电波主要传播方式
(第六章)电波传播概论
式中，h1和h2的单位为米。 视距传播时, 电波是在地球周围的大气中传播的, 大气对电波
产生折射与衰减。 由于大气层是非均匀媒质, 其压力、温度与湿 度都随高度而变化, 大气层的介电常数是高度的函数。
天线 与电波传播
在标准大气压下, 大气层的介电常数εr随高度增加而减小，
并逐渐趋近于1, 因此大气层的折射率n= 随高度的增加而减 小。若将大气层分成许多薄片层, 每一薄层是均匀的, 各薄层的 折射率n随高度的增加而减小。这样当电波在大气层中依次通过 每个薄层界面时, 射线都将产生偏折, 因而电波射线形成一条向 下弯曲的弧线， 如图 6-4 所示。
② 当工作波长λ和两天线高度h1和h2都不变时, 接收点场强随
两天线间距的增大而呈波动变化, 间距减小，波动范围减小，如 图6-7所示。
天线 与电波传播
图 6 – 6 接收点场强随天线高度的变化曲 图 6 –7 接收点场强随间距d的变化曲 线
天线 与电波传播
③ 当两天线高度h1和h2和间距d不变时, 接收点场强随工作波
图 6 – 8 接收点场强随工作波长λ的变化曲线
天线 与电波传播
6.3 天波传播
天波传播通常是指自发射天线发出的电波在高空被电离层 反射后到达接收点的传播方式, 有时也称电离层电波传播, 主要 用于中波和短波波段。
1. 电离层概况
电离层是地球高空大气层的一部分, 从离地面60km的高度 一直延伸到1000 km的高空。由于电离层电子密度不是均匀分 布的, 因此, 按电子密度随高度的变化相应地分为D, E, F1, F2四 层, 每一个区域的电子浓度都有一个最大值, 如图 6- 9所示。 电 离层主要是太阳的紫外辐射形成的, 因此其电子密度与日照密 切相关——白天大, 晚间小, 而且晚间D层消失; 电离层电子密 度又随四季不同而发生变化。 除此之外, 太阳的骚动与黑子活 动也对电离层电子密度产生很大影响。
无线电波的传播方式
无线电波的传播方式一、无线电波的传播方式无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后，是经过不同的传播路径到达接收点的。
人们根据这些各具特点的传播方式，把无线电波归纳为四种主要类型。
1）地波，这是沿地球表面传播的无线电波。
2）天波，也即电离层波。
地球大气层的高层存在着“电离层”。
无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”。
因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。
我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。
3）空间波，由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。
有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。
直射波和反射波合称为空间波。
4）散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。
在业余无线电通信中，运用最多的是“天波”传播方式，这是短波远距离通信向必要条件。
空间波和散射波的运用多见于超高频通信，而地波传播“般只用于低波段和近距离通信。
二、电离层与天波传播1．电离层概况在业余无线电中，短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。
短波段信号的传播主要依靠的是天波，所以我们必需对电离层有所了解。
地球表面被厚厚的大气层包围着。
大气层的底层部分是“对流层”，其高度在极区约为九公里，在赤道约为十六公里。
在这里，气温除局部外总是随高度上升而下降。
人们常见的电闪雷鸣、阴晴雨雪都发生在对流层，但这些气象现象一般只对直射波传播有影响。
在离地面约10到50公里的大气层是“同温层”。
它对电波传播基本上没有影响。
离地面约50到400公里高空的空气很少流动。
在太阳紫外线强烈照射下，气体分子中的电子挣脱了原子的束缚，形成了自由电子和离子，即电离层。
由于气体分子本身重量的不同以及受到紫外线不同强度的照射，电离层形成了四个具有不同电子密度和厚度的分层，每个分层的密度都是中间大两边小。
无线电波传播方式与各频段的利用
无线电波传播方式与各频段的利用无线电通信是利用电磁波在空间传送信息的通信方式。
电磁波由发射天线向外辐射出去，天线就是波源。
电磁波中的电磁场随着时间而变化，从而把辐射的能量传播至远方。
无线电波共有以下七种传播方式（附图为无线电波传播方式示意图）。
（1）波导方式当电磁波频率为30kHz以下（波长为10km以上）时，大地犹如导体，而电离层的下层由于折射率为虚数，电磁波也不能进入，因此电磁波被限制在电离层的下层与地球表面之间的空间内传输，称为波导传波方式；（2）地波方式沿地球表面传播的无线电波称为地波（或地表波），这种传播方式比较稳定，受天气影响小；（3）天波方式射向天空经电离层折射后又折返回地面（还可经地面再反射回到天空）的无线电波称为天波，天波可以传播到几千公里之外的地面，也可以在地球表面和电离层之间多次反射，即可以实现多跳传播。
（4）空间波方式主要指直射波和反射波。
电波在空间按直线传播，称为直射波。
当电波传播过程中遇到两种不同介质的光滑界面时，还会像光一样发生镜面反射，称为反射波。
（5）绕射方式由于地球表面是个弯曲的球面，因此电波传播距离受到地球曲率的限制，但无线电波也能同光的绕射传播现象一样，形成视距以外的传播。
（6）对流层散射方式地球大气层中的对流层，因其物理特性的不规则性或不连续性，会对无线电波起到散射作用。
利用对流层散射作用进行无线电波的传播称为对流层散射方式。
（7）视距传播指点到点或地球到卫星之间的电波传播。
附表给出了从甚低频（VLF）至极高频（EHF）频段的电波传播方式、传播距离、可用带宽以及可能形成的干扰情况。
序频段名号称 4 5 甚低频（VLF）低频频段范围 3-30kHz 传播可用干扰传播距离方式带宽量波导数千公里利用极有宽扩世界范围长距离无线限展电导航 30-300kHz 地波数千公里很有宽扩长距离无线电民航战（LF） 6 7 天波限展略通信中频地波宽扩中等距离点到点广播300-3000kHz 几千公里适中（MF）天波展和水上移动高频（HF） 3-30MHz 天波几千公里宽有限长和短距离点到点全的球广播，移动空间波对短和中距离点到点移甚高频几百公里有限8 30-300MHz 流层很宽动，LAN声音和视频广（VHF）以内的散射播个人通信绕射空间波对短和中距离点到点移特高频流层100公里有限9 300-3000MHz 很宽动，LAN声音和视频广（UHF）散射以内的播个人通信卫星通信绕射祝距超高频（SHF）短和中距离点到点移通常30公里左动LAN声音和视频广视距很宽是有右播移动/个人通信卫限的星通信 10 3-30GHz 通常短和中距离点到点移极高频 11 30-3000GHz 视距 20公里很宽是有动，LAN个人通信卫星（EHF）限的通信在确定无线电系统实际通信距离、覆盖范围和无线电干扰影响范围时，无线电传播损耗是一个关键参数。
第13章__电波传播
电道的传输损耗：
发射天线输入功率与接收天线输出功率（满足 匹配条件）之比，即
Pin 4 r 2 1 L ( ) 2 PL A Gr G L L L0 LF Gr GL dB
在路径传输损耗 Lb 为客观存在的前提下，降 低传输损耗L的重要措施就是提高收、发天线的增 益系数。
因此，频率越低，绕射能力越强。
衰减损耗、衰落 媒质效应 反射、折射、散射 极化偏转 干扰和噪声 时域、频域畸变 这些媒质效应对信息传输的质量和可靠性常常产 生严重影响，因此各种媒质中各频段电磁波的传播效 应是电波传播研究的主要对象。
电波
电波传播的基本特性
电波传播的基本特性即移动信道的基本特性 ——衰落特性
D=1的无方向性接收天线的有效接收面积为
Ae 4
2
所以该接收天线的接收功率为
2 PL Sav Ae ( ) Pr 4 r
于是自由空间传播损耗为
Pr 4 r L0 10lg 20lg dB PL
或 L0 32.45 20lg f ( MHz ) 20lg r( km)
划分菲涅尔半波带的球面是任意选取的，因此 当球面半径R变化时，尽管各菲涅尔区的尺寸也在 变化，但是它们的几何定义不变。而它们的几何定 义恰恰就是以A、P两点为焦点的椭圆定义。
如果考虑到以传播路径为轴线的旋转对称性， 不同位置的同一菲涅尔半波带的外围轮廓线应是一
个以收、发两点为焦点的旋转椭球。
A
2F1
A与工作频率、传播距离、媒质电参数、地貌 地物、传播方式等因素有关。
基本传输损耗：Lb L0 LF 自由空间传播损耗
dB
衰减损耗
如果发射天线的输入功率为Pin，增益系数为 Gr，接收天线的增益系数为GL，则相应的功率密 度和最佳接收功率分别为
无线电波传播的基础知识
(a )
(b )
(c)
除了上述3种基本的传播方式外，还有散射传播 – 散射传播是利用低空对流层、高空电离层下缘的不均匀的“ 介质团”对电波的散射特性来达到传播目的的。 – 散射传播的距离可以远远超过地-地视距传播的视距。 – 对流层散射主要用于100MHz~10GHz频段，传播距离 r<800km； – 电离层散射主要用于30~100MHz频段，传播距离r>1000km。 散射通信的主要优点是距离远，抗毁性好，保密性强。
35
36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
3.2
4 5.12 6.4 8 10 12.8 16 20 25.6 32
50
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
100
128 160 200 256 320 400 512 640 800 1000
dBm=10logmW
– 从物理知识中我们已经知道，只有当波长与障碍物高度可以 比较的时候，才能有绕射功能。在实际情况中只有长波、中 波以及短波的部分波段能绕过地球表面的大部分障碍到达较 远的地方。 – 在短波的部分波段和超短波、微波波段，由于障碍高度比波 长大，因而电波在地面上不绕射，而是按直线传播。
天波传播
– 发射天线向高空辐射的电波在电离层内经过连续折射而返回 地面到达接收点的传播方式称为天波传播。 – 尽管中波、短波都可以采用这种传播方式，但是仍然以短波 为主。它的优点是能以较小的功率进行可达数千千米的远距 离传播。 – 天波传播的规律与电离层密切相关，由于电离层具有随机变 化的特点，因此天波信号的衰落现象也比较严重。
dBm功率转换表
DBm 0 1 3 4 功率 （ W） 0.001 0.00125 0.002 0.0025 dBm 16 17 18 19 功率 （ W） 0.04 0.048 0.064 0.08 dBm 31 32 33 34 功率 （ W） 1.28 1.6 2 2.56 dBm 46 47 48 49 功率 （ W） 40 51.2 64 80
电波的传输原理
电波的传输原理电波是一种无线电波，是由电磁感应产生的。
电波的形成和传输是基于电场和磁场的规律。
电场是由带电物体产生的一种力场，它可用电场强度来描述。
当带电物体发生振动或受到变化电场时，电场强度也会随之变化。
这种变化在空间中扩散形成电磁波，也就是电波。
电波的产生是由带电物体的振动或变化电场引起的，有规律的电流变化会形成有规律的电场变化。
磁场是由带电物体运动时所产生的力场，它可用磁感应强度来描述。
当电场有变化时，磁场也会有变化。
根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场会产生电场，进而产生电流。
这种由电场和磁场相互作用产生的变化称为“电磁感应”。
电磁感应现象是电波产生的基础，它使电波传播过程中的信息得以传递。
当变化电场和磁场相互作用时，就能产生电波。
电波的传播速度等于电磁场强度的传播速度，也就是光速。
电波的传播可以通过波动理论来解释。
根据波动理论，电波是以波动的形式传播的，它具有波长、频率和振幅等特征。
振幅决定了电波的强弱，频率决定了电波的音调或颜色。
比如，低频电波用于长波广播，高频电波用于卫星通信。
电波在传播过程中会受到干扰和衰减。
干扰是由其他电波或物质对电波传播的影响，如果多个电波频率不同，可以通过调谐来解决干扰问题。
衰减是电波在传输过程中逐渐减弱的现象，它会导致电波信号的质量下降。
电波的衰减与距离、信号频率、传播环境等因素有关。
电波的传输有多种方式，其中最常见的是通过天线传输。
天线是一种特殊的装置，它能够将电波转换成电信号，或将电信号转换成电波。
在发送端，电信号经过调制后被转换成电波，然后通过天线发射出去。
在接收端，天线接收到电波后将其转换成电信号，经过解调后得到原始信息。
总之，电波的传输原理是基于电场和磁场相互作用的电磁感应现象。
电波以波动的形式传播，其中的信息通过电场和磁场变化来传递。
电波的传输方式多样，其中最常见的是通过天线进行传输。
电波的产生和传输是现代通信技术中不可或缺的基础。
移动通信 第3章 移动通信的电波传播
移动通信第3章移动通信的电波传播在我们的日常生活中，移动通信已经成为了不可或缺的一部分。
无论是通过手机与亲朋好友保持联系，还是利用移动网络获取各种信息，都离不开移动通信技术的支持。
而在移动通信系统中，电波传播是一个至关重要的环节，它直接影响着通信的质量和可靠性。
让我们先来了解一下什么是电波传播。
简单来说，电波传播就是电磁波从发射端到接收端的传输过程。
在移动通信中，发射端可以是手机基站，接收端则是我们的手机等移动设备。
电波在传播过程中会经历各种各样的情况，比如反射、折射、散射、绕射等等，这些现象都会对电波的强度和相位产生影响，从而影响通信的效果。
电波传播的方式主要有三种：直射波、反射波和绕射波。
直射波是指电磁波在自由空间中直接从发射端传播到接收端，没有遇到任何障碍物。
这种情况下，电波的强度衰减相对较小，通信质量较好。
但在实际的移动通信环境中，由于建筑物、山脉等障碍物的存在，直射波往往很难实现。
反射波则是当电磁波遇到较大的障碍物，如建筑物、墙壁等时，会发生反射，然后到达接收端。
反射波的强度和相位会受到反射面的材质、粗糙度等因素的影响，从而可能导致信号的衰落和失真。
绕射波则是当电磁波遇到障碍物的边缘时，会发生绕射，从而绕过障碍物传播到接收端。
绕射波的强度通常较弱，而且会产生较大的衰减。
影响移动通信电波传播的因素有很多。
首先是频率。
不同频率的电波在传播过程中的衰减特性是不同的。
一般来说，频率越高，电波的衰减越大。
这也是为什么在移动通信中，不同的频段适用于不同的应用场景。
其次是环境。
城市环境中的建筑物密集，会对电波产生多次反射和散射，导致信号的衰落和干扰；而在农村或开阔地带，电波传播的条件相对较好，信号衰减较小。
此外，天气条件也会对电波传播产生影响。
比如，在雨天，电波的衰减会增加，因为雨水会吸收电磁波的能量。
为了更好地研究移动通信的电波传播，科学家们提出了许多模型和理论。
其中比较常见的有自由空间传播模型、OkumuraHata 模型、COST 231 模型等。
电波传播基本知识
雷达系统利用电波 传播进行目标探测 和定位
雷达通过发射电波 并接收回波信号， 计算目标距离和位 置
电波传播的稳定性 和可靠性对于雷达 系统至关重要
雷达领域的电波传 播技术不断发展， 提高了探测精度和 距离
卫星定位系统：通过接收来自卫星的信号，实现全球定位和导航
雷达导航：利用雷达发射和接收电波信号，实现精确的定位和导航
传播速度：电波 在真空中的传播 速度等于光速
传播范围：电波的 传播距离取决于发 射功率和频率
干扰因素：电波 传播易受到电磁 干扰的影响
无线电波：通过自 由空间传播，不受 地面障碍物影响
微波：通过大气层 传播，用于卫星通 信和电视广播
红外线：通过物体 表面反射传播，用 于遥控器和感应器
紫外线：通过空气 和物体表面传播， 用于杀菌和消毒
直射传播：电波直接从发射天线直线传播到接收天线，不受障碍物阻挡 反射传播：电波在地面或建筑物等障碍物上反射后传播到接收天线 折射传播：电波在经过不同介质时，由于折射率不同而发生方向改变的传播 多路径传播：电波经过多个路径到达接收天线，产生多径效应
定义：电波在真空中的传播速度等于光速，约为每秒30万公里。 影响因素：电波传播速度受介质影响，在空气、水、土壤等介质中传播速度会有所降低。 传播方式：电波传播包括直线传播、反射、折射、绕射和散射等方式。 与频率的关系：电波传播速度与频率无关，不同频率的电波在同一介质中传播速度相同。
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电波传播是指 电磁波在空间
传播的过程
传播方式：直 射、反射、折
射和透射
无线电波传播原理及主要传播模型
无线电波传播原理1无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析1.1 电磁场与电磁波基础1820年奥斯特电磁1831年法拉第磁电产生产生变化的电场磁场变化的磁场电场激发?电磁场理论麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出了著名的电磁场理论（经典电磁场理论），指出变化电场和变化磁场形成了统一的电磁场，预言电磁场能以波动的形式在空间传播，称为电磁波；并得到电磁波在真空中传播的速度等于光速，从而断定光在本质上就是一种电磁波。
后来，赫兹用振荡电路产生了电磁波，使麦克斯韦的学说得到了实验证明，为电学和光学奠定了统一的基础。
因此，麦克斯韦的经典电磁场理论是人类对电磁规律的历史性总结，是19世纪物理学发展的最辉煌成就，是物理学发展史上一个重要的里程碑。
电磁波的诞生赫兹----德国物理学家赫兹对人类伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在，发现了光电效应。
1888年，成了近代科学史上的一座里程碑。
开创了无线电电子技术的新纪元。
赫兹用各种实验，证明了不仅电磁波的性质和光波相同，而且传播速度也相同，并可发生反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，即电磁波服从一般波动所具有的一切规律。
如果空间的电场或磁场变化是周期性的，我们用周期和频率来描述变化快慢。
电磁场变化过程中产生的电磁波的频率等于电磁场的变化频率；电磁波在传播中从一种介质进入另一种介质时，其频率不会发生改变，但其传播速度会发生改变。
电磁波的应用从1888年赫兹用实验证明了电磁波的存在，1895年俄国科学家波波夫发明了第一个无线电报系统。
1914年语音通信成为可能。
1920年商业无线电广播开始使用。
20世纪30年代发明了雷达。
40年代雷达和通讯得到飞速发展，自50年代第一颗人造卫星上天，卫星通讯事业得到迅猛发展。
如今电磁波已在通讯、遥感、空间控测、军事应用、科学研究等诸多方面得到广泛的应用。
无线电通信的起源1897 年：马可尼完成无线通信试验——电报发收两端距离为18 海里试验是在固定站与一艘拖船之间进行的20 世纪初：两次世界大战导致无线通信蓬勃发展步话机、对讲机等1941 年美陆军就开始装备步话机短波波段，电子管电磁波分类-按传输方式电磁波分类-按传输方式电磁波分类-按波长电磁波分类-按波长各波段电磁波特点长波通信：沿地面传播，衰减小、穿透能力强 中波通信：地波传播及夜晚电离层反射传播 短波通信：天波传播，适合远距离传输超短波通信：直线传播，视距通信，广播电视、移动通信微波通信：工作频带宽，长距离接力通信第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析传播途径①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波①建筑物反射波②绕射波③直射波④地面反射波第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析1.3 无线传播环境•问题：移动通信比较固定通信有那些特殊性呢?•多径无线传播无线路径是一个很复杂的传播媒介•手机发射功率有限手机的发射功率客观限制了蜂窝小区的服务范围手机电池寿命和对人体危害决定了发射功率大小•频率资源有限带宽一定信道编码等占用额外频率资源频率需要被重复利用==> 产生同频干扰•用户行为的不确定性第1讲无线电波传播原理• 1.1 电磁场与电磁波基础• 1.2 无线电波传播原理• 1.3 无线传播环境• 1.4 无线信道分析无线信道分析在移动通信研究中的意义无线通信系统的信道十分复杂：9地理环境的复杂性和多样性9用户移动的随机性9多径传播无线信道是制约移动通信质量的主要因素无线信道是研究各种技术的主要推动力量无线信道的建模对于整个移动通信系统仿真的正确性和可靠性有着举足轻重的意义1.4 无线信道分析•无线信道中的损耗一般分为三个层次：—大尺度（又称路径损耗）【path loss】—中等尺度（阴影衰落、慢衰落）【shadowing】—小尺度衰落（快衰落）【fast fading】无线信道分析场强平均值随距离增加而衰减（路径损耗，大尺度衰落）•电磁波在空间传播的损耗场强中值呈慢速变化（慢衰落，阴影衰落，中等尺度衰落）•由地形地貌导致场强瞬时值呈快速变化（快衰落，小尺度衰落）•多径效应——由移动体周围的局部散射体引起的多径传播，表现为快衰落•多普勒效应——由移动体的运动引起，多径条件下引起频谱展宽三种衰落区别•大尺度衰落主要是路径损耗，可用自由空间传播模型来近似；其特点是：慢变，信道在很长时间内可以认为是恒定的，而且衰落的幅度很小。
各波段电波传播方式和特点
一．电磁场基本性质：1．电场和磁场：静止电荷产生的场表现为对于带电体有力的作用，这种场称为电场。
不随时间变化的电场称为静电场。
运动电荷或电流产生的场表现为对于磁铁和载流导体有力的作用，这种物质称为磁场。
不随时间变化的磁场称为恒定磁场。
2. 电磁波及麦克斯韦方程：如果电荷及电流均随时间改变，它们产生的电场及磁场也是随时变化的，时变的电场与时变的磁场可以相互转化，两者不可分割，它们构成统一的时变电磁场。
时变电场与时变磁场之间的相互转化作用，在空间形成了电磁波。
静电场与恒定磁场相互无关、彼此独立，可以分别进行研究。
0c D B B E t D H J t ρ∇=⎧⎪∇=⎪⎪∂⎨∇⨯=-∂⎪⎪∂∇⨯=+⎪∂⎩cD E B H J E εμσ=⎧⎪=⎨⎪=⎩ 3. 物质属性 电磁场与电磁波虽然不能亲眼所见，但是客观存在的一种物质，因为它具有物质的 两种重要属性：能量和质量。
但电磁场与电磁波的质量极其微小，因此，通常仅研究电磁场与电磁波的能量特性。
电磁场与电磁波既然是一种物质，它的存在和传播无需依赖于任何媒质。
在没有物质存在的真空环境中，电磁场与电磁波的存在和传播会感到更加“自由”。
因此对于电磁场与电磁波来说，真空环境通常被称为“自由空间”。
当空间存在媒质时，在电磁场的作用下媒质中会发生极化与磁化现象，结果在媒质中又产生二次电场及磁场，从而改变了媒质中原先的场分布，这就是场与媒质的相互作用现象。
4. 历史的回顾与电磁场与波的应用公元前600年希腊人发现了摩擦后的琥珀能够吸引微小物体；公元前300年我国发现了磁石吸铁的现象；后来人们发现了地球磁场的存在。
1785年法国科学家库仑（1736－1806）通过实验创建了著名的库仑定律。
1820年丹麦人奥斯特（1777－1851）发现了电流产生的磁场。
同年法国科学家安培（1775－1836）计算了两个电流之间的作用力。
1831年英国科学家法拉第（1791－1867）发现电磁感应现象，创建了电磁感应定律，说明时变磁场可以产生时变电场。
无线电波的四种传播方式
无线电波的四种传播方式
无线电波的四种传播方式分别是：
1. 地面波传播：地面波是靠着大地反射和折射形成的，主要在短波和中波频段中使用。
地面波传播的优点是信号稳定，但距离有限，适用于局部通信。
2. 天波传播：天波是指从天空反射回来的无线电波，主要在短波和中波频段中使用。
天波传播的优点是传播距离较远，但受天气影响较大，信号容易受到干扰。
3. 散射波传播：散射波是指无线电波在物体表面散射后形成的波，主要在超短波和微波频段中使用。
散射波传播的优点是信号不易受到干扰，但传播距离较短。
4. 空间波传播：空间波是指直接从发射天线向接收天线发射的无线电波，主要在超短波和微波频段中使用。
空间波传播的优点是传播距离较远，但信号容易受到遮挡和衰减的影响。
李雄杰无线电练习题
李雄杰无线电练习题一、基础知识部分1. 无线电波的主要传播方式有哪些？2. 无线电波的波长、频率和传播速度之间的关系是什么？3. 简述无线电通信的基本原理。
4. 无线电信号调制的主要方法有哪些？5. 无线电接收机的组成部分及其各自功能是什么？二、无线电技术部分1. 什么是天线增益？如何计算天线增益？2. 简述无线电发射机的分类及其特点。
3. 无线电频率分配的原则是什么？4. 无线电信号传输过程中，如何减少信号衰减？5. 无线电干扰的来源有哪些？如何消除或减轻干扰？三、无线电法规与标准部分1. 我国的无线电管理法律法规主要包括哪些？2. 无线电频率使用许可的主要内容包括哪些？3. 无线电发射设备型号核准的主要流程是什么？4. 简述无线电频率占用费征收标准。
5. 无线电监测的主要任务和作用是什么？四、实际操作与应用部分1. 如何使用无线电测向仪进行无线电信号源定位？2. 如何调整无线电发射机的输出功率？3. 无线电接收机灵敏度测试的方法有哪些？4. 如何进行无线电通信系统的抗干扰能力测试？5. 无线电设备故障排查的一般步骤是什么？五、案例分析部分1. 某地区出现无线电干扰，分析可能的原因及解决措施。
2. 某无线电通信系统覆盖范围不足，提出改进方案。
3. 某无线电发射设备功率不稳定，分析可能的原因及解决办法。
4. 某无线电接收机在接收过程中出现杂音，如何排查和解决？5. 分析无线电频率资源在我国经济发展中的作用。
六、无线电通信系统设计部分1. 设计一个简单的无线电通信系统，列出所需设备和连接方式。
2. 如何根据通信需求选择合适的无线电频率？3. 描述无线电通信系统中天线布局的设计原则。
4. 无线电通信系统中的信号传输损耗如何计算？5. 简述无线电通信系统中的多址技术及其应用。
七、无线电安全与防护部分1. 无线电辐射对人体健康的影响有哪些？2. 无线电设备防雷措施主要包括哪些？3. 如何进行无线电设备的电磁兼容性测试？4. 无线电通信中的信息安全措施有哪些？5. 无线电通信系统在紧急情况下的应对策略是什么？八、无线电新技术与发展趋势部分1. 简述物联网技术在无线电通信中的应用。
电波传播
3.1 电波传播模式及衰落
3.1.7 抗衰落技术
1. 抗频率选择性衰落
抗频率选择性衰落的技术主要是自适应均衡技术。扩频技术 和正交频分复用（OFDM）技术等。
2. 抗瑞利衰落
抗瑞丽衰落主要采用分集技术。 （1）分集的概念 分集是指通过两条或两条以上的途径传输同一信息，只要不 同路径的信号是统计独立的，并且到达接收端后按一定规则适当 合并，就会大大减少衰落的影响，改善系统性能。 （2）分集合并的方式 采用分集技术接受下来的信号，按照一定的规则进行合并； 合并方式不同，分集效果也不同。分集技术采用的合并方式主要 有三种：选择合并；最大比合并；等增益合并。
图3-1 电波传输模式
3.1 电波传播模式及衰落
空间波是指在大气对流层中进行传播的电波传播模式。 地表面波是指沿地球表面传播的电波传播模式。 天波是利用电离层的折射、反射和散射作用进行的电波传播 模式。
2. 电波传播机制
电磁波在空间中的传播机制有多种，通常有：直射传播、反 射传播、绕射传播和散射传播。 （1）直射传播。直射传播又称视距离传播，是指视距范围内 无遮挡的传播。 （2）反射传播。当电磁波在传播路径中遇到某个物体表面， 且物体尺寸远大于电磁波自身波长λ 时，就会出现反射现象。 反射的影响主要表现为：物体表面可以把发射天线辐射信号 中的一部分能量反射到接受天线，与直射波信号进行矢量相加。
40 lg
d1、d2分别表示基站与移动台MS1、MS2相对的近距离和远距离。
d1
3.2 移动通信系统中的电波传播
1. 多普勒效应
当以一定速率运动的物体，例如飞机，发出了一个载波频率 f1，地面上的固定接收点收到的载波频率不会是f1，而是产生了一 个频移fd。物体运动的速率v不同，产生频移大小的程度也不同， 通常把这种现象称为多普勒效应。多普勒效应引起的附加频移称 为多普勒频移 v
各波段电波传播方式和特点
.一．电磁场根本性质：1．电场和磁场：静止电荷产生的场表现为对于带电体有力的作用，这种场称为电场。
不随时间变化的电场称为静电场。
运动电荷或电流产生的场表现为对于磁铁和载流导体有力的作用，这种物质称为磁场。
不随时间变化的磁场称为恒定磁场。
2. 电磁涉及麦克斯韦方程：如果电荷及电流均随时间改变，它们产生的电场及磁场也是随时变化的，时变的电场与时变的磁场可以相互转化，两者不可分割，它们构成统一的时变电磁场。
时变电场与时变磁场之间的相互转化作用，在空间形成了电磁波。
静电场与恒定磁场相互无关、彼此独立，可以分别进展研究。
0c D B B E t D H J t ρ∇=⎧⎪∇=⎪⎪∂⎨∇⨯=-∂⎪⎪∂∇⨯=+⎪∂⎩cD E B H J E εμσ=⎧⎪=⎨⎪=⎩ 3. 物质属性 电磁场与电磁波虽然不能亲眼所见，但是客观存在的一种物质，因为它具有物质的 两种重要属性：能量和质量。
但电磁场与电磁波的质量极其微小，因此，通常仅研究电磁场与电磁波的能量特性。
电磁场与电磁波既然是一种物质，它的存在和传播无需依赖于任何媒质。
在没有物质存在的真空环境中，电磁场与电磁波的存在和传播会感到更加“自由〞。
因此对于电磁场与电磁波来说，真空环境通常被称为“自由空间〞。
当空间存在媒质时，在电磁场的作用下媒质中会发生极化与磁化现象，结果在媒质中又产生二次电场及磁场，从而改变了媒质中原先的场分布，这就是场与媒质的相互作用现象。
4. 历史的回忆与电磁场与波的应用公元前600年希腊人发现了摩擦后的琥珀能够吸引微小物体；公元前300年我国发现了磁石吸铁的现象；后来人们发现了地球磁场的存在。
1785年法国科学家库仑〔1736－1806〕通过实验创立了著名的库仑定律。
1820年丹麦人奥斯特〔1777－1851〕发现了电流产生的磁场。
同年法国科学家安培〔1775－1836〕计算了两个电流之间的作用力。
1831年英国科学家法拉第〔1791－1867〕发现电磁感应现象，创立了电磁感应定律，说明时变磁场可以产生时变电场。
电波的传递方式
电波的传递方式
电波是一种电磁波，是由变化的电场和磁场相互作用而产生的。
它在空间中传播，可以携带信息，并且在现代通讯中起着非常重要的作用。
电波的传递方式可以通过以下几种方式来实现。
首先，电波可以通过空间传播的方式进行传递。
这种传播方式是指电波在空间中自由传播，不受任何导体或介质的限制。
在空间传播中，电波的传播速度非常快，可以达到光速。
这种传播方式适用于广播、卫星通信等领域，可以实现远距离的信息传递。
其次，电波还可以通过导体传播的方式进行传递。
这种传播方式是指电波沿着导体表面或内部传播，通过导体中的自由电子来传输能量。
在导体传播中，电波的衰减较小，适用于一些需要穿墙传输的通信系统。
此外，电波还可以通过地面波和空间波的方式进行传递。
地面波是指沿着地球表面传播的电波，适用于中短距离通信；空间波是指直射到地球大气层以上并沿大气层辐射的电波，适用于远距离通信。
除了以上几种传递方式外，电波还可以通过反射、折射和散射等方式进行传递。
通过这些方式，电波可以在不同的环境中进行传播，并且可以实现多径传播，提高通信的可靠性和稳定性。
总的来说，电波的传递方式多种多样，可以根据不同的需求和环境来选择合适的传输方式。
随着科技的发展和进步，电波的传输方式也在不断地进行创新和改进，为人们的生活和工作带来了便利和效率。
无线电波的传播途径
第一章卫星电视广播系统概述
1.1.1无线电波
1.1.2 无线电波的极化方式
电磁波是一种横波，其“电场矢量”、“磁场强度矢量”和“波的传播方向”三者之间“两两互相垂直”。
常用“电场强度矢量”的变化来代表电磁波的变化。
其中“电场强度矢量”的方向具有确定的规律，这种现象成为电磁波的极化。
线极化波：电磁波在空间传播时，如果电场矢量的空间轨迹为一条直线，始终在一个平面内传播，则称为线极化波。
圆极化波：若电场矢量在空间的轨迹为一个圆，即电场矢量围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称为圆极化波。
1.1.3 无线电波的传播途径
无线电波的传播途径有地面传播、电离层传播、空间传播、对流层传播和外球层传播五。
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电波主要传播方式2008-06-05 11:25:45 作者：不详电波传输不依靠电线，也不象声波那样，必须依靠空气媒介帮它传播，有些电波能够在地球表面传播，有些波能够在空间直线传播，也能够从大气层上空反射传播，有些波甚至能穿透大气层，飞向遥远的宇宙空间。
任何一种无线电信号传输系统均由发信部分、收信部分和传输媒质三部分组成。
传输无线电信号的媒质主要有地表、对流层和电离层等，这些媒质的电特性对不同波段的无线电波的传播有着不同的影响。
根据媒质及不同媒质分界面对电波传播产生的主要影响，可将电波传播方式分成下列几种：地表传播对有些电波来说，地球本身就是一个障碍物。
当接收天线距离发射天线较远时，地面就象拱形大桥将两者隔开。
那些走直线的电波就过不去了。
只有某些电波能够沿着地球拱起的部分传播出去，这种沿着地球表面传播的电波就叫地波，也叫表面波。
地面波传播无线电波沿着地球表面的传播方式，称为地面波传播。
其特点是信号比较稳定，但电波频率愈高，地面波随距离的增加衰减愈快。
因此，这种传播方式主要适用于长波和中波波段。
天波传播声音碰到墙壁或高山就会反射回来形成回声，光线射到镜面上也会反射。
无线电波也能够反射。
在大气层中，从几十公里至几百公里的高空有几层“电离层”形成了一种天然的反射体，就象一只悬空的金属盖，电波射到“电离层’就会被反射回来，走这一途径的电波就称为天波或反射波。
在电波中，主要是短波具有这种特性。
电离层是怎样形成的呢？原来，有些气层受到阳光照射，就会产生电离。
太阳表面温度大约有6000℃，它辐射出来的电磁波包含很宽的频带。
其中紫外线部分会对大气层上空气体产生电离作用，这是形成电离层的主要原因。
电离层一方面反射电波，另一方面也要吸收电波。
电离层对电波的反射和吸收与频率(波长)有关。
频率越高，吸收越少，频率越低，吸收越多。
所以，短波的天波可以用作远距离通讯。
此外，反射和吸收与白天还是黑夜也有关。
白天，电离层可把中波几乎全部吸收掉，收音机只能收听当地的电台，而夜里却能收到远距离的电台。
对于短波，电离层吸收得较少，所以短波收音机不论白天黑夜都能收到远距离的电台。
不过，电离层是变动的，反射的天波时强时弱，所以，从收音机听到的声音忽大忽小，并不稳定。
视距传播、散射传播及波导模传播视距传播是指：若收、发天线离地面的高度远大于波长，电波直接从发信天线传到收信地点(有时有地面反射波)。
这种传播方式仅限于视线距离以内。
目前广泛使用的超短波通信和卫星通信的电波传播均属这种传播方式。
散射传播是利用对流层或电离层中介质的不均匀性或流星通过大气时的电离余迹对电磁波的散射作用来实现超视矩传播。
这种传播方式主要用于超短波和微波远距离通信。
超短波的传播特性比较特殊，它既不能绕射，也不能被电离层反射，而只能以直线传播。
以直线传播的波就叫做空间波或直接波。
由于空间波不会拐弯，因此它的传播距离就受到限制。
发射天线架得越高，空间波传得越远。
所以电视发射天线和电视接收天线应尽量架得高一些。
尽管如此，传播距离仍受到地球拱形表面的阻挡，实际只有50km左右。
超短波不能被电离层反射，但它能穿透电离层，所以在地球的上空就无阻隔可言，这样，我们就可以利用空间波与发射到遥远太空去的宇宙飞船、人造卫星等取得联系。
此外，卫星中继通讯，卫星电视转播等也主要是利用天波传输途径。
波导模传播电波是指：在电离层下缘和地面所组成的同心球壳形波导内的传播。
长波、超长波或极长波利用这种传播方式能以较小的衰减进行远距离通信。
在实际通信中往往是取以上五种传播方式中的一种作为主要的传播途径，但也有几种传播方式并存来传播无线电波的。
一般情况下都是根据使用波段的特点，利用天线的方向性来限定一种主要的传播方式。
业余波段的划分和怎样利用不同的业务波段1、160米波段（1.8~2.0MHz）这是一个属于中波(MF)波段的业务频段。
应该记住，业务无线电通信的前辈们就是从这些低频率开始为人类作出巨大贡献的。
这个波段的电波以地波传播为主。
一般来说，地波传播的最大距离只有250公里，所以在太阳黑子活动的一般年份，这个频段只能用于本地、附近地区间的通信。
但大量实践证明，在冬季黎明前的一两个小时内，在太阳落山前的一小时内，它有可能传播到几千公里以外的地方。
所以，国际上在每年的一、二月份都要为160米波段专门组织比赛，让热衷于这个波段通信的爱好者得以大显身手。
各国对这个波段的划分使用存在一些差别，如中国、美国、英国都是1.8~2.0MHz，澳大利亚是1.8~1.860MHz，而新西兰则分为1.803~1.813、1.875~1.900MHz两段。
所以我们常需要“异频工作”方式来弥补各国规定上的不同，比如我们要和澳大利亚联络，就可在高手1.860MHz的频率上发射，而在低于1.860MHz的频道上收听。
2、80米波段（3.5~3.9MHz）这是属于HF段中频率最低的业余频段，也是一个最有利于初学者以较低的成本自制收发信设备的频段。
和160米波段一样，它一般也是靠地波传播，晚上（一般要到零点以后）和邻近国家的联络比较有保障。
在太阳黑子活动相对平静的年份，晚上DX的效果相当不错，白天由于电离层的反射有时也能达到300公里远的地方。
应该了解，3.75MHz是国际规定的慢扫描电视（SSTV）信道。
80米波段和160米波段在夏季都会受到几百公里之内雷电干扰以及非业务电台的干扰。
3、40米波段（7.0~7.1MHz）这是一个专用的业务波段。
在太阳黑子活动水平较低的年份，白天这个波段可以很好地用做省内或邻相互间联络。
到了太阳黑子活动高峰年，就有可能只能和本地电台联络。
晚上或是傍晚和清晨，在这个波段上可以联络到世界各地的电台。
各个国家对这个波段的规定也有所不同，比如美国可使用7.0~7.3MHz的范围，其中7.15~7.3MHz可以用话工作，而处于第三区的我国只能用7.0~7.1MHz，因此有时会要求在联系中使用异频工作的方式。
4、20米波段（14.0~14.35MHz）这是爱好者使用最多的“黄金”频段之一许多国家规定有了高等级执照才能在这个频段上工作。
无论是白天还是晚上，甚至在太阳黑子活动的高峰期，也还能够用这个波段和世界各地联络。
和前面介绍的波段不同，这个波段开始出现“越距现象”了。
即出现了一个地波传播到达不了，而天波一次单跳又超越了过去的电波无法到达的“寂静区”。
这是天波传播的一个特有的现象。
受越距现象影响的主要是省内或邻近省电台之间的联络，比如北京和天津等地，南京和镇江、苏州、上海等地在多数情况下都不能用20米波段进行联络。
但由于电离层是在不断变化之中，所以寂静区的范围不是固定不变的。
5、15米波段（21.0~21.45MHz）这是一个最热闹的波段，世界范围内大量的新手也都活跃在这个频段里。
在太阳黑子活动的低潮期，15米波段可以很好地用于远程通信，即使在太阳黑子活动的高峰期，它也是比较可靠的。
而且，它常与20米波段相辅相成，比如在20米波段上与欧美联络不好了，这时它却变得好起来了。
15米波段的越距现象更加明显，尤其是在隆冬和盛夏季节，听本省或国内电台是很困难的。
这个波段上有很多小功率电台活动。
如日本在21.210~21.440MHz中分配了24个频道专门供给5瓦以下的小功率电台使用。
6、10米波段（28.0~29.7MHz）这是一个理想的低功率远距离通信波段，甚至在太阳黑子活动的高峰期也是如此。
当这个频段开通时（即传播情况比较好时）能达到像打电话那样的通信效果。
由于频率比较高，晚上电离层较小的密度已不能对其形成反射，所以这个频段的远程通信只能在白天。
10米波段的天线设备是整个短波中尺寸最小的，而传播过程中的绕射能力又比超短波的强，所以许多爱好者在中、近距离上用这个波段进行移动通信。
在10米波段上，28.0~28.2MHz一般用于电报，28.2~28.25MHz是世界范围的10米波段业务无线电信标台（BEACON），28.25MHz以上一般用于话，而29.4~29.5MHz是业余卫生通信用的频率。
7、6米波段（50~54MHz）6米波段属于VHF（甚高频）频段，其传播方式接近于光波，在视距范围内能保证可靠的通信许多国家建有爱好者共用的6米波段自动中转系统，如澳大利亚，爱好者利用它可以用手持式对讲机进行环澳洲通信。
在大量的通信试验中人们发现，6米波也可以进行远距离通信。
比如，我国苏州市的爱好者就在这个波段上，同澳大利亚等几十个国家的业务电台联络过；又比如，澳大利亚爱好者经常能在当地收到我国江苏电视台一频道的信号（48.5~56.5MHz）。
这是怎么回事呢？这是国为在大气层底部的对流层中，各种气候现象产生了许多冷热气团的环流，而大气层上部的同温层却不受其影响。
这种大气物理特性的不均匀改变了甚高频电波的方向，使其尚着对流层和同温层之间的“夹层”传向远方。
这种现象也被称为“大气波导”。
在微波波段，电磁波的传输往往要用一种叫“波导管”的器件。
这种金属管子内壁光亮如镜，电磁波在里面由管壁边疆反射跳跃前进。
这和我们所说的“对流层传播”十分相似。
当然，这种被称为“对流层传播”的现象是受气象影响的，因而每次的持续时间不会很长。
现代科学证明，在电离层E层的底部会出现一些电子密度不均匀的区域，对于频率为40至60MHz 的无线电波有较好的散射作用。
它有作用距离达1000至2200千米，有衰落现象，但不受电离层骚扰影响。
现代科学还证明，每昼夜有数以千亿计的流星进入大气层。
这些流星在80至120千米的高空烧毁，形成一条细而长的电离子气体柱并迅速扩散。
这对于工作频率为20至100MHz的无线电波来讲，也是一个良好的散射媒体。
而且由于这种“流星余迹”的散射点高，作用距离可达2000千米以上。
多么诱人的DX传播条件！让我们一起努力实践早日分享这些科学成果吧。
8.、2米波段（144~148MHz）这也是属于甚高频的波段，其传播更领带于直接波了。
爱好者主要用这个波段进行本地区内的通信许多国家在这个波段上建有一种叫“REPEATER”的自动差转系统，爱好者用手持机通过它的差转可进行远距离通信。
我国的BY1PK曾经利用这种装置，再通过国际长途转接，成功地进行过长城——BY1PK（北京天坛公园附近）——美国之间手持对讲机和手持对讲机的联络试验。
2米波段和6米波段一样，也有着“不可思议”的近7000公里的远距离联络记录。
气候造成的空气团块或不同的气温层形成了“对流层传播”，而突发性E层也为2米波段远距离传播创造了条件。
和6米波段相比，这个波段的对流层传播受气候变化影响更大，而利用突发性E层的可能性也更大一些。
2米波段是业务爱好者进行各种空间通信试验的常用波段：业务卫生的下行频率用的是这个频段，145.810和145.990MHz就是业务卫星“奥斯卡10号”的信标发射频率；利用月球反向进行通信的“EME”试验也有在2米波段上进行的，等等。