有一個(gè)最大值，如圖7-9所示。電離層主要是太陽的紫外輻射形成的，因此其電子密度與日照密切相關(guān)——白天大，晚間小，而且晚間D層消失。電離層電子密度又隨四季不同而發(fā)生變化。除此之外，太陽的騷動(dòng)與黑子活動(dòng)也對(duì)電離層電子密度產(chǎn)生很大的影響。7.3天波傳播1.電離層概況圖7-9電離層電子密度的高度分布圖7-9電離層電子密度的高度分布

2.無線電波在電離層中的傳播仿照電波在視距傳播中的介紹方法,可將電離層分成許多薄片層,每一薄片層的電子密度是均勻的,但彼此是不等的。根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)可求得自由電子密度為Ne的各向同性均勻媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)為其折射率為式中,f為電波的頻率。(7-3-1)(7-3-2)2.無線電波在電離層中的傳播其折射率為

當(dāng)電波入射到空氣—電離層界面時(shí),由于電離層折射率小于空氣折射率,折射角大于入射角,射線要向下偏折。當(dāng)電波進(jìn)入電離層后,由于電子密度隨高度的增加而逐漸減小,因此各薄片層的折射率依次變小,電波將連續(xù)下折,直至到達(dá)某一高度處電波開始折回地面?？梢?電離層對(duì)電波的反射實(shí)質(zhì)上是電波在電離層中連續(xù)折射的結(jié)果。

如圖7-10,在各薄片層間的界面上連續(xù)應(yīng)用折射定律可得n0

sinθ0=n1

sinθ1=…=ni

sinθi式中,n0為空氣折射率,n0=1,θ0為電波進(jìn)入電離層時(shí)的入射角。(7-3-3)當(dāng)電波入射到空氣—電離層界面時(shí),由于電離層圖7–10電離層對(duì)電波的連續(xù)折射圖7–10電離層對(duì)電波的連續(xù)折射上式揭示了天波傳播時(shí),電波頻率f(Hz)與入射角θ0和電波折回處的電子密度Ni（電子數(shù)/m3）三者之間的關(guān)系。由此引入下列幾個(gè)概念。(7-3-4)(7-3-5)

設(shè)電波在第i層處到達(dá)最高點(diǎn),然后即開始折回地面,則將θi=90°代入上式得或上式揭示了天波傳播時(shí),電波頻率f(Hz)與入射角θ0和電波1）最高可用頻率由式（7-3-5）可求得當(dāng)電波以θ0角度入射時(shí),電離層能把電波“反射”回來的最高可用頻率為(7-3-6)式中,Nmax為電離層的最大電子密度。也就是說,當(dāng)電波入射角θ0一定時(shí),隨著頻率的增高,電波反射后所到達(dá)的距離越遠(yuǎn)。當(dāng)電波工作頻率高于fmax時(shí),由于電離層不存在比Nmax更大的電子密度,因此電波不能被電離層“反射”回來而穿出電離層，見圖7-11所示,這正是超短波和微波不能以天波傳播的原因。1）最高可用頻率(7-3-6)式中,2）天波靜區(qū)由式（7-3-4）可得電離層能把頻率為f(Hz)的電波“反射”回來的最小入射角θ0min為

由于入射角θ0＜θ0min的電波不能被電離層“反射”回來,使得以發(fā)射天線為中心的、一定半徑的區(qū)域內(nèi)就不可能有天波到達(dá),從而形成了天波的靜區(qū)。(7-3-7)2）天波靜區(qū)由于入射角圖7–11θ0

一定而頻率不同時(shí)的射線圖7–11θ0一定而頻率不同時(shí)的射線圖7–12頻率一定時(shí)通信距離與入射角的關(guān)系圖7–12頻率一定時(shí)通信距離與入射角的關(guān)系3）多徑效應(yīng)由于天線射向電離層的是一束電波射線,各根射線的入射角稍有不同,它們將在不同的高度上被“反射”回來,因而有多條路徑到達(dá)接收點(diǎn)（圖7-13）,這種現(xiàn)象稱為多徑傳輸。電離層的電子密度隨氣候變化不時(shí)地發(fā)生起伏，引起各射線路徑也不時(shí)變化，這樣，各射線間的波程差也不斷變化，從而使接收點(diǎn)的合成場的大小發(fā)生波動(dòng)，這種由多徑傳輸引起的接收點(diǎn)場強(qiáng)的起伏變化稱為多徑效應(yīng)。正如本章前面所述，多徑效應(yīng)造成了信號(hào)的衰落。3）多徑效應(yīng)圖7–13多徑效應(yīng)圖7–13多徑效應(yīng)

4）最佳工作頻率fopt

電離層中自由電子的運(yùn)動(dòng)將耗散電波的能量,使電波發(fā)生衰減,但電離層對(duì)電波的吸收主要是D層和E層。因此，為了減小電離層對(duì)電波的吸收,天波傳播應(yīng)盡可能采用較高的工作頻率。然而當(dāng)工作頻率過高時(shí)，電波需到達(dá)電子密度很大的地方才能被“反射”回來，這就大大增長了電波在電離層中的傳播距離，隨之也增大了電離層對(duì)電波的衰減。為此，通常取最佳工作頻率fopt為fopt=0.85fmax

還需要注意的是,電離層的D層對(duì)電波的吸收是很嚴(yán)重的,夜晚,D層消失,致使天波信號(hào)增強(qiáng),這正是晚上能接收到更多短波電臺(tái)的原因。4）最佳工作頻率fopt

總之,天波通信具有以下特點(diǎn):①頻率的選擇很重要,頻率太高,電波穿透電離層射向太空;頻率太低,電離層吸收太大,以致不能保證必要的信噪比。因此，通信頻率必須選擇在最佳頻率附近。②天波傳播的隨機(jī)多徑效應(yīng)嚴(yán)重,多徑時(shí)延較大,信道帶寬較窄。③天波傳播不太穩(wěn)定,衰落嚴(yán)重,在設(shè)計(jì)電路時(shí)必須考慮衰落影響,使電路設(shè)計(jì)留有足夠的電平余量?？傊?天波通信具有以下特點(diǎn):④電離層所能反射的頻率范圍是有限的,一般是短波范圍。由于波段范圍較窄,因此短波電臺(tái)特別擁擠,電臺(tái)間的干擾很大，尤其是夜間；由于電離層吸收減小,電波傳播條件有所改善,臺(tái)間干擾更大。⑤由于天波傳播是靠高空電離層的反射,因而受地面的吸收及障礙物的影響較小,也就是說這種傳播方式的傳輸損耗較小,因此能以較小功率進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。⑥天波通信,特別是短波通信,建立迅速，機(jī)動(dòng)性好,設(shè)備簡單,是短波天波傳播的優(yōu)點(diǎn)之一。④電離層所能反射的頻率范圍是有限的,一般7.4地面波傳播

設(shè)有一直立天線架設(shè)于地面之上,輻射的垂直極化波沿地面?zhèn)鞑r(shí),若大地是理想導(dǎo)體,則接收天線接收到的仍是垂直極化波（圖7-14）。實(shí)際上,大地是非理想導(dǎo)電媒質(zhì),垂直極化波的電場沿地面?zhèn)鞑r(shí),就在地面感應(yīng)出與其一起移動(dòng)的正電荷,進(jìn)而形成電流,從而產(chǎn)生歐姆損耗,造成大地對(duì)電波的吸收;并沿地表面形成較小的電場水平分量,致使波前傾斜,并變?yōu)闄E圓極化波,如圖7-15所示。顯然,波前的傾斜程度反映了大地對(duì)電波的吸收程度。7.4地面波傳播設(shè)有一直立天線架設(shè)圖7–14理想導(dǎo)電地面的場結(jié)構(gòu)圖7–14理想導(dǎo)電地面的場結(jié)構(gòu)圖7–15非理想導(dǎo)電地面的場結(jié)構(gòu)圖7–15非理想導(dǎo)電地面的場結(jié)構(gòu)

從以上知識(shí)可以得到如下結(jié)論:①垂直極化波沿非理想導(dǎo)電地面?zhèn)鞑r(shí),由于大地對(duì)電波能量的吸收作用,產(chǎn)生了沿傳播方向的電場縱向分量Ez1,因此可以用Ez1的大小來說明傳播損耗的情況。當(dāng)?shù)孛娴碾妼?dǎo)率越小或電波頻率越高,Ez1越大,說明傳播損耗越大。②地面波的波前傾斜現(xiàn)象在接收地面上的無線電波中具有實(shí)用意義。由于Ex1>>Ez1,故在地面上采用直立天線接收較為適宜。但在某些場合,由于受到條件的限制,也可以采用低架水平天線接收。從以上知識(shí)可以得到如下結(jié)論:③地面波由于地表面的電性能及地貌、地物等并不隨時(shí)間很快地變化,并且基本上不受氣候條件的影響,因此信號(hào)穩(wěn)定,這是地面波傳播的突出優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)該指出,地面波的傳播情況與電波的極化形式有很大關(guān)系。大多數(shù)地質(zhì)情況下,大地的磁導(dǎo)率μ≈μ0,很難存在橫電波模式，因此關(guān)于地面波的討論都是針對(duì)橫磁波模式的。根據(jù)橫磁波存在的各場分量Ex1,Ez1,Hy1,其電場分量在入射平面內(nèi),故稱為垂直極化波。換句話說,只有垂直極化波才能進(jìn)行地面波傳播。③地面波由于地表面的電性能及地貌、地物等7.5不均勻媒質(zhì)的散射傳播

除了上述三種基本傳輸方式外,還有散射波傳播。電波在低空對(duì)流層或高空電離層下緣遇到不均勻的“介質(zhì)團(tuán)”時(shí)就會(huì)發(fā)生散射,散射波的一部分到達(dá)接收天線處（圖7-16）,這種傳播方式稱為不均勻媒質(zhì)的散射傳播。電離層散射主要用于30～100MHz頻段,對(duì)流層散射主要用于100MHz以上頻段。就其傳播機(jī)理而言,電離層散射傳播與對(duì)流層散射傳播有一定的相似性；就其應(yīng)用廣度來說,電離層散射傳播不如對(duì)流層散射傳播方式應(yīng)用廣泛?，F(xiàn)以對(duì)流層散射為例簡單介紹不均勻媒質(zhì)的散射傳播的原理。7.5不均勻媒質(zhì)的散射傳播除了圖7–16不均勻媒質(zhì)傳播圖7–16不均勻媒質(zhì)傳播

對(duì)流層是大氣的最低層,通常是指從地面算起至高達(dá)13±5千米的區(qū)域,在太陽的輻射下，受熱的地面通過大氣的垂直對(duì)流作用,對(duì)流層升溫。一般情況下,對(duì)流層的溫度、壓強(qiáng)、濕度不斷變化,在渦旋氣團(tuán)內(nèi)部及其周圍的介電常數(shù)有隨機(jī)的小尺度起伏,形成了不均勻的介質(zhì)團(tuán)。當(dāng)超短波、短波投射到這些不均勻體時(shí),就在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流,成為一個(gè)二次輻射源,將入射的電磁能量向四面八方再輻射。于是電波就到達(dá)不均勻介質(zhì)團(tuán)所能“看見”但電波發(fā)射點(diǎn)卻不能“看見”的超視距范圍。電磁波的這種無規(guī)則、無方向的輻射,即為散射,相應(yīng)的介質(zhì)團(tuán)稱為散射體,如圖7-16所示。對(duì)于任一固定的接收點(diǎn)來說,其接收?qǐng)鰪?qiáng)就是收發(fā)雙方都能“看見”的那部分空間——收、發(fā)天線波束相交的公共體積中的所有散射體的總和。通過上述分析,可以看出對(duì)流層散射傳播具有下列特點(diǎn):對(duì)流層是大氣的最低層,通常是指從地面算起至①由于散射波相當(dāng)微弱,即傳輸損耗很大（包括自由空間傳輸損耗、散射損耗、大氣吸收損耗及來自天線方面的損耗,一般超過200dB）,因此對(duì)流層散射通信要采用大功率發(fā)射機(jī)、高靈敏度接收機(jī)和高增益天線。②由于湍流運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),散射體是隨機(jī)變化的,它們之間在電性能上是相互獨(dú)立的,因而它們對(duì)接收點(diǎn)的場強(qiáng)影響是隨機(jī)的。這種隨機(jī)多徑傳播現(xiàn)象,使信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的快衰落。這種快衰落一般通過采用分集接收技術(shù)來克服。③這種傳播方式的優(yōu)點(diǎn)是:容量大,可靠性高,保密性好,單跳跨距達(dá)300~800km,一般用于無法建立微波中繼站的地區(qū),如用于海島之間或跨越湖泊、沙漠、雪山等地區(qū)。①由于散射波相當(dāng)微弱,即傳輸損耗很大（包7.6室內(nèi)電波傳播隨著無線通信的迅速發(fā)展，室內(nèi)無線應(yīng)用不斷增加，電磁波在室內(nèi)傳播會(huì)引起較多的附加損耗，主要是反射、散射和折射三種基本方式，如圖7-17所示。電波的室內(nèi)傳播受到許多因素的影響，諸如建筑物形狀、建筑材料、家具擺設(shè)、隔斷(包括門的開關(guān)狀態(tài))以及天線的位置與擺置方式等。由于室內(nèi)傳播路徑變化多端，電波的傳播損耗也非常復(fù)雜。研究表明：其傳播公式為(7-6-1)其中，d為收發(fā)天線間的距離，Ld稱為室內(nèi)傳播損耗(對(duì)于自由空間

Ld=1)。7.6室內(nèi)電波傳播隨著無線通信的迅速發(fā)展，室內(nèi)無線應(yīng)圖7-17電波的三種基本傳播模式圖7-17電波的三種基本傳播模式上述公式中d=0是不成立的，因此工程上通常在滿足遠(yuǎn)區(qū)條件下靠近發(fā)射天線的某一點(diǎn)d0處(稱為參考距離)測得接收功率為Pr(d0)，則距離d處的接收功率可寫成(7-6-2)其中，n稱為路徑損耗指數(shù)因子，通常取n=3~4。上述公式中d=0是不成立的，因此工程上通常在滿足遠(yuǎn)區(qū)條件7.1電波傳播的基本概念7.2視距傳播7.3天波傳播7.4地面波傳播7.5不均勻媒質(zhì)的散射傳播7.6室內(nèi)電波傳播第7章電波傳播概論7.1電波傳播的基本概念第7章電波傳播概論7.1電波傳播的基本概念

1.無線電波在自由空間的傳播天線置于自由空間中,假設(shè)發(fā)射天線是一理想的無方向性天線,若它的輻射功率為PΣ瓦,則離開天線r處的球面上的功率流密度為(7-1-1)7.1電波傳播的基本概念1.無線電波在由此,離天線為r處的電場強(qiáng)度E0值為

又假設(shè)發(fā)射天線是一實(shí)際天線,其輻射功率仍為PΣ,設(shè)它的輸入功率為Pi,若以Gi表示實(shí)際天線的增益系數(shù),則在離實(shí)際天線r處的最大輻射方向上的場強(qiáng)為(7-1-2)(7-1-3)(7-1-4)功率流密度又可以表示為由此,離天線為r處的電場強(qiáng)度E0值為又假

如果接收天線的增益系數(shù)為GR,有效接收面積為Ae,則在距離發(fā)射天線r處的接收天線所接收的功率為

將輸入功率與接收功率之比定義為自由空間的基本傳輸損耗:用分貝來表示為(7-1-5)(7-1-6)(7-1-7)如果接收天線的增益系數(shù)為GR,有效接收面積為2.傳輸媒質(zhì)對(duì)電波傳播的影響

(1)傳輸損耗（信道損耗）電波在實(shí)際的媒質(zhì)（信道）中傳播時(shí)是有能量損耗的。這種能量損耗可能是由于大氣對(duì)電波的吸收或散射引起的,也可能是由于電波繞過球形地面或障礙物的繞射而引起的。在傳播距離、工作頻率、發(fā)射天線、輸入功率和接收天線都相同的情況下,設(shè)接收點(diǎn)的實(shí)際場強(qiáng)E、功率PR′，而自由空間的場強(qiáng)為E0、功率為PR，則信道的衰減因子A為(7-1-8)2.傳輸媒質(zhì)對(duì)電波傳播的影響(7-1-則傳輸損耗Lb為

若不考慮天線的影響,即令Gi=GR=1,則實(shí)際的傳輸損耗為

式中,前三項(xiàng)為自由空間損耗Lbf；A為實(shí)際媒質(zhì)的損耗。不同的傳播方式、傳播媒質(zhì),信道的傳輸損耗不同。(7-1-9)(7-1-10)則傳輸損耗Lb為若不考慮天線的影響,即令G2)衰落現(xiàn)象所謂衰落,一般是指信號(hào)電平隨時(shí)間的隨機(jī)起伏。根據(jù)引起衰落的原因分類,大致可分為吸收型衰落和干涉型衰落。吸收型衰落主要是由于傳輸媒質(zhì)電參數(shù)的變化,使得信號(hào)在媒質(zhì)中的衰減發(fā)生相應(yīng)的變化而引起的。如大氣中的氧、水汽以及由后者凝聚而成的云、霧、雨、雪等都對(duì)電波有吸收作用。由于氣象的隨機(jī)性,這種吸收的強(qiáng)弱也有起伏,形成信號(hào)的衰落。由這種原因引起的信號(hào)電平的變化較慢,所以稱為慢衰落,如圖7-1(a)所示。慢衰落通常是指信號(hào)電平的中值（五分鐘中值、小時(shí)中值、月中值等）在較長時(shí)間間隔內(nèi)的起伏變化。2)衰落現(xiàn)象圖7–1衰落現(xiàn)象圖7–1衰落現(xiàn)象

干涉型衰落主要是由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的。在某些傳輸方式中,由于收、發(fā)兩點(diǎn)間存在若干條傳播路徑,典型的如天波傳播、不均勻媒質(zhì)傳播等，在這些傳播方式中,傳輸媒質(zhì)具有隨機(jī)性,因此使到達(dá)接收點(diǎn)的各路徑的時(shí)延隨機(jī)變化,致使合成信號(hào)幅度和相位都發(fā)生隨機(jī)起伏。這種起伏的周期很短,信號(hào)電平變化很快,故稱為快衰落,如圖7-1(b)所示。這種衰落在移動(dòng)通信信道中表現(xiàn)得更為明顯?？焖ヂ浏B加在慢衰落之上。在較短的時(shí)間內(nèi)觀察時(shí),前者表現(xiàn)明顯,后者不易被察覺。信號(hào)的衰落現(xiàn)象嚴(yán)重地影響電波傳播的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的可靠性,需要采取有效措施（如分集接收等）來加以克服。干涉型衰落主要是由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的。在3)傳輸失真無線電波通過媒質(zhì)除產(chǎn)生傳輸損耗外,還會(huì)產(chǎn)生失真——振幅失真和相位失真。產(chǎn)生失真的原因有兩個(gè):一是媒質(zhì)的色散效應(yīng),二是隨機(jī)多徑傳輸效應(yīng)。色散效應(yīng)是由于不同頻率的無線電波在媒質(zhì)中的傳播速度有差別而引起的信號(hào)失真。載有信號(hào)的無線電波都占據(jù)一定的頻帶,當(dāng)電波通過媒質(zhì)傳播到達(dá)接收點(diǎn)時(shí),由于各頻率成分傳播速度不同,因而不能保持原來信號(hào)中的相位關(guān)系,引起波形失真。至于色散效應(yīng)引起信號(hào)畸變的程度,則要結(jié)合具體信道的傳輸情況而定。3)傳輸失真

設(shè)接收點(diǎn)的場是兩條路徑傳來的相位差為φ=ωτ的兩個(gè)電場的矢量和。最大的傳輸時(shí)延與最小的傳輸時(shí)延的差值定義為多徑時(shí)延τ。對(duì)所傳輸信號(hào)中的每個(gè)頻率成分,相同的τ值引起不同的相差。例如對(duì)f1，若φ1=ω1τ=π,則因二矢量反相抵消,此分量的合成場強(qiáng)呈現(xiàn)最小值；而對(duì)f2,若φ2=ω2τ=2π,則因二矢量同相相加,此分量的合成場強(qiáng)呈現(xiàn)最大值，如圖72(b)所示。其余各成分依次類推。顯然,若信號(hào)帶寬過大,就會(huì)引起較明顯的失真。所以一般情況下,信號(hào)帶寬不能超過1/τ。因此，引入相關(guān)帶寬的概念，定義相關(guān)帶寬:(7-1-11)設(shè)接收點(diǎn)的場是兩條路徑傳來的相位差為φ=ωτ的圖7-2多徑傳輸效應(yīng)圖7-2多徑傳輸效應(yīng)4)電波傳播方向的變化當(dāng)電波在無限大的均勻、線性媒質(zhì)內(nèi)傳播時(shí),射線是沿直線傳播的。然而電波傳播實(shí)際所經(jīng)歷的空間場所是復(fù)雜多樣的:不同媒質(zhì)的分界處將使電波折射、反射;媒質(zhì)中的不均勻體如對(duì)流層中的湍流團(tuán)將使電波產(chǎn)生散射;球形地面和障礙物將使電波產(chǎn)生繞射;特別是某些傳輸媒質(zhì)的時(shí)變性使射線軌跡隨機(jī)變化,使得到達(dá)接收天線處的射線入射角隨機(jī)起伏,使接收信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的衰落。因此,在研究實(shí)際傳輸媒質(zhì)對(duì)電波傳播的影響問題時(shí),電波傳播方向的變化也是重要內(nèi)容之一。4)電波傳播方向的變化7.2視距傳播1.視線距離設(shè)發(fā)射天線高度為h1、接收天線高度為h2（圖7-3）,由于地球曲率的影響,當(dāng)兩天線A、B間的距離r＜rv時(shí),兩天線互相“看得見”,當(dāng)r＞rv時(shí),兩天線互相“看不見”,距離rv為收、發(fā)天線高度分別為h2和h1時(shí)的視線極限距離,簡稱視距。圖7-3中,AB與地球表面相切,a為地球半徑,由圖可得到以下關(guān)系式:(7-2-1)7.2視距傳播1.視線距離(7-2-1圖7-3視線距離圖7-3視線距離將地球半徑a=6.370×106m代入上式,即有

式中，h1和h2的單位為米。視距傳播時(shí),電波是在地球周圍的大氣中傳播的,大氣對(duì)電波產(chǎn)生折射與衰減。由于大氣層是非均勻媒質(zhì),其壓力、溫度與濕度都隨高度而變化,大氣層的介電常數(shù)是高度的函數(shù)。(7-2-2)m將地球半徑a=6.370×106m代入上式,即有式中，h

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,大氣層的介電常數(shù)εr隨高度增加而減小，并逐漸趨近于1,因此大氣層的折射率n=隨高度的增加而減小。若將大氣層分成許多薄片層,每一薄層是均勻的,各薄層的折射率n隨高度的增加而減小。這樣當(dāng)電波在大氣層中依次通過每個(gè)薄層界面時(shí),射線都將產(chǎn)生偏折,因而電波射線形成一條向下彎曲的弧線，如圖7-4所示。當(dāng)考慮大氣的不均勻性對(duì)電波傳播軌跡的影響時(shí),視距公式應(yīng)修正為

在光學(xué)上,r＜rv的區(qū)域稱為照明區(qū),r＞rv的區(qū)域稱為陰影區(qū)。(7-2-3)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,大氣層的介電常數(shù)εr隨高度增

由于電波頻率遠(yuǎn)低于光學(xué)頻率,故不能完全按上述幾何光學(xué)的觀點(diǎn)劃分區(qū)域。通常把r＜0.8rv的區(qū)域稱為照明區(qū),將r＞1.2rv的區(qū)域稱為陰影區(qū),而把0.8rv＜r＜1.2rv的區(qū)域稱為半照明半陰影區(qū)。由于電波頻率遠(yuǎn)低于光學(xué)頻率,故不能完全按上圖7–4大氣層對(duì)電波的折射圖7–4大氣層對(duì)電波的折射2.大氣對(duì)電波的衰減大氣對(duì)電波的衰減主要來自兩個(gè)方面。一方面是云、霧、雨等小水滴對(duì)電波的熱吸收及水分子、氧分子對(duì)電波的諧振吸收。熱吸收與小水滴的濃度有關(guān),諧振吸收與工作波長有關(guān)。另一方面是云、霧、雨等小水滴對(duì)電波的散射,散射衰減與小水滴半徑的六次方成正比,與波長的四次方成反比。當(dāng)工作波長短于5cm時(shí),就應(yīng)該考慮大氣層對(duì)電波的衰減,尤其當(dāng)工作波長短于3cm時(shí),大氣層對(duì)電波的衰減將趨于嚴(yán)重。就云、霧、雨、雪對(duì)微波傳播的影響來說,降雨引起的衰減最為嚴(yán)重,對(duì)10千兆赫以上的頻率,由降雨引起的電波衰減在大多數(shù)情況下是可觀的。因此在地面和衛(wèi)星通信線路的設(shè)計(jì)中都要考慮由降雨引起的衰減。2.大氣對(duì)電波的衰減

3.場分析在視距傳播中,除了自發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線的直射波外,還存在從發(fā)射天線經(jīng)由地面反射到達(dá)接收天線的反射波，如圖7-5所示。因此接收天線處的場是直射波與反射波的疊加。

設(shè)h1為發(fā)射天線高度,h2為接收天線高度,d為收、發(fā)天線間距,E為接收點(diǎn)場強(qiáng),Eθ1為直射波,Eθ2為反射波。根據(jù)上面的分析,接收點(diǎn)的場強(qiáng)為

E=Eθ1+Eθ2(7-2-4)3.場分析設(shè)h1為發(fā)射天圖7–5直射波與反射波圖7–5直射波與反射波式中,R為反射點(diǎn)處的反射系數(shù),R=|R|ejφ,f(θ)為天線方向函數(shù)。如果兩天線間距離d>>h1,h2,則有(7-2-5)（7-2-6）

其中式中,R為反射點(diǎn)處的反射系數(shù),R=|R|ejφ,f(式中，而將其代入式（727）得當(dāng)?shù)孛骐妼?dǎo)率為有限值時(shí),若射線仰角很小,則有RH≈RV≈-1

(7-2-7)(7-2-8)(7-2-9)(7-2-10)式中，而將其代入式（727）得當(dāng)?shù)孛骐妼?dǎo)率為有限值時(shí),式中,RH為水平極化波的反射系數(shù);RV垂直極化波的反射系數(shù)。對(duì)于視距通信電路來說,電波的射線仰角是很小的（通常小于1°）,所以有（7-2-11）

式中,RH為水平極化波的反射系數(shù);RV垂直極化波的反射系

由上式可得到下列結(jié)論:①當(dāng)工作波長和收、發(fā)天線間距不變時(shí),接收點(diǎn)場強(qiáng)隨天線高度h1和h2的變化而在零值與最大值之間波動(dòng)，如圖7-6所示。②當(dāng)工作波長λ和兩天線高度h1和h2都不變時(shí),接收點(diǎn)場強(qiáng)隨兩天線間距的增大而呈波動(dòng)變化,間距減小，波動(dòng)范圍減小，如圖7-7所示。③當(dāng)兩天線高度h1和h2和間距d不變時(shí),接收點(diǎn)場強(qiáng)隨工作波長λ呈波動(dòng)變化，如圖7-8所示。由上式可得到下列結(jié)論:

圖7–6接收點(diǎn)場強(qiáng)隨天線高度的變化曲圖7–6接收點(diǎn)場強(qiáng)隨天線高度的變化曲圖7–7接收點(diǎn)場強(qiáng)隨間距d的變化曲線圖7–7接收點(diǎn)場強(qiáng)隨間距d的變化曲線圖7–8接收點(diǎn)場強(qiáng)隨工作波長λ的變化曲線圖7–8接收點(diǎn)場強(qiáng)隨工作波長λ的變化曲線7.3天波傳播

1.電離層概況電離層(Ionosphere)是地球高空大氣層的一部分，從離地面60km的高度一直延伸到1000km的高空。由于電離層電子密度不是均勻分布的，因此，按電子密度隨高度的變化相應(yīng)地分為D，E，F(xiàn)1，F(xiàn)2四層，每一個(gè)區(qū)域的電子濃度都有一個(gè)最大值，如圖7-9所示。電離層主要是太陽的紫外輻射形成的，因此其電子密度與日照密切相關(guān)——白天大，晚間小，而且晚間D層消失。電離層電子密度又隨四季不同而發(fā)生變化。除此之外，太陽的騷動(dòng)與黑子活動(dòng)也對(duì)電離層電子密度產(chǎn)生很大的影響。7.3天波傳播1.電離層概況圖7-9電離層電子密度的高度分布圖7-9電離層電子密度的高度分布

2.無線電波在電離層中的傳播仿照電波在視距傳播中的介紹方法,可將電離層分成許多薄片層,每一薄片層的電子密度是均勻的,但彼此是不等的。根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)可求得自由電子密度為Ne的各向同性均勻媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)為其折射率為式中,f為電波的頻率。(7-3-1)(7-3-2)2.無線電波在電離層中的傳播其折射率為

當(dāng)電波入射到空氣—電離層界面時(shí),由于電離層折射率小于空氣折射率,折射角大于入射角,射線要向下偏折。當(dāng)電波進(jìn)入電離層后,由于電子密度隨高度的增加而逐漸減小,因此各薄片層的折射率依次變小,電波將連續(xù)下折,直至到達(dá)某一高度處電波開始折回地面?？梢?電離層對(duì)電波的反射實(shí)質(zhì)上是電波在電離層中連續(xù)折射的結(jié)果。

如圖7-10,在各薄片層間的界面上連續(xù)應(yīng)用折射定律可得n0

sinθ0=n1

sinθ1=…=ni

sinθi式中,n0為空氣折射率,n0=1,θ0為電波進(jìn)入電離層時(shí)的入射角。(7-3-3)當(dāng)電波入射到空氣—電離層界面時(shí),由于電離層圖7–10電離層對(duì)電波的連續(xù)折射圖7–10電離層對(duì)電波的連續(xù)折射上式揭示了天波傳播時(shí),電波頻率f(Hz)與入射角θ0和電波折回處的電子密度Ni（電子數(shù)/m3）三者之間的關(guān)系。由此引入下列幾個(gè)概念。(7-3-4)(7-3-5)

設(shè)電波在第i層處到達(dá)最高點(diǎn),然后即開始折回地面,則將θi=90°代入上式得或上式揭示了天波傳播時(shí),電波頻率f(Hz)與入射角θ0和電波1）最高可用頻率由式（7-3-5）可求得當(dāng)電波以θ0角度入射時(shí),電離層能把電波“反射”回來的最高可用頻率為(7-3-6)式中,Nmax為電離層的最大電子密度。也就是說,當(dāng)電波入射角θ0一定時(shí),隨著頻率的增高,電波反射后所到達(dá)的距離越遠(yuǎn)。當(dāng)電波工作頻率高于fmax時(shí),由于電離層不存在比Nmax更大的電子密度,因此電波不能被電離層“反射”回來而穿出電離層，見圖7-11所示,這正是超短波和微波不能以天波傳播的原因。1）最高可用頻率(7-3-6)式中,2）天波靜區(qū)由式（7-3-4）可得電離層能把頻率為f(Hz)的電波“反射”回來的最小入射角θ0min為

由于入射角θ0＜θ0min的電波不能被電離層“反射”回來,使得以發(fā)射天線為中心的、一定半徑的區(qū)域內(nèi)就不可能有天波到達(dá),從而形成了天波的靜區(qū)。(7-3-7)2）天波靜區(qū)由于入射角圖7–11θ0

一定而頻率不同時(shí)的射線圖7–11θ0一定而頻率不同時(shí)的射線圖7–12頻率一定時(shí)通信距離與入射角的關(guān)系圖7–12頻率一定時(shí)通信距離與入射角的關(guān)系3）多徑效應(yīng)由于天線射向電離層的是一束電波射線,各根射線的入射角稍有不同,它們將在不同的高度上被“反射”回來,因而有多條路徑到達(dá)接收點(diǎn)（圖7-13）,這種現(xiàn)象稱為多徑傳輸。電離層的電子密度隨氣候變化不時(shí)地發(fā)生起伏，引起各射線路徑也不時(shí)變化，這樣，各射線間的波程差也不斷變化，從而使接收點(diǎn)的合成場的大小發(fā)生波動(dòng)，這種由多徑傳輸引起的接收點(diǎn)場強(qiáng)的起伏變化稱為多徑效應(yīng)。正如本章前面所述，多徑效應(yīng)造成了信號(hào)的衰落。3）多徑效應(yīng)圖7–13多徑效應(yīng)圖7–13多徑效應(yīng)

4）最佳工作頻率fopt

電離層中自由電子的運(yùn)動(dòng)將耗散電波的能量,使電波發(fā)生衰減,但電離層對(duì)電波的吸收主要是D層和E層。因此，為了減小電離層對(duì)電波的吸收,天波傳播應(yīng)盡可能采用較高的工作頻率。然而當(dāng)工作頻率過高時(shí)，電波需到達(dá)電子密度很大的地方才能被“反射”回來，這就大大增長了電波在電離層中的傳播距離，隨之也增大了電離層對(duì)電波的衰減。為此，通常取最佳工作頻率fopt為fopt=0.85fmax

還需要注意的是,電離層的D層對(duì)電波的吸收是很嚴(yán)重的,夜晚,D層消失,致使天波信號(hào)增強(qiáng),這正是晚上能接收到更多短波電臺(tái)的原因。4）最佳工作頻率fopt

總之,天波通信具有以下特點(diǎn):①頻率的選擇很重要,頻率太高,電波穿透電離層射向太空;頻率太低,電離層吸收太大,以致不能保證必要的信噪比。因此，通信頻率必須選擇在最佳頻率附近。②天波傳播的隨機(jī)多徑效應(yīng)嚴(yán)重,多徑時(shí)延較大,信道帶寬較窄。③天波傳播不太穩(wěn)定,衰落嚴(yán)重,在設(shè)計(jì)電路時(shí)必須考慮衰落影響,使電路設(shè)計(jì)留有足夠的電平余量?？傊?天波通信具有以下特點(diǎn):④電離層所能反射的頻率范圍是有限的,一般是短波范圍。由于波段范圍較窄,因此短波電臺(tái)特別擁擠,電臺(tái)間的干擾很大，尤其是夜間；由于電離層吸收減小,電波傳播條件有所改善,臺(tái)間干擾更大。⑤由于天波傳播是靠高空電離層的反射,因而受地面的吸收及障礙物的影響較小,也就是說這種傳播方式的傳輸損耗較小,因此能以較小功率進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。⑥天波通信,特別是短波通信,建立迅速，機(jī)動(dòng)性好,設(shè)備簡單,是短波天波傳播的優(yōu)點(diǎn)之一。④電離層所能反射的頻率范圍是有限的,一般7.4地面波傳播

設(shè)有一直立天線架設(shè)于地面之上,輻射的垂直極化波沿地面?zhèn)鞑r(shí),若大地是理想導(dǎo)體,則接收天線接收到的仍是垂直極化波（圖7-14）。實(shí)際上,大地是非理想導(dǎo)電媒質(zhì),垂直極化波的電場沿地面?zhèn)鞑r(shí),就在地面感應(yīng)出與其一起移動(dòng)的正電荷,進(jìn)而形成電流,從而產(chǎn)生歐姆損耗,造成大地對(duì)電波的吸收;并沿地表面形成較小的電場水平分量,致使波前傾斜,并變?yōu)闄E圓極化波,如圖7-15所示。顯然,波前的傾斜程度反映了大地對(duì)電波的吸收程度。7.4地面波傳播設(shè)有一直立天線架設(shè)圖7–14理想導(dǎo)電地面的場結(jié)構(gòu)圖7–14理想導(dǎo)電地面的場結(jié)構(gòu)圖7–15非理想導(dǎo)電地面的場結(jié)構(gòu)圖7–15非理想導(dǎo)電地面的場結(jié)構(gòu)

從以上知識(shí)可以得到如下結(jié)論: