第二章电波传播的基础理论

第二章电波传播的基础理论null第二章电波传播的基础理论第二章电波传播的基础理论第一节概述一、影响电波传播特性的因素一、影响电波传播特性的因素频率距离极化方式天线高度地形地物地面电特性参数时间、季节 null三、三种电波传播的基本方式及其特点电波利用电离层的折射、反射和散射作用进行传播的方式称为天波。沿地球表面进行传播的电波传播模式称为地表面波。在大气对流层中进行的电波传播方式称为空间波。各种电波传播方式的主要特点各种电波传播方式的主要特点空间波：在传播过程中，电波会发生折射、反射、散射等现象。在微波通信...

null第二章电波传播的基础理论第二章电波传播的基础理论第一节概述一、影响电波传播特性的因素一、影响电波传播特性的因素频率距离极化方式天线高度地形地物地面电特性参数时间、季节 null三、三种电波传播的基本方式及其特点电波利用电离层的折射、反射和散射作用进行传播的方式称为天波。沿地球表面进行传播的电波传播模式称为地表面波。在大气对流层中进行的电波传播方式称为空间波。各种电波传播方式的主要特点各种电波传播方式的主要特点空间波：在传播过程中，电波会发生折射、反射、散射等现象。在微波通信中采用视距传播。天线架设在地面以上大于几个波长处。地表面波：长波，中波一般采用这种传播方式。天线直接架设在地面。天波：只有这种电波传播方式才能将电波传送到数千公里以外。短波通信采用的就是这种传播方式。四、固定无线通信的电波传播四、固定无线通信的电波传播频率范围：30~1000MHz 点点，点面（随机分布的多点）传播模式：空间波主要业务：数传，无线寻呼，微波通信五、移动无线通信的电波传播五、移动无线通信的电波传播1. 定义频率范围：特高频，超高频基站台与移动台之间，移动台和移动台之间传播模式：与移动体的类型有关主要业务：GSM，CDMA等五、移动无线通信的电波传播五、移动无线通信的电波传播2. 分类陆地移动通信的电波传播海上移动通信的电波传播空中移动通信的电波传播卫星移动通信的电波传播 1) 陆地移动通信的电波传播1) 陆地移动通信的电波传播地面上的基站台与陆地（包括河、湖）上的移动台之间的电波传播特点：多途径反射场强起伏大用现有的模型预测误差大天线特点：架设高度很低（‹5m）2) 海上移动通信的电波传播2) 海上移动通信的电波传播地面上的基站台与海面上的移动台之间的电波传播特点：海面反射造成衰落光滑球面模型超视距对流层散射理论天线特点：架设高度较高（10~50m）3) 空中移动通信的电波传播3) 空中移动通信的电波传播地面上的基站台与近地空间的航空器（包括飞机、飞船和气球等）上的移动台之间的电波传播特点：近似自由空间因移动体速度快，因此需考虑场强中值的时变和空变特征4) 卫星移动通信的电波传播4) 卫星移动通信的电波传播借助于对地静止的通信卫星来完成的地面（包括陆地、海面和空中）上的各移动台与地面上的基站台之间的电波传播特点：近似自由空间传播不受地形、地物和距离的影响第二节赫芝矢量和惠更斯-费涅尔原理第二节赫芝矢量和惠更斯-费涅尔原理一、赫芝矢量如果按下面公式引入赫芝矢量则，满足波动方程：null二、惠更斯-费涅尔原理空间任意一点的辐射场是包围波源的任意闭合曲面上各点的二次源发生的波在该点相互干涉叠加的结果。如果已知了一次波源的电流分布，则一次波源的赫芝矢量为：第三节电波传播的费涅尔区第三节电波传播的费涅尔区一、基尔霍夫积分根据惠更斯-费涅尔原理，有其中，为辅助函数，满足波动方程：解表示离开波源的波，即null设S由两部分构成：平面S0和半球面S ，球心在S0面上，半球面的半径为r ，则M点的赫芝矢量为：假设只有一个电流元位于O点，电流元产生的赫芝矢量为：nullnull 上式说明，在均匀无边界的介质内，观察点的场可以用无限平面的积分表示。该平面位于波源和观察点之间。其中，r1：从观察点M到观察点所在区域内任意一点B的距离； r2：从观察点以S0面为对称的对称点M’到B点的距离。当B点位于S0面时， r1 = r2 =rnull 假设S0垂直于观察点M与波源O点的连线，且设一次波源为电流元，其轴垂直于S0面，则代如上式，得null当S0的位置满足不等式时，有通过对上式的分析可以证明， S0面的不同区域对产生观察点的场贡献是不相等的。也就是说，并不是整个S0面上的二次波源对M点的场都起主导作用。这可以通过划分费涅尔带的方法来分析。null二、费涅尔带和费涅尔区 1) 费涅尔带的划分按照下列等式划分费涅尔带：可见，分布在相邻两带边界上的二次波源在观察点产生的场是反相的，且单位面积上的二次波源产生的场的振幅相差不大。null2) 合成赫芝矢量设第n费涅尔带的二次波源在观察点产生的合成波矢量为，则因为而相位相反所以，合成矢量的振幅为null且级数每一项与左右相邻项的算术平均值相差不大由于上述级数是收敛的，且收敛很快，所以在观察点的合成场基本上是由分布在前几个费涅尔带内的二次波源产生的。3) 费涅尔带的半径由图可知，null 位于S0面上某一范围内的二次波源对观察点的场起主导作用，该范围的尺寸由费涅尔半径决定。null4) 空间费涅尔区当S0面沿着直线OM移动时，每一费涅尔带的边界将构成一个旋转椭球体，焦点在O点和M点。相邻两旋转椭球体之间的空间称为空间费涅尔区。结论：对电波传播起主导作用的空间区域是一个旋转椭球体。在OM的中点空间费涅尔区的半径最大。为一次波源与观察点之间的距离null5) 最小费涅尔半径可证明三分之一第一费涅尔带的面积在观察点产生的波振幅为。用R0表示从S0面中心处到三分之一第一费涅尔带面积的半径，则 R0称为最小费涅尔带半径。落入最小费涅尔带内的地形地物将对电波传播产生极大的影响。nullR16) 费涅尔区的应用null例：设通信距离为10km，求150MHz电波传播的最小费涅尔带的半径R0。解：

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