《微波传播》PPT课件

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1、微波通信郑玉峰第三章微波传播微波在自由空间的传播微波传播的描述方法地形对电波传输的影响大气对微波传播的影响大气与地面效应造成的衰落特性抗衰落技术3.1电波在自由空间的传播无线电波的传播途径：（1）地波传播（2）电离层传播（3）地面、低空视距传播（4）对流层的传播（5）外球层传播无线电频谱表（1）地波传播：地波传播是指电磁波沿地球表面绕射传播。当天线很低时，电磁波距地面很近，又加之天线很长，很容易被地面吸收导致迅速衰减。这种衰减与地面的性质（导电系数的大小）、电磁波的极化方式和频率有关。因此长波一般用于地波传播

2、。这个波段，我国一般用于电力线载波。它的频率一般规定为30KHz--300KHz,这个频率称为长波。中波的频率是500--1600KHz，也是地波传播，我国用于调幅广播。（2）空间传播（地面、低空视距传播）：也就是直发射天线和接收天线必须在视距范围内，这时电波为直射波，或由直射波和地面反射波组成的相干传播（因此接收点的场强为二者之和）。这种传播方式用于超短波和微波通信。频率在30MHz以上的调频广播和电视信号发射都是空间波传播。超短波通信从理论上讲，只能在视距范围内进行。（3）电离层传播（天波传播）：由于太阳

3、和各种宇宙射线的辐射，引起空气分子的电离，而形成了电离层。电离层分三层。D层（距地面高度70--90Km）、E层（100--120Km）、F1层（160--180Km）、F2层（200-900Km），中波和短波都能借助电离层的反射传播到较远的距离，最常用于短波通信。短波频率为（3MHz--30MHz,有些地方定义为1.5MHz--30MHz）。有静音区。（4）散射传播：由于大气温度、压力、湿度和电子密度等的不均匀性，使大气介电系数随高度而改变。散射波可在对流层或电离层发生，也可在流星的余迹上发生。（5）外球层

4、传播（外空间传播）：离开地面900--1200Km的高度称为外球层，1200Km以上就进入星际空间。星际空间的通信可视为自由空间通信。在地面上，在某一个截止频率以上的频率（一般为10MHz，太阳活动剧烈时可至100MHz,极地夜间频率可降至2MHz）可以利用外球层进行宇宙通信。卫星通信就是这种传播方式。3.1.2微波是一种电磁波微波是一种电磁波,由随时间变化的电场和磁场组成，这两者相互依存、相互转化。电磁波的电场、磁场和电磁能流之间有如下的基本关系：电场、磁场、能量流方向相互垂直，符合右手螺旋准则，S=E×H

5、（坡印亭矢量）电场强度和磁场强度的大小的比值是一个固定值，该值称为媒质的特性阻抗或波阻抗，记为对真空媒质，为377欧姆。为媒体的导磁率，为媒质的介电常数。电磁能流密度的大小为电磁波具有一定的极化形式，指的是电磁波的电场矢量在空间的取向。电磁波的极化分为三种形式：水平极化、圆极化、椭圆极化。水平极化和圆极化可以看作椭圆极化的特殊形式。电磁波是天线向空间辐射所产生的，辐射后形成辐射场，辐射场的电场强度和磁场强度的振幅随离开天线的距离r的增加而按1/r的因子减小，辐射场的等相位面是以距离r为半径的球面。3.1.3自

6、由空间的传播损耗自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。自由空间是满足下述条件的一种理想空间：1.均匀无损耗的无限大空间；2.各项同性；3.电导率为零。电波经天线辐射后，其能量向周围空间扩散，到达接收天线的仅是发射功率的一小部分。d为收发天线间的距离。距离越远，接收天线收到的能量越小，这就是电波在自由空间传播过程的衰减，即自由空间的传播损耗Ls。自由空间传播损耗Ls是传播损耗中最基本的损耗，接收天线接收的信号功

7、率仅仅是发射天线辐射功率的一小部分，大部分能量都向其它方向扩散了。工作距离越远，球面积越大，接收点截获的功率越小，即传播损耗加大。电波在大气层以外的空间传播时，可以近似看成在自由空间传播。关于天线的几个概念天线的口径面积Ap：天线物理口径的面积；天线的有效面积Ae：表征接收天线接收空间电磁波能力的基本参数；天线的负载检测到的功率与入射到天线的功率密度之比天线的口径效率：为天线的负载检测到的功率与入射到天线的功率密度之比；Ae/Ap天线的增益G：天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元（一般

8、为点源，有时指偶极子）在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。对无方向性的全向天线，其有效面积，λ为所传电波的波长B点的无方向性天线收到的功率为自由空间的衰减系数取对数为当d的单位为km，f的单位为GHz，c为自由空间的速度即3╳105km/s时，例3-1设某两个微波站的距离为60km，频率为4GHz，计算自由空间的传播衰减。解：代入上式，可得解：代入