第11章 视距传播
第11章 视距传播
H0.3
GHz
H3.0
||
) / (°
40 50 60 70 80 90
100 80 60 40 20 0
0
10
20
30
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
/ (° )
(a )
海水的反射系数
/ (° )
第11章
视距传播
视距传播：收发天线在视线距离内，电波直接从 发射点传到接收点的传播方式。
视距传播可分为三类：
地—地：中继通信、广播电视、移动通信 地—空：地面-飞机、地面-卫星 空—空：飞机间、宇宙飞行器间 地面及对流层大气对视距传播有一定的影响。
11.1
地面对视距传播的影响
1. 光滑平面地条件下视距传播场强的计算
e j
对于水平极化波
sin ( r j 60 ) cos
2
sin ( r j 60 ) cos
2
(11―1―3a)
对于垂直极化波
V
( r j 60 )sin ( r j 60 ) cos
A H2 C y0 1 B
H1
d
x
A′
地面上的有效反射区
该椭圆（有效反射区）的中心位置C的坐标为
x01 0 d d 2 H1 ( H1 H 2 ) y01 2 d ( H H )2 1 2
长轴在y方向，短轴在x方向。长轴的长度为
(11―1―6)
1 2 2
r AOB 2h sin
无线电传播的基本方式
无线电传播的基本方式电波传播是研究由辐射源所辐射的无线电波通过自然条件下的媒质到达接收天线的传播特性和规律。
电波传播的基本方式有以下几种：一、表面波传播地面上的天线沿地面辐射的电波，沿地面向远处传播。
表面波传播又称为地表面波传播、地波传播，主要用于超长波，长波，中波和短波波段。
表面波其辐射电波只要是沿着地表传播，随着传播距离的增大，电波强度逐渐减弱。
由于水平极化的表面波衰减较大，因此表面波的主要极化形式是垂直极化。
地表的电参数与形状是影响地波传播的主要因素。
地波在向前传播的过程中有部分能量传入地下，随着传播距离的增大，电波将逐渐减弱，这里除了因扩散引起的自然衰减外，还有大地的吸收衰减，大地的吸收衰减跟大地的电参数和电波的波长有关。
地波传播过程中存在波前倾斜的现象，在接收垂直单极天线发射的地波时，为了有效地接收各场分量，应采用相适应的天线极化形式。
在地面上适宜用垂直极化天线，地下适宜采用埋地天线，水下适宜采用漂浮的水平极化天线。
大地的电导率越大，电磁波波长越长，地波传播的衰减就越小。
同时，因为大地是一种稳定的媒质，不受气候，地磁，太阳辐射等因素影响，所以地波传播是非常稳定的。
电磁波的频率越低，传播损耗越小，短波频段利用地波进行近距离通信的频率约为1.6MHz~5MHz。
地波的衰减随频率的升高而增大，所以即使用1000W的发射机，地波传播距离也仅为100KM左右，所以这种传播形式不宜用作无线电广播或者远距离通信。
此外，传播距离还和传播路径上的媒质的电参数密切相关，沿海面传播的距离远远超过沿陆地传播的距离。
二、视距传播发射天线和接收天线限于在互相“看得见”的视距内的直射线传播称为视距传播。
地面通信，卫星通信以及雷达都是这种传播形式。
视距传播又称为直线波传播，主要用于超短波和微波波段的电波传播。
视距传播主要指在超短波和微波波段，收发天线远离地面处于相互能“看得见”的距离内，电波直接从发射天线传播到接收处的一种传播形式。
第6讲 视距传播(2)
EMW Propagation Engineering 18/42
内容安排
School of Electronic Engineering
低空大气层对电波传播的影响 超短波传播
EMW Propagation Engineering 19/42
超短波传播
超短波频率范围为30~300 MHz。电波传播主要是视 距传播方式，相对微波而言，超短波受低空大气层不均匀 性的影响、以及自然现象中云、雾、雨等引起的噪声以及 对电波的吸收也较小。因此可主要考虑地面对超短波的影 响，主要表现在 ①地面凸起使电波直射波的传播距离受限于视线距离 以内，讨论传播特性时，须分视距内、外两种情况 ②地面反射波是从凸起的地表反射，因此须考虑球形 地面对电波的扩散作用 ③超短波的低频端，电波具有一定的绕射能力，可利 用山峰绕射形成山地传播，须考虑绕射损耗 光滑地面上的亮区场 视距传播中的亮区（d≤0.7dv）接收点场强主要是直 射波E1和地面反射波E2的合成场。因d>>h，电波掠射至 EMW Propagation Engineering 20/42 地面，可作如下近似
School of Electronic Engineering
EMW Propagation Engineering
第六讲 视距传播（2）
2016, April. 13
内容安排
School of Electronic Engineering
低空大气层对电波传播的影响 超短波传播
EMW Propagation Engineering 2/42
Df 1 2d12 d 2 1 KR0dh1 1
2 2d1d 2 1 KR0dh2
d12 h1 h1 2 R0
电波传播理论复习资料（整理后）
第一章绪论1.掌握正常的和反常的两种类型传播模式的基本概念；正常的传播机制总是存在，如图1.1所示：反常的传播机制偶然存在，如图1.2所示：2.掌握超短波和微波的主要传播效应。
1、晴空条件下的视距传播——在晴朗天气的情况下，当传播路径两端点之间没有障碍阻挡或者障碍阻挡可以忽略时，超短波和微波按照视距传播。
【视距传播不仅仅是自由空间的传播（即空间扩散损耗）；还要计及大气气体对无线电波的吸收损耗（水汽和氧气对电波的吸收损耗）。
晴空大气中，还存在许多其他复杂的重要的视距传播现象（晴空大气中的层结以及湍流不均匀体对无线电波的反射、折射、多径传播、散射、散焦和聚焦效应等等）。
）】2、绕射传播——当传播路径两端点之间的传播余隙小于第一费涅尔半径时，即波传播的空间受到地面地物某种程度的阻挡时，就会产生绕射损耗。
【对于非视距和超视距传播的情况，绕射损耗可以是很严重的。
绕射损耗的大小与频率、余隙、障碍的位置和形状等因素有关。
为了计算因地面地物障碍阻挡引起的对无线电波的绕射损耗，首先必须制作准确的电路地形剖面图，定义和计算相关的几何参数。
在出现负折射的情况下，绕射损耗尤其严重；在超折射条件下绕射损耗则变小。
所以，当气象条件不稳定时，容易出现绕射衰落。
】3、地形、地物的散射和反射4、雨、水凝体和沙尘对电波的散射和衰减5、多径传播和聚焦效应：【多径传播——大气层结的反射和折射以及地面地物的反射和散射使得在接收点所接收到的信号是多条射线合成的总效果。
这些多径射线具有各自不同的相位和幅度，所以多径射线的合成是向量的合成。
并且由于各条射线幅度和相位的随机变化，最终产生所谓的多径衰落现象，这是对无线电通信的质量水平具有非常重要的影响。
聚焦效应——当射线在对流层中传播时，由于大气折射指数的不均匀性会产生聚焦和散焦效应。
聚焦会使信号大大增强，相反散焦会使信号减弱。
聚焦、散焦何时出现和强度如何均与气象条件有关，而气象变化也是随机的。
《视距传播》课件
欢迎参加本次《视距传播》PPT课件，让我们一起探索视距传播的奥秘和应用， 了解它在各个领域中的重要性和发展前景。
什么是视距传播
视距传播是指通过大气层中的光线传播，在可信号在 大气层中的传输过程。
视距传播的表现形式
视距传播可以表现为可见光 的传播、声音的传输等。
总结
视距传播在各个领域中具有重要性，了解视距传播的原理和应用有助于我们更好地理解信息传播和通信技术。
视距传播的重要性
视距传播是信息传播和通信中不可或缺的一环。
视距传播的发展前景
随着科学技术的不断发展，视距传播将继续发 挥重要作用。
视距传播的局限性
视距传播受到大气层的波动和湍流、地形等因素的影响，同时还受到人为干扰的限制。
1 大气层的波动和湍流
大气层中的波动和湍流会 引起光线的扭曲和散射， 影响传播质量。
2 地形等因素的影响
地形的障碍会影响光线的 传播路径和信号的传输距 离。
3 人为干扰的限制
人为干扰，例如建筑物、 电磁干扰等，可能对视距 传播造成干扰和限制。
视距传播的原理
视距传播的原理包括空气的 折射作用和大气层的结构与 特点。
视距传播的影响因素
视距传播受到多种因素的影响，其中包括大气层中气温和湿度的分布，地形、海拔、地面温度等因素。
大气层中气温和湿度的分布
大气层中的气温和湿度变化会影响光线的传播和信 号的传输。
地形、海拔、地面温度等因素
地形、海拔和地面温度等因素会影响光线的折射和 信号的传播。
视距传播的应用
视距传播在电视、广播等传媒的传播、无线电通讯的传输和雷达技术中有广泛的应用。
1
电视、广播等传媒的传播
视距传播是电视、广播等传媒将信息传递给观众和听众的重要方式。
微波技术与天线-考试重点复习归纳
第一章1.均匀传输线（规则导波系统）：截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统。
2.均匀传输线方程， 也称电报方程。
3.无色散波：对均匀无耗传输线, 由于β与ω成线性关系, 所以导行波的相速v p 与频率无关, 称为无色散波。
色散特性：当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速v p 与频率ω有关,这就称为色散特性。
11010010110cos()sin()tan()()tan()cos()sin()in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z j z Z ββββββ++==++2p v f πλβ===/2处的阻抗相同, 称为λ/2重复性z1 终端负载221021101()j z j zj zj zZ Z A e z e e Z Z A eββββ----Γ===Γ+ 1101110j Z Z e Z Z φ-Γ==Γ+ 终端反射系数 均匀无耗传输线上, 任意点反射系数Γ(z)大小均相等,沿线只有相位按周期变化, 其周期为λ/2, 即反射系数也具有λ/2重复性4.00()()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+ 0()1()()()1()in U z Z Z Z Z I z Z +Γ==-Γ111ρρ-Γ=+ 1111/1/1Γ-Γ+=-+=+-+-U U U U ρ电压驻波比 其倒数称为行波系数, 用K 表示5.行波状态就是无反射的传输状态, 此时反射系数Γl =0, 负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即Z l =Z 0, 称此时的负载为匹配负载。
综上所述, 对无耗传输线的行波状态有以下结论: ① 沿线电压和电流振幅不变, 驻波比ρ=1;② 电压和电流在任意点上都同相; ③ 传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗6终端负载短路：负载阻抗Z l =0, Γl =-1, ρ→∞, 传输线上任意点z 处的反射系数为Γ(z)=-e-j2βz此时传输线上任意一点z 处的输入阻抗为0()tan in Z Z jZ z β=① 沿线各点电压和电流振幅按余弦变化, 电压和电流相位差 90°, 功率为无功功率, 即无能量传输; ② 在z=n λ/2(n=0, 1, 2, …)处电压为零, 电流的振幅值最大且等于2|A 1|/Z 0, 称这些位置为电压波节点；在z=(2n+1)λ/4 (n=0, 1, 2, …)处电压的振幅值最大且等于2|A 1|, 而电流为零, 称这些位置为电压波腹点。
电波主要传播方式
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。
精品文档-天线与电波传播(第二版)(宋铮)-第10章
第10章 电波传播的基础知识
于是考虑到馈线及分路系统一端损耗后，该电道的总传输 损耗L
L=L0+LF-Gr-GL+2×3.6 =138.46-20 lg0.7-
(6) 高频： 用于远距离通信广播，超视距天波及地波雷 达，超视距地-
(7) 米波： 用于语音广播，移动(包括卫星移动)通信， 接力(~50 km跳距)通信，航空导航信标，以及容易实现具有较
第10章 电波传播的基础知识
(8) 分米波： 用于电视广播，飞机导航、 着陆，警戒雷 达，卫星导航，卫星跟踪、数传及指令网，蜂窝无线电通信
E4
E5 2
E5 2
E6
E7 2
(10-3-4) 仔细观察上式，如果总带数足够大，利用式(10-3-2)的
结论，可以认为
E E1 2
(10-3-5)
第10章 电波传播的基础知识 令第一菲涅尔区的半径为F1，则当各参数如图10-3-2所示
(10-3-6)
F12 d12
F12
d
2 2
d
2
通常d1F1, d2F1
第10章 电波传播的基础知识 图10-1-3 视距传播
第10章 电波传播的基础知识 图 10-1-4 散射传播
第10章 电波传播的基础知识 10.2
如图10-2-1所示，有一天线置于自由空间A处，其辐射功 率为Pr，方向系数为D，在最大辐射方向上距离为r的点M处产生
(10-2-1)
《数字微波通信》试题
《数字微波通信》试题字长签组评考签员评考字间时试考号证考准名姓生考位单答案：点对点理论卷12.根据基带信号形式的不同，微波接力通信系统可分为通信系统与数字微波接力通信系统。
答案：模拟微波接力13.微波通信系统中的转换存有波道转换和两种方式。
一、填空题（每空2分后，共30题）答案：机组切换1.微波接力赛通信就是利用微波以接力赛东站的接力赛方式同时实现的远距离微波通信。
14.按照传播衰败对信号的影响分类，存有元显恭衰败和答案：视距传播答案：频率选择性衰落（色散衰落）2.数字微波同步技术主要包含位同步、时隙同步及。
15.刃型障碍物的尖锋落到通话两端的连线上时衍射损耗为db答案：帧同步答案：63.有源微波接力赛东站就是指具备补偿发送信号的传输损耗和杂讯，并顺利完成频率切换和功能的16.余隙标准中k值标准值和最小值通常挑和。
接力赛东站。
答案：4/3和2/3答案：路由改向17．当系统已连续发生秒的ses时，该时段归为不容用时间。
4.无源微波接力赛东站就是指以金属反射板、衍射栅网或以两个背对背微波天线轻易连结的方式，去改为答案：10变方向的接力站。
18.微波的频段范围为300mhz到ghz答案：波束传播答案：3005.微波站是指地面微波接力系统中的或接力站。
19.微波信号按传播范围分为近区场、菲涅耳区场、。
答案：终端站答案：离区场6.微波分路站是指既有落地话路又有话路的接力站，它除具有终端站的部分特点外，对20.按照电波传播机理划分，传播现象分为：自由空间传播，折射，，和散射微波链路有两个以上的通信方向。
答案：绕射反射答案：桥接21．自由空间的损耗公式。
7.微波收信机可用于将携有基带信号的射频信号转变为具有基带电平的基带信号。
答案：公式为：ls=92.4+20lg(d)+20lg(f)答案：标称式中，ls=自由空间损耗，db8.演示微波通信的调制模拟信号设备就是指以频分F83E43Se多路电话信号对载波展开频率调制和从调频信号f=频率，ghz中多路电话信号的设备。
超视距传播
在对流层中经常出现不同高度的云层，在云层的边际和冷暖空气的交界面上，由于温度、湿度以及压力的急 剧变化，折射指数的变化比较剧烈，从而形成一种锐变层。非相干反射理论认为，这类不规则层对电波的非相干 部分反射，就是电波超视距对流层传播的起因。
稳定层相干理论认为，电波超视距传播起因于介电常数随高度变化而呈较稳定的非线性分布。
超视距雷达按电磁波传播方式不同，可分为天波超视距雷达和地波超视距雷达两类。前者利用电离层折射， 后者利用地球表面绕射。
谢谢观看
超微波超视距传播主要有两种方式 ：一是对流层散射，适用频率 100MHz ~10GHz，传输损耗大，可以连续 稳定地进行超视距传播；二是大气波导，主要影响大约 1GHz以上频率的信号，与大气折射率梯度分布有关，只 有在特定的气象条件下才会出现。超微波的超视距传播拓展了信号探测的范围，可以及早发现雷达、通信等电子 设备活动状况，具有重要的应用价两点间的直达距离
目录
01 系统介绍
03 超视距雷达
02 超微波
超视距传播是指电磁波实际的传播距离超过两点间的直达距离。电波通过发射天线向空中辐射,受到空中传播 媒质的反射或散射会造成电波的超视距传播。电波的超视距传播是在一定的条件下出现的，具有随机性强、衰落 现象严重、传播距离远等特点，但其发生与否是可以预测的。
系统介绍
电波（电磁波）按波长从大到小的顺序分为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线。
电子对抗系统，特别是各类侦察、干扰设备的性能和所处的电波传播环境具有密切的。由于各种媒质的电性 能差异很大，其收发通道传输机制涉及到电波的吸收、折射、反射、散射、绕射、导引、谐振、多径干涉和多普 勒频移等一系列物理过程。这些过程造成了对电波传播的衰减、衰落、极化偏移和时频畸变等对通信不利的影响； 另一方面，也产生了使电波实现超视距传播的条件，使我们能够在这种情况下远距离的侦察敌方地面和空中的雷 达、通信电磁信号。
超视距传播原理
超视距传播原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：超视距传播原理是一种在大气中传播信息的方式，通常被用于无线通信和雷达系统中。
在这种传播方式中，信号通过大气层的折射和衍射来实现远距离传输，因此可以实现超过直射距离的通讯和探测。
本文将深入探讨超视距传播的原理、特点和应用。
一、超视距传播的原理超视距传播依赖于大气中的折射和衍射现象。
在大气中，信号的传输会受到大气密度、温度、湿度等环境因素的影响，导致信号路径的曲折和扭曲。
当信号通过大气层时，会根据不同的大气条件而发生弯曲，从而实现超视距传输。
大气中的折射是超视距传播的重要原理之一。
折射是指光线在两种介质之间传播时由于介质密度的差异而产生的偏离现象。
当信号穿过大气层时，由于大气密度的不均匀性，信号的传播路径会发生折射，使得信号可以传播到距离很远的地方。
大气中的衍射现象也对超视距传播起着关键性作用。
衍射是指光波或声波遇到障碍物时，沿着障碍物边缘弯曲传播的现象。
在大气中，信号会受到地形、建筑物等障碍的影响，导致信号路径发生衍射，从而实现超视距传播。
1. 高弯曲性：超视距传播可以实现信号路径的高度曲折和扭曲，使得信号可以传播到遥远的地方。
这种高弯曲性使得超视距传播在无线通信和雷达系统中具有重要的应用价值。
2. 大气环境的影响：大气条件对超视距传播有着重要的影响。
大气密度、温度、湿度等因素会影响信号的传播路径和速度，从而影响超视距传播的效果。
3. 抗干扰性强：超视距传播具有较强的抗干扰性能。
由于信号路径发生曲折和扭曲，使得信号可以避开障碍物和干扰源，保证通讯和探测的可靠性。
4. 能耗低廉：相比于直射传播，超视距传播通常需要较低的功率，从而节省能源成本。
这使得超视距传播在远距离通信和雷达系统中具有显著的经济优势。
1. 无线通信：超视距传播被广泛应用于无线通信系统中。
通过利用大气折射和衍射现象，可以实现远距离的信号传输，包括激光通信、微波通信等。
2. 雷达探测：超视距传播也被用于雷达系统中。
超视距传播原理
超视距传播原理
超视距传播是一种指在通信系统中，信号传输的距离超过了人眼可视范围的现象。
它主要应用于无线电通信、雷达、卫星通信等领域，可以有效地扩展通信距离和提高通信质量。
超视距传播的原理主要涉及两个方面：空间波束传输和大气折射。
首先，空间波束传输是指通过发射器将无线电波束成一个窄束，使得波束在传输过程中的辐射能量集中在一个相对较小的角度范围内。
由于波束的方向性较强，可以减小信号在传输过程中的衰减和散射，从而实现远距离传播。
其次，大气折射是指由于大气密度的变化，导致电磁波传播过程中发生折射现象。
在地球的大气层中，空气密度会随着高度的变化而变化，导致电磁波传播路径的曲线。
当信号从地面向上传播时，由于大气折射的作用，信号可以被折射到地面之外的较远处，实现超视距传播。
此外，超视距传播还受到地形、大气状况、频率和信号功率等因素的影响。
地形因素会影响信号的传播路径和传播衰减，如山脉和建筑物可能会阻挡信号的传播。
大气状况因素指的是大气层中湿度、温度和压力等环境参数的变化，会导致信号速度和传播路径的变化。
频率和信号功率决定了信号在传播过程中的衰减和传输质量，因此需要根据实际情况选择合适的频率和适当增加信号功率。
总之，超视距传播的原理主要包括空间波束传输和大气折射。
通过合理设计和优化信号传输路径、选择合适的频率和信号功率，并考虑到各种环境因素的影响，可以有效地实现超视距传播，扩展通信距离和提高通信质量。
天线与电波传播
天线与电波传播天线部分：引言天线是一种用来发射或接收电磁波的器件，是任何无线电系统中的基本组成部分。
换句话说，发射天线将传输线中的导行电磁波转换为“自由空间”波，接收天线则与此相反。
于是信息可以在不同地点之间不通过任何连接设备传输，可用来传输信息的电磁波频率构成了电磁波谱。
人类最大的自然资源之一就是电磁波谱，而天线在利用这种资源的过程中发挥了重要的作用。
第一讲：传输线基础知识在通信系统中，传输线(馈线)是连接发射机与发射天线或接收机与接收天线的器件。
为了更好的了解天线的性能与参数，首先简单介绍有关传输线的基础知识。
传输线根据频率的使用范围区分有两种类型：1、低频传输线；2、微波传输线。
这里重点介绍微波传输线中无耗传输线的基础知识，主要包括反映传输线任一点特性的参量：反射系数Γ、阻抗Z 和驻波比ρ。
一、反射系数Γ这里定义传输线上任一点处的电压反射系数为()()''''''''2()()()00j z j z j zl U z z U z U z e Uzee βββ-+--+-Γ=====Γ (1)由上式可以看出，反射系数的模是无耗传输线系统的不变量，即 ()'l z Γ=Γ (2) 此外，反射系数呈周期性，即()()''/2g z m z λΓ+=Γ (3) 二、阻抗Z这里定义传输线上任一点处的阻抗为 ()()()'''U z Z z I z =(4)经过一系列的推导，得出阻抗的最终表达式()''00'0tan tan l l Z jZ z Z z Z Z jZ zββ+=+ (5) 三、驻波比ρ(VSWR)这里定义传输线上任一点处的驻波比为 ()()'max 'minU z U zρ=(6)经过一系列的推导，得出阻抗的最终表达式 11l lρ+Γ=-Γ (7)此外，这里还给出反射系数与阻抗的关系表达式()()()()()()''''''011z Z z Z z Z z Z z Z z Z +Γ=-Γ-Γ=+ (8)这里还简单介绍一下传输线理论所要用到的一些基本参数，例如特性阻抗0Z 以与相位常数β，具体表达式如下： 02,L Z LC C πβωλ===(9) 此外，不同的系统有不同的特性阻抗0Z ，为了统一和便于研究，常常提出归一化的概念，即阻抗()'0Z z Z 称为归一化阻抗()()''Z z Z z Z =(10)第二讲：基本振子的辐射一、电基本振子的辐射电基本振子(Electric short Dipole)又称电流元，无穷小振子或赫兹电偶极子， 它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l 远小于波长λ，其半径a 远小于l ，同时振子沿线的电流I 处处等幅同相。
《数据通信与计算机网络(第4版)》杨心强编 课后习题参考答案
附录A 部分习题参考答案第 1 章1-11 在0.1μm 频段中的带宽为30000GHz 。
1-121-13 网络最小时延就是网络的空闲时延。
当前网络时延是它的最小时延的5倍。
1-14 ①传输时延是100s ，传播时延是5ms ，此时传输时延远大于传播时延。
②传输时延是1μs ，传播时延是5ms ，此时传输时延远小于传播时延。
1-17 ①用户数据的长度为100字节时，以太网的帧长为178字节，在物理层形成的比特流的长度是186字节，此时的数据传输效率为53.8%②用户数据的长度为1000字节时，以太网的帧长为1078字节，在物理层形成的比特流的长度是1086字节，此时的数据传输效率为92.1%1-19 ①网络层 ②网络层、运输层 ③物理层④表示层⑤物理层⑥运输层 ⑦应用层⑧物理层⑨数据链路层⑩会话层第 2 章2-01 英文字母E 的信息量为3.252比特。
英文字母X 的信息量为8.967比特。
2-02 解法一：利用每个符号在这条消息中出现的频度，计算每一个符号的平均信息量。
每一个符号的平均信息量为1.884bit/符号，这条消息的总信息量是107.37bit 。
解法二：利用每个符号在这条消息中出现的概率，计算每一个符号的平均信息量。
这是直接利用熵的概念，每一个符号的平均信息量约为1.906bit/符号，这条消息的总信息量是108.64bit 。
上述两种解法的结果存在差异。
其原因是解法一把频度视为概率来计算。
当消息很长时，用熵的概念计算就比较方便，而且随着消息序列长度的增加，这两种方法的计算结果将渐趋一致。
2-04 ⑴ 额外开销是20000bit ，传输时间是41.67s 。
⑵ 额外开销是20480bit ，传输时间是41.87s 。
⑶ 按上述⑴得：额外开销为200000bit ，传输时间是104.17s 。
按上述⑵得：额外开销是204800bit ，传输时间是104.67s 。
2-05 ⑴ R c =1200字符/分⑵ pbs R b 1200=⑶ T i =0.013s ，pbsR b 600=2-06 假设发送端和接收端的时钟周期分别为X 和Y ，也不会发生接收不正常。
第7讲 视距传播(3)
School of Electronic Engineering
卫星通信系统的电波传播
School of Electronic Engineering
同步卫星通信系统
EMW Propagation Engineering 17/27
卫星通信系统的电波传播
School of Electronic Engineering
微波中继系统的电波传播
假定气象条件只引起K值改变，则利用微分法可以 求出ΔHC和ΔK之间的关系
School of Electronic Engineering
d1d 2 H c K 2 2 K R0
(52)
不同折射情况反射点的变化 （K=2/3负折射、K=4/3标准折射、K=∞）
传播余隙的变化
School of Electronic Engineering
EMW Propagation Engineering 11/27
微波中继系统的电波传播
School of Electronic Engineering
地面波导中的多径传输
悬空波导中的多径传输
EMW Propagation Engineering 12/27
卫星通信系统的电波传播
School of Electronic Engineering
EMW Propagation Engineering 9/27
微波中继系统的电波传播
School of Electronic Engineering
两种K型衰落特性比较
EMW Propagation Engineering 10/27
EMW Propagation Engineering 13/27
School of Electronic Engineering
地球曲率对视距传输的影响
地球曲率对视距传输的影响视距传播：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。
主要针对短波短波以上的射频频率的通信电波传播适用。
短波以上微波的地表面波衰减很快，因此不能依靠地表面波作较远距离的传播。
超短波特别是微波，主要是由空间波来传播的。
简单地说，空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波。
显然，由于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离 R max 。
在最远直视距离之内的区域，习惯上称为照明区；极限直视距离 R max 以外的区域，则称为阴影区。
不言而语，利用超短波、微波进行通信时，接收点应落在发射天线极限直视距离 R max 内。
受地球曲率半径的影响，极限直视距离 R max 和发射天线与接收天线的高度 H T 与 H R 间的关系为： R max ＝ 3.57{ √H T (m) +√H R (m) } (km)考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为R max ＝ 4.12 { √H T (m) +√H R (m) } (km)电波传播的有效直视距离 Re 约为极限直视距离Rmax 的 70% ，即 Re = 0.7 Rmax .HT 与 HR 分别为 49 m 和 1.7 m，则有效直视距离为 Re = 24 km。
地球平均曲率半径6371公里。
25公里弧长处切线会高出弧线1.242米。
0公里处则会高出199毫米。
弧长（公里）对应的圆心角公式A=L÷（2π×6371）。
自由空间通信距离方程设发射功率为PT，发射天线增益为GT，工作频率为f . 接收功率为PR，接收天线增益为GR，收、发天线间距离为R，那么电波在无环境干扰时，传播途中的电波损耗 L0 有以下表达式：L0 (dB) = 10 Lg（ PT / PR ）= 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB) [ 举例] 设：PT = 10 W = 40dBmw ；GR = GT = 7 (dBi) ； f = 1910MHz 问：R = 500 m 时， PR = ？解答： (1) L0 (dB) 的计算L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)= 32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB)1.9GHz电波在穿透一层砖墙时，大约损失 (10~15) dB 。
不规则地形路径损耗模型研究
新技术·新业务·行业应用DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2023.05.011不规则地形路径损耗模型研究［朱庆］针对复杂不规则地形下的电磁波传播损耗计算，介绍了常用的路径损耗建模方法，深入分析了ITU-RP.526、ITU-RP.1546和Longley-Rice 3种路径损耗计算模型，给出了适用范围，并在相同环境下的空对地信道计算中使用这3种模型进行仿真对比，结果表明，针对不同发送端高度的空对地信道，3种模型的仿真结果有一定的差距，建议在严重不规则的地形下，使用较高置信度参数的ITU-RP.1546和Longley-Rice模型来计算地域信号覆盖率。
朱庆硕士，中国电子科技集团公司第七研究所。
研究方向：无线通信，信道建模。
关键词：传播损耗建模空地仿真摘要1 引言无线信号的大尺度特征是指电磁波在传输路径中的损耗[1]，它跟电磁波的频率、天线的高度、天线的距离以及传输的环境都息息相关。
研究好信号的路径损耗模型具有十分重大的实际意义。
路径损耗依据环境差异会有较大的差别，在设计通信系统时，需要优先考虑通信设备使用环境的不同而有针对性的设计相应的系统指标[2]。
不同于光滑表面，不规则地形表面粗糙，需要考虑反射、衍射和多峰绕射等因素的影响，并需要和不同的地形进行适配，路径损耗模型需考虑多种因素才能提高其准确性，因此，精确的复杂地形下的路径损耗模型是在特殊区域进行无线通信网络组网和优化的关键[3]。
本文对比了3种不规则地形的路径损耗模型并进行了仿真分析。
2 路径损耗建模方法电磁波在相类似的环境中的路径损耗模型基本上没有大的差异，相似环境的路径损耗结果可以广泛适用，因此对不同环境下的路径损耗进行建模是十分重要的工作，路径损耗建模方法主要有两种。
（1）几何推测性建模方法。
这种模型适用于室内或者面积较小区域的场所，使用确定的地理信息并使用麦克斯韦方程组的解或者近似结果。
视距传播原理
视距传播原理自由空间传播的菲涅尔区理论和实践都已证明，可以把电波传播所经历的空间区域分成重要的空间区域和剖析非重要的空间区域。
前者是指对传播到接收点的能量其主要作用的那部分空间，而后者则是指其余的空间区域，它对电波传播的影响不明显。
因此，只要前一种区域符合自由空间的条件，就可以认为电波是在自由空间内传播了。
而在工程上常常把第一菲涅尔区和最小菲涅尔区当作对电波传播起主要作用的空间区域，只要它们不被阻挡，就可获得近似自由空间传播的条件。
视距距离由于地球是球形，凸起的地表面会挡住视线。
实际上，直射波传播所能达到的距离应考虑到大气的不均匀性对电波传播轨迹的影响，求视距距离的公式应考虑到气象因子的影响，视距传播的基本传播模型按对传播到接收点的能量其主要作用的那部分空间即第一菲涅尔区是否被地形、地物遮挡来考虑地形对电波传播的影响。
（1）第一菲涅尔区完全没有被遮挡这时收发2点之间的距离d满足d<0.7d0，即处于亮区当中。
传播的衰减中值除了自由空间传播衰减外，主要考虑地面反射波的干涉衰减Ai。
（2）第一菲涅尔区被部分遮挡传播这时收发2点之间的距离d满足0.7d0<d<1.4d0，即处于半阴影区内。
这时直接传播的第一菲涅尔区被部分遮挡，可以很容易地想到地面的反射波的第一菲涅尔区被遮挡的情况肯定更严重，这时传播的衰减中值除了自由空间传播衰减外，主要考虑视距电路中的绕射衰减Ad。
（3）第一菲涅尔区被完全遮挡这种情况是因为天线架设高度不够高，或通信距离较远，接收点落到了阴影区里。
这时传播主要以绕射为主，具体计算很复杂，地形对其的影响还要根据具体的实际情况进行分析。
特点：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. 超短波和微波的传播视距超短波特别是微波,频率很高,波长很短,它的地表面波衰减很快,因此不能依靠地表面波作较远距离的传播.超短波特别是微波,主要是由空间波来传播的.简单地说,空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波.显然,由于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离 R max .在最远直视距离之内的区域,习惯上称为照明区；极限直视距离 R max 以外的区域,则称为阴影区.不言而语,利用超短波、微波进行通信时,接收点应落在发射天线极限直视距离 R max 内.受地球曲率半径的影响,极限直视距离 R max 和发射天线与接收天线的高度 H T 与 H R 间的关系为：R max ＝ 3.57{ √H T (m) +√H R (m) } (km) 考虑到大气层对电波的折射作用,极限直视距离应修正为R max ＝ 4.12 { √H T (m) +√H R (m) } (km)。
第11章 视距传播
2.18 E (mV / m) H1 (m) H 2 (m) Pr (kW ) D 2 (m)d (km)
(11―1―5)
第11章
视距传播
【例11―1―1】 某通信线路，工作频率λ=0.05m，
通信距离 d ＝ 50km, 发射天线架高 H1=100m 。若选接收 天线架高 H2=100m ，在地面可视为光滑平面地的条件 下，接收点的E/E1=？今欲使接收点场强为最大值，而 调整后的接收天线高度是多少（应使调整范围最小）？ 解 因为此题所对应的地面反射波与直接波之间的 相位差为
发两点间的水平距离为d。
第11章
视距传播
E2 E1 r1 B 垂直极化
E1 E2
水平极化
A H1 H2
r2
d
, ,
A′
图11―1―1 平面地的反射
第11章
视距传播
接收点B场强应为直接波（Direct Wave）与地面反
射波（Ground Reflected Wave）的叠加。在传播路径远 大于天线架高的情况下，两路波在B处的场强视为相同
高度最小的调整应使得ψ=-16π。
若令
2 2 H1H 2 k r d 2 2 100 H 2 16 0.05 50000
可以解出H2=93.75m,接收天线高度可以降低6.25m。
第11章
视距传播
2. 地面上的有效反射区
讨论电波传播的菲涅尔区域的另一个重要的意义 就是用于确定地面的有效反射区域的大小及位置。在 入射电波的激励下，反射面上将产生电流。尽管所有 的电流元的辐射都对反射波做出贡献，但是根据电波 传播的有效区概念，反射面上只有有效反射区内的电 流元对反射波起主要的贡献。
增大视距传播距离的方法
增大视距传播距离的方法嘿，咱今儿就来聊聊怎么增大视距传播距离这档子事儿！你想想看，要是能让自己看到的、传播的更远，那得多带劲呀！咱先来说说环境。
就好比你在一个空旷的大平原上，那是不是感觉视线能一下子望出去老远老远，比在一个堆满杂物、乱七八糟的小角落里强多了吧！所以啊，找个开阔的地儿很重要呢。
这就跟咱跑步似的，在宽敞的大道上跑肯定比在胡同里拐来拐去顺畅得多呀！然后呢，就是光线啦。
亮堂堂的环境肯定比黑乎乎的更容易看清东西呀。
你大白天看东西肯定比晚上清楚得多吧，这道理多简单。
就好像你在阳光灿烂的日子里，那啥都看得清清楚楚，可到了晚上，不点灯好多东西都模模糊糊的。
所以呀，光线得足，这也是增大视距传播距离的一个关键呢。
再说说咱自己的眼睛。
你得好好爱护它呀，别整天盯着手机电脑看个没完没了，时不时也让它休息休息。
就跟你跑步跑累了要歇歇一样，眼睛也得喘口气呀。
不然它累坏了，还怎么帮你看远呢？平时多做做眼保健操，多看看远处的风景，让眼睛保持在一个良好的状态。
还有啊，你知道高度的重要性不？你站得高，是不是就能望得远呀！站在山顶上和站在平地上看到的范围能一样吗？这就好比你站在一楼和站在十楼看外面，那差别可老大了！所以呀，有时候找个高一点的地方，也能增大视距传播距离呢。
你想想看，要是你在海上，那无边无际的大海，是不是感觉视线能延伸到天边去呀！为啥呢？因为没有什么东西阻挡呀！这就提醒我们，要尽量减少那些会阻挡视线的东西。
别在眼前放一堆乱七八糟的东西，那不是给自己找麻烦嘛！还有哦，心态也很重要呢！你要是心浮气躁的，啥都看不进去，还谈啥增大视距传播距离呀。
你得静下心来，认真地去看，去感受，就像钓鱼的时候，得安安静静地等鱼儿上钩一样。
总之呢，要想增大视距传播距离，咱得从好多方面下手。
环境啦，光线啦，自己的眼睛啦，高度啦，心态啦，这些都得照顾到。
这可不是一朝一夕就能做到的，得靠咱平时慢慢积累，慢慢养成好的习惯。
你说是不是这个理儿？咱可不能小瞧了这些细节，说不定哪一点做好了，就能让咱的视距传播距离大大增加呢！咱可得好好努力，让自己能看到更远更美的风景呀！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
|| / ( )°
H3.0 H1.0 1
H0.3 H0.1
GHz
200
H0.3 GHz
180
0.8
0.6
V0.1
160
140
V3.0
120
V1.0
H3.0
V0.3
0.4
V1.0
100
V0.3
80
60
V0.1
0.2
V3.0
40
20
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
下图是以|E/E1|为纵坐标计算得到的垂直极化波 在海平面上的干涉效应。
| E / E1 | | E / E1 |
2
1.8
1.8
1.6
1.6
1.4
1.4
1.2
1.2
1
1
0.8
0.8
0.6
0.6
0.4
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
d / 104 m
0.4
0.2
0
200
400
600
800 1000
H2 / m
设沿r1路径在接收点B处产生的场强振幅为E1， 沿r2路径在接收点B处产生的场强振幅为E2，
则B处的总场强为
E E1 E2 E1(1 e ) jk (r2 r1) (11―1―1)
Γ为地面的反射系数，它与电波的投射角Δ、电 波的极化和波长以及地面的电参数有关。
一般可表示为
e j
对于水平极化波
假设发射天线A的高度为H1， 接收点B的高度为H2。
直接波的传播路径为r1， 地面反射波的传播路径为r2、A
E2 E1 垂 直 极 化
r1
B
E1 E2
水 平 极化
与地面之间的投射角为Δ。 H1
r2
H2
收、发两点间的距离为d。
, ,
d
A′
r1 A
H1
r2
d
E2 E1
B
垂 直 极化
E1 E2
水 平 极化
H2
, ,
A′
r1
d 2 (H2 H1)2 d
1
H
2
H1
2
d
r2
d 2 (H2 H1)2 d
1
1
r2
d
E2 E1
B
垂 直 极化
E1 E2
水 平 极化
H2
, ,
A′
r2-r1为两条路径之间的路程差，它可以表示为
r r2 r1 2H1H2
d
(H2 H1)2 d 2 (H2 H1)2 d 2
0 0
H3.0
V3.0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 / (°)
(a)
(b)
干土的反射系数
对于水平极化波来讲，实际地面的反射比较接 近于理想导电地，特别是在波长较长或投射角较小 的区域近似程度更高。因此在估计地面反射的影响 时，可粗略地将实际地面等效为理想导电地。
对于垂直极化波情况就比较复杂。垂直极化 波反射系数的模存在着一个最小值，对应此值的 投射角称为布鲁斯特角（Brewster），记作ΔB； 在ΔB两侧，反射系数的相角180°突变。尽管垂直 极化波的反射系数随投射角的变化起伏较大，但 在很低投射角时，仍然可以将其视为-1。
第11章 视距传播
视距传播：收发天线在视线距离内，电波直接从 发射点传到接收点的传播方式。
视距传播可分为三类： 地—地：中继通信、广播电视、移动通信 地—空：地面-飞机、地面-卫星 空—空：飞机间、宇宙飞行器间
地面及对流层大气对视距传播有一定的影响。
11.1 地面对视距传播的影响
1. 光滑平面地条件下视距传播场强的计算
(11―1―2)
根据二项式定理：
1 x 1 1 x 1 x2 13 x3 135 x4 (1 x 1) 2 24 246 2468
（取前2项）
r1
d
1
1 2
H2
d
H1
2
r2
d 1
1 2
H2
d
H1
2
得：
r
r2
r1
2H1H 2 d
接收点B场强应为直接波与地面反射波的叠加。
/
m)
2.18
(m)d 2(km)
H1(m)H 2 (m)
Pr (kW )D
(11―1―5)
在自由空间，电场强度（损耗）与距离的关系为 20(dB)/10d。即距离d增大到10d时，接收到的场 强降低20dB（等同于损耗增加20dB）。而对于平 面地面上的空间波，电场强度（损耗）与距离的关
系为40(dB)/10d。即距离d增大到10d时，接收到
(a)
(b)
垂直极化波在海平面的干涉效应（εr=80，σ=4）
（a）f=0.1GHz，H1=50m，H2=100m （b）f=0.1GHz，H1=50m，d=7000m
当 2H1H2 时 , d 9
sin 2H1H2 2H1H2 ,
d
d
E1
60Pr D d
则得到 维建斯基反射公式：
E(mV
的场强降低40dB（等同于损耗增加40dB）。
1 d
1 d2
【例】 某通信线路，工作波长λ=0.05m，通信距离 d＝50km,发射天线架高H1=100m。若选接收天线架 高H2=100m，在地面可视为光滑平面地的条件下， 接收点的E/E1=？今欲使接收点场强为最大值，调整 后的接收天线高度是多少（应使调整范围最小）？ 解 地面反射波与直接波之间的相位差为
sin
sin
(r j60 ) cos2 (r j60 ) cos2
(11―1―3a)
对于垂直极化波
V
( r ( r
j60 )sin j60 )sin
(r j60 ) cos2 (r j60 ) cos2
(11―1―3b)
海水和陆地的反射系数
（图中V代表垂直极化，H代表水平极化）。
/ (°) (a)
海水的反射系数
/ (°) (b)
水平极化波反射系数的模在低投射角约为1， 相角几乎可以被看作180°常量。
|| / ( )°
1
0.8 H3.0
0.6
0.4
V3.0
0.2
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
/ (°)
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
kr 2 2H1H2 d
2 2 100 100 17
0.05 50000
所以接收点处的E/E1=0，此时接收点无信号。 若欲使接收点场强为最大值，可以调整接收天线高 度，使得接收点处地面反射波与直接波同相叠加， 接收天线高度最小的调整应使得φ= −16π。
当Δ很小时，将 r 2H1H2 代入下式
d
E E1 E2 E1(1 e ) jk (r2 r1)
合成场可以做如下简化：
E E1 E2 E1 1 e jk r2 r1
E1
2
sin
kr 2
E1
2
s
in
2H1H 2 d
(11―1―4)
因此，波的干涉与天线的架高、电波波长及 传播距离有关。