电磁波传播与天线
电磁波传播基本知识和天线原理
一、电磁波传播基础知识
空间分集：单极化天线
极化分集：双极化天线
接 收 信 号 强 度
接收距离
一、电磁波传播基础知识
绕射传播
电波在传播途径上遇到障碍物时，总会力 图绕过障碍物，再向前传播。这种现象叫 做电波的绕射。
信号质量受到影响的程度不仅和接收天线 距建筑物的距离及建筑物的高度有关，还 和频率有关，频率越高，建筑物越高、越 近，影响越大。相反，频率越低，建筑物 越矮、越远，影响越小。 因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射传播可能产生的 各种不利影响。 （要点：近处、水平/垂直主波束+/-10dB内无遮挡）
特殊应用中才会考察垂直面方向图的前后比，
比如基站背向区域有超高层建筑物。
后向功率
前向功率
三、天线主要性能参数
根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标
天线参数
水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性 垂直面波束宽度及电下倾角度 前后比 增益
能够提升网络通信质量的辅助指标
对网络的不同影响程度
满足网络覆盖要求的基础指标
天线参数
水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性 垂直面波束宽度及电下倾角度 前后比 增益
能够提升网络通信质量的辅助指标
交叉极化比 上旁瓣抑制
对网络性能有影响的辅助指标
下零点填充 方向图圆度
三、天线主要性能参数
半功率波束宽度：在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密
京信通信 未来无限延伸
一、 电磁波传播基础知识 二、天线辐射原理 三、天线主要性能参数 四、天线分类
二、天线辐射原理
天馈系统简介
电磁波传播和天线技术
电磁波传播和天线技术在现代通信技术中，电磁波传播和天线技术是不可或缺的两个部分。
电磁波作为一种电磁辐射形式，在信息传输和接收中具有重要的应用价值。
而天线则是将电磁波从信号源传输到接收器的一种装置。
本文将探讨电磁波传播和天线技术的原理和应用。
一、电磁波传播原理电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种辐射形式。
电磁波在空间中传播时，它的传输速度是一定的，即光速（299,792,458米每秒）。
在自由空间中，电磁波的能量可以传播到很远的距离，但会逐渐衰减，直至消失。
电磁波的频率和波长是决定其传播特性的两个重要参数。
频率越高，波长越短，电磁波的穿透能力就越弱。
例如，无线电波的波长较长，能穿透建筑物和树木，但受到地球曲率的限制，不能传播得太远。
而微波、红外线和可见光波长较短，穿透能力较弱，但传输距离较远。
电磁波在传输过程中受到障碍物的影响也是不可避免的。
信号的衰减、多径传播和反射等现象会对信号的质量产生影响。
因此，在实际应用中，需要通过天线技术和信号处理技术来弥补这些影响。
二、天线技术原理天线是将电磁波从信号源传输到接收器的装置。
它的主要作用是将电磁波从电路中转换为自由空间中的辐射波。
天线的形状和大小取决于所传输的信号的频率和波长。
天线的信号收发特性与其结构有关。
如果天线的结构与信号的波长匹配，则可以最大限度地获取信号。
例如，在接收WIFI信号时，我们通常使用带有小型晶片天线的路由器来接收信号。
天线的特性除了与其结构有关，还与其所处环境有关。
例如，移动电话天线的特性会受到其周围环境的影响，如建筑物和树木等。
此外，天线的方向性也是一个重要的特性。
向各个方向辐射的天线称为全向天线，而只向特定方向辐射的天线称为定向天线。
三、应用案例分析电磁波传播和天线技术在现代通信中应用广泛。
以下是一些典型的应用案例：1.卫星通信卫星通信是通过卫星将信号传输到地面的通信方式。
在卫星通信中，天线具有非常重要的作用，它必须能够接收到来自卫星的信号，并将信号转发给相应的设备。
天线原理试题
天线原理试题1. 电磁波传播的原理电磁波是一种由变化的电场和磁场组成的波动现象。
当电流通过导体时，会产生电磁辐射，即电磁波。
天线利用这种辐射的特性进行信号的接收和发送。
2. 天线的基本构造天线通常由金属材料制成，具有一定的长度和形状。
常见的天线结构包括直线天线、环形天线和抛物面天线等。
天线的形状和长度会影响其接收和发送的频率范围。
3. 天线的工作原理天线的工作原理基于电磁感应和辐射的原理。
当电磁波经过天线时，会激发天线中的电场和磁场，并将其转化为电流。
这些电流可以通过连接的电路来接收或发送信号。
4. 天线的接收和发送信号天线作为接收器时，接收到的无线信号会通过天线的导线传输到接收器电路中，进而转化为可识别的信号。
天线作为发送器时，电流将被输入到天线导线中，并被转化为电磁波进行传输。
5. 天线的增益和方向性天线的增益是指天线向特定方向上的信号接收或发送能力。
通过设计特定形状和长度的天线，可以增强特定频率范围的信号接收或发送能力。
天线的方向性则指的是天线在接收或发送信号时的主要辐射方向。
6. 天线的应用领域天线广泛应用于无线通信、广播、雷达等领域。
不同类型的天线适用于不同的应用场景，如扩大无线信号覆盖范围、实现远距离通信或定向传输等。
7. 天线的优化与调整为了提高天线的性能，可以采用不同的技术来优化和调整天线的参数，如改变天线的形状、长度和材料等。
通过精确的设计和调整，可以使天线在特定频率范围内的信号接收和发送效果更好。
8. 天线的局限性和挑战天线的性能受到多种因素的影响，如传播环境、材料损耗、多径效应等。
在特殊的环境中，天线的性能可能会受到限制，需要通过合适的设计和技术手段来克服这些挑战。
2023年电波传播与天线专业介绍及就业方向
2023年电波传播与天线专业介绍及就业方向电波传播与天线是一门涉及电磁波传播、天线设计与制造等多方面知识的学科。
在现代信息技术迅猛发展的背景下，电波传播与天线的研究及应用越来越广泛，其应用范围涉及到通讯、雷达、导航、卫星等多个领域。
下面将对电波传播与天线专业的介绍及就业方向做出详细阐述。
一、电波传播与天线专业介绍1.专业知识电波传播与天线专业涉及电磁波传输的基础理论、电磁场理论、电波传播原理、天线设计、制造和调试等多方面知识。
学生在学习过程中需要具备较强的数学、物理学知识基础，了解电子工程学、通信工程学、计算机科学等相关领域的知识，掌握一定的基础软件应用技能。
2.专业技能电波传播与天线专业需要学生具备一定的实验设计能力，掌握相关软件的使用方法，如ANSYS、HFSS等。
在学习过程中，需要开展电波传播实验，天线制造和调试实验等，以提高学生的实践动手能力和创新实验设计能力；毕业后，要能够设计和开发具有较好性能和可靠性的电波传播系统、天线及其组件。
3.专业应用领域电波传播与天线专业毕业后，可从事以下领域的研究和实践：（1）通讯领域：该领域的工作包括通信终端设备的设计、通讯网络的规划和部署、通讯系统的运维及优化等方面。
（2）雷达与导航领域：在雷达与导航领域，该专业毕业生可以从事雷达天线、导航天线及其组件的设计研发。
（3）航天领域：在航天领域，电波传播与天线专业毕业生可以从事射频系统、天线、通信系统的研究、设计和制造等工作。
（4）卫星通信：应用电波传播与天线专业的学生可以从事卫星通信领域内的天线设计、开发和制造、卫星通信系统的规划和部署等工作。
二、电波传播与天线专业就业方向1.电信公司电信公司需要专业技术人才参与到移动通信网络的规划、设计、建设、运营管理等环节。
在通信技术的发展中，电波传播与天线专业人才具有非常重要的作用。
2.国防企业在国防领域，电波传播与天线专业人才可以从事雷达、航天、导航等领域的设计、研发工作。
接收天线工作原理
接收天线工作原理
天线是一种用于接收或发射无线电波的装置，它是无线通信系统中至关重要的部件之一。
天线的工作原理可以通过以下步骤来解释：
1. 辐射和接收电磁波：天线通过将电能转换为电磁波来辐射无线电信号，或者将接收到的电磁波转换为电能。
这种转换的过程使用电磁感应或者电磁辐射的原理。
2. 电磁波的传播：当天线辐射电磁波时，这些波通过空间传播，向周围的环境辐射。
这些电磁波传输的能量可以被其他天线接收，并在接收端被转换为有用的信号。
3. 调谐和匹配：天线的设计要考虑到所使用的频段和频率范围。
每个频段或频率都有特定的天线参数要求，包括天线长度、宽度和形状等。
天线的结构、尺寸和形状必须与所用的频率匹配，以提供最佳的性能。
4. 收集和发射能量：天线通常具有特定的方向性，它们可以集中收集或发射特定方向上的电磁波。
这就要求天线能够在特定的方向上具有良好的辐射和接收特性。
5. 构造和材料：天线的构造材料也对其性能有重要影响。
通常使用金属或者导电材料制造天线，因为它们有良好的电磁波的导电和辐射性能。
总的来说，天线通过辐射和接收电磁波来完成无线通信的功能，
通过一系列的设计和参数设置来实现对电磁波的合理利用和优化，从而提供高效的无线通信能力。
简述天线的工作原理
简述天线的工作原理
天线是无线通信系统中的一个重要部件，其工作原理是将电磁波转换为电信号或者将电信号转换为电磁波。
天线的接收功能是通过接收电磁波并将其转换为电信号。
当电磁波通过天线时，它会产生一个交变的电场强度和磁感应强度。
这些交变的电场和磁场会在天线中激发电荷和电流。
随后，电荷和电流会在天线的导线或者其他导体中传递，并经过放大和处理最终转换为电信号。
天线的发送功能是通过将电信号转换为电磁波并传输出去。
当电信号通过天线的导线或者其他导体时，它会产生一个交变的电流。
这个交变的电流会在天线中激发一个交变的电场和磁场。
随后，这个电场和磁场会形成一种电磁波，并以光速传播出去。
天线的工作原理可以总结为以下几点：
1. 天线接收电磁波并将其转换为电信号。
2. 天线发送电信号并将其转换为电磁波进行传输。
3. 天线通过激发交变的电场和磁场来实现电信号和电磁波之间的转换。
4. 天线的导线或者其他导体中的电荷和电流在工作过程中起到关键作用。
通过天线的工作原理，无线通信系统可以实现信号的传输和接收。
不同类型的天线有不同的设计和工作原理，例如定向天线，全向天线等，可以根据实际应用的要求进行选择和使用。
天线工作原理
天线工作原理天线是无线通信系统中的重要组成部分，它起着接收和发送无线信号的作用。
天线的工作原理涉及到电磁波的传播和辐射，下面我们将详细介绍天线的工作原理。
首先，天线的工作原理与电磁波的传播密切相关。
当无线设备发送信号时，电流通过天线，产生电磁场，这个电磁场就是无线信号的载体。
电磁波在空间中传播，当它遇到其他天线时，就会感应出电流，从而实现信号的接收。
因此，天线的工作原理可以理解为通过电磁波的传播来实现信号的发送和接收。
其次，天线的工作原理还涉及到辐射模式和辐射效率。
天线的辐射模式是指天线在空间中辐射出的电磁波的分布情况，不同类型的天线具有不同的辐射模式。
而辐射效率则是指天线将输入的电能转化为辐射电磁波的能力，它直接影响到天线的性能。
因此，天线的工作原理还包括了辐射模式和辐射效率的研究。
另外，天线的工作原理还与天线的结构和材料密切相关。
天线的结构包括了天线的形状、尺寸和布局等，不同的结构会对天线的工作特性产生影响。
而天线的材料则会影响到天线的电磁特性，例如导电性、介电常数等。
因此，天线的工作原理还需要考虑天线的结构和材料对其性能的影响。
总的来说，天线的工作原理是一个复杂的物理过程，它涉及到电磁波的传播和辐射、天线的结构和材料、辐射模式和辐射效率等多个方面。
只有深入理解了天线的工作原理，才能更好地设计和优化天线，提高无线通信系统的性能。
在实际应用中，工程师们通过对天线的工作原理进行研究和分析，可以根据具体的通信需求选择合适的天线类型和参数，从而实现更稳定、更高效的无线通信。
同时，对天线工作原理的深入理解也有助于解决无线通信系统中的干扰和衰减等问题，提高通信质量和覆盖范围。
综上所述，天线的工作原理是无线通信领域中的重要基础知识，它对于无线通信系统的性能和稳定性有着重要的影响。
通过深入研究和理解天线的工作原理，可以为无线通信技术的发展和应用提供重要的理论支持和指导。
天线对电磁波影响的原理
天线对电磁波影响的原理天线对电磁波的影响是通过其特定的结构和工作原理来实现的。
天线是用来发射和接收电磁波的装置，它能够将电信号转换为无线电波并将其发射出去，或者将接收到的无线电波转换成电信号。
首先，我们来看看天线的结构。
天线一般由导体材料制成，最常见的是金属导体。
天线通常由一个或多个长度合适的导体组成，这些导体一般呈直线、弯曲或环形等形状。
导体的形状和尺寸决定了天线对特定频率范围内的电磁波的敏感度和辐射效率。
接下来，我们要了解天线的工作原理。
天线的工作原理基于Maxwell方程组，主要包括传输线方程、麦克斯韦方程和边界条件等。
其中，麦克斯韦方程是描述电磁场行为的方程，包括麦克斯韦的第一、第二、第三和第四条方程。
这些方程形成了天线的数学模型，可以用来研究天线的辐射和辐射功率。
天线对电磁波的影响涉及到辐射和接收两个方面。
当天线处于工作状态时，信号源提供给天线的电信号会沿着导体传输线流动。
这时，电信号将会在导体中产生电流和电场分布。
电流会在导体中形成电流环路，而电场则在导体周围形成电荷分布。
这些电流和电荷的变化会引起电磁波的辐射。
天线辐射的特性决定了其在空间中能传播的电磁波的方向性和辐射模式。
不同类型的天线有不同的辐射模式，例如全向辐射、定向辐射和扫描辐射等。
这些辐射模式可以通过天线的设计和结构参数来调节和控制。
通过改变天线的形状、长度和导体的排列方式，我们可以改变天线的辐射特性和增益。
在接收方面，天线可以将接收到的电磁波转换为电信号。
当电磁波遇到天线的导体时，它会在导体表面产生电流。
这个电流会沿着导体流动，经过一系列的电路和放大器处理后，被转换成电信号。
不同类型的天线对不同频率和极化方向的电磁波具有不同的接收灵敏度和抗干扰能力。
总的来说，天线通过其特定的结构和工作原理对电磁波产生影响。
它可以将电信号转换为无线电波并将其发射出去，也可以将接收到的无线电波转换成电信号。
天线的辐射特性和接收灵敏度可以通过调节天线的形状、结构参数和工作频率来实现。
电磁波传播基本知识及天线原理演示文档
优选电磁波传播基本知识及天线原理
京信通信 未来无限延伸
一、 电磁波传播基础知识 二、天线辐射原理 三、天线主要性能参数 四、天线分类
一、电磁波传播基础知识
无线电波的定义
无线电波是一种信号和能量的传播形式，在传播过程中，电场和磁场在 空间中相互垂直，且都垂直于传播方向。
好坏。 观察图 3-1的垂直面方向图。波束应该适当下倾，下倾角度最好使得最大辐
射指向图3-1 中目标服务区的边缘。如果下倾太多（黄色），服务区远端的覆盖 电平会急剧下降；如果下倾太少，覆盖在服务区外，且产生同频干扰问题。
图 3-1 垂直面波束下倾角的设置
三、天线主要性能参数
电下倾角度：最大辐射指向与天线法线的夹角。
零点填充 方向图圆度
三、天线主要性能参数
交叉极化比:极化分集效果优劣的指标
为了获得良好的上行分集增益，要求双极化天线应该具有良好的正交极化特性，即在 ±60º的扇形服务区内，交叉极化方向图电平应该比相应角度上的主极化电平有明显的降 低，其差别（交叉极化比）在最大辐射方向应大15dB，在±60º内应大于10dB，最低门 槛也应该大于7dB，如图所示。如此，才可以认为两个极化接收到的信号互不相关。
天线增益、方向图和天线尺寸之关系
天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天 线重要的参数之一。 天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。 增益越高，天线长度越长。
三、天线主要性能参数
增益：影响覆盖距离指标
合理选择增益！！！
提高天线增益，覆盖的距离增大，但同时会压窄波束宽度，导致覆盖的均匀性变差。天线增 益的选取应以波束和目标区相配为前提，为了提高增益而过分压窄垂直面波束宽度是不可取 的，只有通过优化方案，实现服务区外电平快速下降、压低旁瓣和后瓣，降低交叉极化电平， 采用低损耗、无表面波寄生辐射、低VSWR的馈电网络等途径来提高天线增益才是正确的。
天线辐射原理
天线辐射原理
天线辐射原理是指当高频电流通过天线时，会在天线周围产生电磁场并将能量传播出去的一种现象。
天线可以将电能或电流转化为电磁波，从而实现无线通信和无线传输。
在天线的辐射过程中，主要有以下几个原理作用：
1. 变化电流产生变化磁场：当高频电流通过天线时，会在天线周围产生一个变化的磁场。
这是由于电流在天线导体中产生了变化，并随着导体的长度和形状变化而导致磁场的变化。
2. 随之产生变化电场：根据麦克斯韦方程组，当磁场发生变化时，会在空间中产生一个相应变化的电场。
因此，当天线产生变化磁场时，也会随之产生变化电场。
3. 电磁波辐射传播：由天线产生的变化磁场和变化电场在空间中相互耦合且相互作用，导致电磁能量的传播和辐射。
这种辐射呈现出波的形态，并沿着天线的辐射方向传播。
4. 辐射波的极化与频率：天线辐射出的电磁波可以具有不同的极化方式，如水平极化、垂直极化或圆极化。
同时，辐射频率也会影响电磁波的传播特性，不同的频率会产生不同的传播特性。
通过以上原理，天线可以将输入的高频电能转化为电磁波能量，并实现信号的传输和接收。
不同类型的天线根据其结构和辐射特性的差异，适用于不同的通信和传输需求。
电磁波传播与天线
电磁波传播与天线电磁波在日常生活中无处不在，是一种触手可及却又难以捉摸的存在。
在电信、科研、医疗、军事等各个领域，电磁波发挥着不可小觎的重要作用。
本文将围绕电磁波传播与天线两个主题进行探讨，分析电磁波传播的一般过程和天线的种类、性能以及天线与电磁波传播之间的关系。
电磁波传播是一个复杂的物理过程，但在最基本的层面上，它涉及两个部分：发送端和接收端。
发送端是电磁波的来源，它可以是无线通信设备、雷达系统或者其它任何能产生电磁波的设备。
接收端则是电磁波的接收者，它可以是电磁波的探测器、接收天线等。
在传播过程中，电磁波会经历引用、吸收、散射和干扰等复杂的物理过程。
与电磁波传播密不可分的就是天线。
天线是进行电磁波的发射和接收的设备，其作用是将有源电路的电信号转换成电磁波进行发射，或者将接收到的电磁波转换成电信号。
其种类多样，包括偶极天线、阵列天线、平面天线、螺旋天线等等，各类天线都有各自的性能特性，可以根据实际需求进行选择。
关于天线与电磁波传播的关系，可以从以下几个方面进行阐述。
首先，天线的性能直接影响到电磁波的传播效果。
好的天线可以提高电磁波的发射质量，提高电磁波的接收明度，从而实现更远距离的通信。
其次，天线的设计与制作与电磁波的性质有着直接关系。
例如，天线的尺寸必须与预期的电磁波波长匹配，才能保证最佳的发射和接收效果。
此外，天线的位置、方向以及环境因素等，也影响到电磁波的传播。
总的来说，电磁波传播与天线是科技进步中的重要一环。
通过对电磁波传播的深入理解与高效的天线设计，我们可以推动无线通信等领域的快速发展，为人类社会带来更大的便利。
在未来的科研中，研究电磁波传播与天线将会成为最具挑战性的任务之一。
电磁波与天线知识点
第一章1.天线的定义：用来辐射和接收无线电波的装置2.天线的作用：3.天线基本辐射单元：电基本振子、磁基本振子、惠更斯元4.电基本振子又称电流元，其辐射场是球面波（等相位面的形状），辐射的是线极化波，传输的波的模式是横电磁波（TEM 波，沿传播方向电场、磁场分量为0）5.媒质波阻抗η自由空间（120ηπ=Ω）电基本振子E H θηϕ=磁基本振子E H ϕθη=-6.磁基本振子又称磁流元、磁偶极子7.电基本振子归一化方向函数(,)sin F θϕθ=理想电源归一化方向函数(,)1F θϕ=8.方向图：E 面H 面9.电基本振子E 面方向函数()sin E F θθ=，H 面()1H F ϕ=磁基本振子E 面方向函数()1E F θ=，H 面()sin H F ϕϕ=10.方向系数：在同一距离及相同辐射功率条件下，某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度（场强的平方）和无方向性天线（点源）的辐射功率密度（场强的平方）之比11.电基本振子D=1.5半波振子D=1.6412.增益系数：在同一距离及相同输入功率条件下，某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度（场强的平方）和无方向性天线（点源）的辐射功率密度（场强的平方）之比13.天线效率：物理意义（表述了天线能量转换的有效程度）14.A G Dη=15.天线极化可分为：线极化、圆极化、椭圆极化16.有效长度17.输入阻抗18.频带宽度19.有效接收面积是衡量接收天线接收无线电波能力的重要指标。
20.对称振子中间馈电，极化方式为线极化，辐射场为球面波。
计算输入阻抗采用“等值传输线法”，最终等效成具有一平均特性阻抗的有耗传输线。
对称振子天线振子越粗，平均特性阻抗越小。
21.末端效应：由于对称振子末端具有较大的端面电容，末端电流实际不为零。
22.采用天线阵是为了加强天线的定向辐射能力。
23.方向图乘积定理P2624.水平线天线镜像一定时负镜像；垂直对称线天线正镜像垂直驻波单导线半波正垂直驻波单导线全波负25.无限大理想导电反射面对天线电性能的影响主要有两个方面：对方向性的影响；对阻抗特性的影响26.沿导电平面方向，正镜像始终是最大辐射，负镜像始终是零辐射。
天线接收无线电波的物理过程
天线接收无线电波的物理过程天线是用于接收无线电波的装置，其物理过程涉及电磁学和电磁感应原理。
以下是天线接收无线电波的基本物理过程：
电磁波传播： 电磁波是由电场和磁场交替产生的波动，它们在空间中传播。
在无线通信中，天线用来接收电磁波，通常是射频 射频是指频率范围在300 kHz到300 GHz之间的电磁波）范围的信号。
天线结构：天线的设计取决于要接收的频率范围。
常见的天线类型包括偶极天线、单极天线、馈源天线等。
天线的物理结构决定了其对特定频率的敏感性。
电磁感应：当电磁波传播到天线附近时，它们会在天线的导体上感应电流。
这是由于电磁波的电场分量作用于导体上的自由电子，引起电子的运动。
导体中的电流：感应的电流在天线的导体中流动。
这形成了一个交变电流，其频率等于接收到的无线电波的频率。
电流产生的辐射：通过导体中的交变电流，天线就成为了一个辐射器。
这个辐射的电磁场将被发射出去，成为一个新的电磁波。
匹配网络：为了优化能量传输，通常在天线和接收设备之间使用匹配网络。
匹配网络可以调整天线和接收器之间的
阻抗匹配，确保最大的能量传输。
信号传递到接收器：天线辐射的信号传递到接收器，通过调谐电路对信号进行处理，以便提取有用的信息。
总的来说，天线接收无线电波的过程涉及电磁波的感应、导体中电流的产生和辐射，以及最终通过匹配网络传递到接收器的过程。
这个过程的效率取决于天线的设计、频率范围和环境条件。
电磁波的发射和天线原理
电磁波的发射和天线原理在无线通信领域中，电磁波的发射和天线原理是两个核心概念。
本文将深入探讨电磁波的发射原理以及天线的基本工作原理。
一、电磁波的发射原理电磁波是由电场和磁场相互耦合而产生的一种波动现象。
在无线通信中，电磁波是信息传输的媒介。
电磁波的发射源通常是无线电发射设备，例如移动通信基站。
电磁波的发射过程可以分为三个关键步骤：产生、调制和放大。
首先是电磁波的产生。
无线电发射设备通过使用振荡器或谐振器产生一个特定频率的振荡信号。
这个信号经过放大后，成为一种高频振荡信号。
接下来是调制过程。
调制是指将携带有用信息的低频信号与高频振荡信号进行耦合。
常用的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
通过调制过程，低频信号的信息被转移到了高频振荡信号中，形成了调制后的高频振荡信号。
最后是放大过程。
调制后的振荡信号需要经过功率放大器进行放大，以便能够在发送端产生足够大的电磁波能量。
功率放大器通常是由一系列的放大器级联而成，每个级别负责放大特定的频率范围。
通过以上三个步骤，电磁波的发射源将原始的低频信号转化为高频电磁波信号，并将信号能量放大到足够的水平，以供无线通信使用。
二、天线的工作原理天线是无线通信系统中连接发射设备和接收设备的重要组成部分，用于将电磁波信号转化为空间中的电磁波传输或接收。
天线的工作原理涉及到电磁波的传输、接收和辐射等过程。
首先是电磁波的传输。
当电磁波信号通过导线或电缆传输到天线端口时，天线会将这个电信号转化为电磁波信号。
这是通过天线的辐射部分（如天线的辐射器）完成的。
辐射器是天线最关键的部分，它负责将电能转化为电磁能并辐射出去。
其次是电磁波的接收。
当天线处于接收模式时，它会将通过空中传输的电磁波信号转化为电信号，并将其传输到接收设备中进行后续的处理。
在接收模式下，天线的辐射器起到接收电磁波的作用。
除了传输和接收，天线还有一个重要的特性是辐射方向性。
天线的辐射方向性是指其辐射或接收电磁波的空间范围或角度范围。
电磁波的传播与天线设计
电磁波的传播与天线设计电磁波是在电场和磁场相互作用下产生的一种能量传播形式。
它在无线通信、雷达、电视、无线电等领域中起着重要的作用。
电磁波的传播与天线设计息息相关，本文将从电磁波的传播机理和天线设计两个方面进行探讨。
一、电磁波的传播机理1.1 电磁波的产生电磁波的产生主要是由于电场和磁场的相互变化引起的。
当电流通过导线时，会产生磁场，而变化的磁场又会导致电场发生变化，从而相互交织形成电磁波。
1.2 电磁波的特性电磁波具有频率(f)、波长(λ)、速度(v)等特性。
根据波动方程，电磁波的速度等于频率乘以波长，即v = f × λ。
其中，光在真空中的速度约为3×10^8 m/s。
1.3 电磁波的传播方式电磁波的传播方式分为直线传播和反射传播。
直线传播是指电磁波在空间中以直线方式传播，而反射传播是指电磁波遇到障碍物后发生反射而继续传播。
二、天线设计2.1 天线的功能天线是将电磁波从导线转换为自由空间传播的装置，它起到了接收和发射电磁波的作用。
天线通过合理的设计能够实现电磁波的高效传输。
2.2 天线参数天线的设计需要考虑一些重要参数，包括增益、方向性、频率响应等。
增益是天线辐射功率与理想点源辐射功率之比，方向性则描述了天线在不同方向上的辐射特性，频率响应则表示在不同频率下的工作性能。
2.3 天线类型根据应用的不同，天线可以分为定向天线和全向天线。
定向天线主要用于需要远距离传输的场景，而全向天线则适用于覆盖范围更广的应用。
三、电磁波的传播与天线设计的关系电磁波的传播与天线设计密切相关。
合理的天线设计可以提高电磁波的发射和接收效率，同时也能够改善信号的传输质量。
电磁波的传播特性需要在天线设计中考虑，包括频率选择、方向性选择等因素。
在实际应用中，根据需求可以选择不同类型的天线，并通过优化设计参数来满足特定的传输需求。
例如，在无线通信中，为了获得更好的信号覆盖范围，可以选择全向天线设计，而在远距离通信中，为了提高通信距离，可以选择定向天线设计。
电磁波与天线的关系研究
电磁波与天线的关系研究近年来，随着无线通信技术的迅猛发展和广泛应用，对电磁波与天线的关系进行深入研究变得愈发重要。
电磁波作为信息传输的媒介，而天线则在无线通信系统中起到接收和发送信号的关键作用。
电磁波与天线之间的协同作用，直接影响到无线通信系统的性能和可靠性。
首先，我们需要认识到电磁波是无线通信系统中的重要组成部分。
电磁波是由电场和磁场交替变化而形成的一种波动现象。
在无线通信中，我们通常使用的是射频电磁波，其频率范围从几百千赫兹到几百吉赫兹不等。
不同频率的电磁波对应着不同的无线通信应用。
例如，手机通信使用的是微波频段的电磁波，而广播和电视传输使用的是射频频段的电磁波。
天线则是将电磁波与电信号相互转换的重要设备。
它通过电磁场的相互作用实现电磁波与电信号之间的转换。
天线是无线通信系统中的关键部分，其性能直接决定了信号的接收和发送质量。
不同类型的天线适用于不同的无线通信应用，例如，短波天线适用于广播，而小型化的微带天线适用于手机通信。
电磁波与天线之间的关系主要体现在电磁波的辐射和天线的辐射特性之间。
辐射是指电磁波从天线中传出或进入的过程。
天线的辐射特性可以通过天线参数来表征，例如，辐射方向图和辐射效率。
辐射方向图描述了天线在不同方向的辐射强度分布，而辐射效率则表示了天线将输入功率转换为辐射功率的程度。
通过研究电磁波与天线的关系，我们可以改进无线通信系统的设计和优化。
首先，我们可以利用电磁波与天线的数学模型，预测和分析无线通信系统中的信号传输性能。
这对于调整和优化天线的位置、方向和功率等参数是至关重要的。
其次，我们可以改进天线的设计和制造工艺，以提高天线的辐射效率和阻抗匹配性，从而提高无线通信系统的性能。
同时，通过研究电磁波与天线的相互作用机制，我们也可以寻找新的天线结构和材料，以满足无线通信系统对更高性能的需求。
除了无线通信领域，电磁波与天线的关系也在其他领域得到广泛应用。
例如，雷达和卫星通信等军事和航天应用中，电磁波与天线的研究对于精确探测和通信至关重要。
天线的工作原理
天线的工作原理
天线是一种设备，用于接收或发送无线电信号。
它的工作原理是依靠电磁波的辐射和接收。
天线的工作原理可以分为两个部分：发射和接收。
在发射模式下，天线将电流转化为电磁波，并将其辐射到空间中。
在接收模式下，天线接收到电磁波并将其转化为电流。
在发射模式下，电流从发射器通过导线流过天线。
当电流通过天线时，会产生一个电磁场。
这个电磁场会形成一个辐射模式，其中的能量以电磁波的形式传播出去。
这个辐射模式由天线的结构和电流的频率决定。
在接收模式下，电磁波从周围空间中传播而来，其传播方向可能与天线的方向相同或相反。
当电磁波与天线的结构相互作用时，会在天线中产生感应电流。
这个感应电流可以在天线连接处的导线中传输，供接收器使用。
天线的工作原理涉及到电磁场的作用和响应，其中主要的参数是频率和天线的尺寸。
频率决定了电磁波的特性，而天线的尺寸则与频率相互关联。
不同类型的天线适用于不同频率范围的电磁波。
总的来说，天线的工作原理是通过电流和电磁波之间的相互作用来实现信号的发射和接收。
它是无线通信中不可或缺的关键组件。
电磁波的传播与天线
电磁波的传播与天线一、引言在现代科学技术的发展中，电磁波的传播与天线起着至关重要的作用。
电磁波作为一种能量传输的媒介，在通信、无线电、雷达等领域发挥着重要的作用。
而天线则是电磁波的重要发射与接收装置。
本文将对电磁波的传播特性以及天线的基本原理进行探讨。
二、电磁波的传播特性电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的波动现象。
根据电磁波的频率范围，可以将电磁波分为不同的类型，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
这些电磁波在自然界中的传播方式有所不同。
电磁波具有波粒二象性，既可以视为波动的能量传输，也可以视为粒子（光子）流动的粒子。
根据电磁波的传播特性，我们可以观察到以下几个重要现象：1. 折射：当电磁波从一种介质进入另一种介质时，会因介质的光密度不同而发生折射现象。
这一现象可见于我们日常生活中的折光现象，如光线从空气射入水中时产生的折射现象。
2. 反射：电磁波在遇到界面时，会发生反射现象。
这个现象可以用我们在镜子中看到自己的倒影来理解。
反射为电磁波的传播提供了重要的信息传输手段，如雷达系统利用反射原理检测目标的位置。
3. 散射：电磁波在遇到粒子或较小尺寸的物体时，会发生散射现象。
这一现象在大气中的光散射中得到了充分的应用，如太阳光在大气中的散射使得我们能够看到蓝天。
三、天线的基本原理天线作为电磁波的发射与接收装置，在通信、雷达等领域起着重要的作用。
天线既可以将电磁波转化为电信号，也可以将电信号转化为电磁波。
其工作原理可以通过以下几个关键概念来理解：1. 辐射功率：天线在发射电磁波时会消耗一定的功率。
这个功率可以理解为天线向空间中辐射的能量，用来传输信息。
辐射功率与天线的发射特性有关，包括辐射形状、辐射图案等。
2. 增益：天线的增益是指天线在某个特定方向上辐射功率与理想点源天线辐射功率之比。
增益的大小可以决定天线的辐射距离和接收能力。
通过调整天线的结构和形状，可以获得不同增益的天线。
电磁波与天线设计
电磁波与天线设计电磁波与天线设计是无线通信领域中的重要研究方向，其关系密切而不可分割。
本文将介绍电磁波的基本概念、特性以及天线设计的原理和方法。
一、电磁波的基本概念与特性电磁波是指由电荷振动引起的电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
根据频率的不同，电磁波可以分为射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
其中，射频波是无线通信中常用的频段，其频率范围为几十kHz至几百GHz。
电磁波具有以下特性：1. 传播方式：电磁波可以通过空气、真空、固体等媒介进行传播，且传播速度与光速相等，在真空中传播速度为光速的等于299792458m/s。
2. 频率与波长：电磁波的频率与波长之间有确定的关系，即波速等于频率乘以波长。
3. 辐射能量：电磁波可以向周围空间传输能量，对其它物体产生辐射作用。
4. 极化特性：电磁波的电场矢量在空间中的定向性称为极化特性，可以分为水平极化、垂直极化和圆极化等。
5. 反射、折射、透射和衍射：电磁波在与物体相交时会发生反射、折射、透射和衍射等现象。
二、天线设计的原理和方法天线是将电磁波转换为电信号或将电信号转换为电磁波的设备。
天线设计的目标是实现最佳的无线通信性能，包括信号的传输距离、传输速率、抗干扰能力等。
天线设计的原理和方法主要涉及以下几个方面：1. 天线类型：根据不同的应用场景和需求，选择合适的天线类型，如全向天线、定向天线、扇形天线等。
2. 天线参数：根据设计要求确定天线的工作频率、增益、辐射模式、极化方式等参数。
3. 天线尺寸：根据频率和波长的关系，计算出天线的尺寸，包括天线长度、宽度和高度等。
4. 天线辐射模式：通过天线辐射模式的分析，在空间中确定天线的辐射方向和覆盖范围。
5. 天线阻抗匹配：为了确保信号的传输效率，需要将天线的输入阻抗与系统的阻抗进行匹配。
6. 天线材料和制作工艺：选择合适的天线材料和制作工艺，以提高天线的性能和可靠性。
7. 天线测试和优化：通过实验和测试，对设计的天线进行性能评估和优化，以达到最佳的无线通信效果。
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基本概念 无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线 电波在真空中的传播速度等于光速。我们用Ｃ＝３００００ ０公里／秒表示。在媒质中的传播速度为：Ｖ ε ` ＝Ｃ/√ ε ， 式中 ε 为传播媒质的相对介电常数。空气的相对介电常数与 真空的相对介电常数很接近，略大于１。 因此，无线电波在空 气中的传播速度略小于光 速，通常我们就认为它等 于光速。
4.4 电磁波传播与天线
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一、电磁波基本概念
二、天线接收原理
三、天线的种类 四、天线的参数
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一、电磁波基本概念
1、 电磁波的辐射
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基本概念 无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁 场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。
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基本概念 2、 电磁波相角
无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变 化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向 称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我 们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行， 则称它为水平极化波。
线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生３分贝的极化损失，即只能接
收到来波的一半能量； 当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）与来波的极化方 向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正交时，接收天线也就完全接收不到 来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。
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基本概念 三、天线的种类
1、半波振子天线
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基本概念
超短波的传播
无线电波的波长不同，传播特点也不完全相同。目前 GSM和CDMA移动通信使用的频段都属于UHF（特高频）超 短波段，其高端属于微波。 超短波和微波的视距传播 超短波和微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很 快。因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是由 空间波来传播的。空间波一般只能沿直线方向传播到直接可 见的地方。在直视距离内超短波的传播区域习惯上称为“照 明区”。在直视距离内超短波接收装置才能稳定地接收信号。
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基本概念 (5)无线电波的传播方式
直射
直射是无线电波在自由空间传播的方式。 反射
当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地 球表面、建筑物和墙壁表面。
绕射 当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。 散射 当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍 物数目非常巨大时，就会发生散射。
是依靠天波来传播；频率在30MHz以上的无线电波（如调频FM
广播和电视广播）主要是依靠空间波来传播。
基本概念 (2)天波
直射
直射是无线电波在自由空间传播的方式。 反射
当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地 球表面、建筑物和墙壁表面。
绕射 当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。 散射 当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍 物数目非常巨大时，就会发生散射。
致时，在接收过程中通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极
化波，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生３分贝的极化损失，即只能 接收到来波的一半能量。
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基本概念 极化损失
当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中 通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用
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基本概念 (2) 接收原理
导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线 的长短和形状有关.如果导线位置如由于两导线的距离很近，且两导线所产 生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱。如果将两导线张开，这时 由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而 辐射较强。当导线的长度ｌ远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱. 当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因 而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。
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基本概念
2、垂直天线
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基本概念
3、环形天线
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基本概念
4、引向天线
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基本概念
5、平版缝隙天线
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基本概念 对称振子
两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长。全长 与波长相等的振子，称为全波对称振子。将振子折合起来的，称为折合振 子。
波长 1/4波长 1/2波长 1/4波长 1/2波长 一个1/2波长的对称振子在 800MHz 约 200mm长 400MHz 约 400mm 长
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基本概念 6、无线电波的传播方式
直射
直射是无线电波在自由空间传播的方式。 反射
当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地 球表面、建筑物和墙壁表面。
绕射 当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。 散射 当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍 物数目非常巨大时，就会发生散射。
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二、天线接收原理
基本概念
把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…... 收集无线电波并产生电信号
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基本概念
(1) 天线的作用
天线的作用就是将传输线中的高频电磁能转化为自由空
间的电磁波，或反之将自由空间的电磁波转化为传输线中
的高频电磁能。 了解天线的相关性能，必须掌握自由空间中的电磁波相 关知识及高频传输的相关知识。
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基本概念 (3)空间波
直射
直射是无线电波在自由空间传播的方式。 反射
当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地 球表面、建筑物和墙壁表面。
绕射 当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。 散射 当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍 物数目非常巨大时，就会发生散射。
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基本概念 (3) 天线的极化 天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向
垂直极化
水平极化
+ 45度倾斜的极化
- 45度倾斜的极化
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基本概念 双极化天线 传输两个独立的波，两个天线为一个整体。
V/H (垂直/水平)
倾斜 (+/- 45°)
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基本概念 圆极化波
如果电波在传播过程中电场的方向是旋转的，就叫作椭圆极化波。旋转过程中， 如果电场的幅度，即大小保持不变，我们就叫它为圆极化波。向传播方向看去顺时 针方向旋转的叫右旋圆极化波，反时针方向旋转的叫做左旋圆极化波。垂直极化波 要用具有垂直极化特性的天线来接收；水平极化波要用具有水平极化特性的天线来 接收；右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接收；而左旋圆极化波要用 具有左旋圆极化特性的天线来接收。当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一
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基本概念 电波的多径传播
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电波的绕射传播
基本概念
电波在传播途径上遇到障碍物时，总是力图绕过障碍物，再向前传播。 这种现象叫做电波的绕射。超短波的绕射能力较弱，在高大建筑物后面会 形成所谓的“阴影区”。信号质量受到影响的程度不仅和接收天线距建筑 物的距离及建筑物的高度有关，还和频率有关。例如一个建筑物的高度为 １０米，在距建筑物２００米处接收的信号质量几乎不受影响，但在距建 筑物１００米处，接收信号场强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收 的是２１６～２２３兆赫的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱１６ 分贝，当接收６７０兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱 ２０分贝。如果建筑物的高度增加到５０米时，则在距建筑物１０００米 以内，接收信号的场强都将受到影响，因而有不同程度的减弱。也就是说， 频率越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、 越远，影响越小。 因此，架设天线选择基站场地时，必须按上述原则来考虑对绕射传播可 能产生的各种不利因素，并努力加以避免。
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基本概念 3、波阵面
无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变 化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向 称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我 们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行， 则称它为水平极化波。
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4、无线电波的极化
基本概念
无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变 化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向 称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我 们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行， 则称它为水平极化波。
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振子
基本概念
半 波 振 子 上 的 场 分 布
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基本概念 天线的输入阻抗
天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比， 称为天线的输入阻抗。输入阻抗有电阻分量和电抗分量。输入阻抗的电抗 分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率。因此，必须使电抗分量尽可 能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。
线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生３分贝的极化损失，即只能接
收到来波的一半能量； 当接收天线的极化方向（例如水平或右旋圆极化）与来波的极化方 向（相应为垂直或左旋圆极化）完全正交时，接收天线也就完全接收不到 来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。
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基本概念
(4)天线的方向图
当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中 通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用
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基本概念 6、电磁波传播的方式
(1) 地波
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无线电波在空间的传播方式主要有地波、天波和空间波3种形式。 地波是指沿地球表面绕射传播的无线电波；天波是指靠高空（高 度约100 km左右）中的电离层的反射来传播的无线电波；空间波 是指在空间进行直射传播的无线电波。 通常，频率低于3MHz的无线电波（如中波MW广播）主要是依靠 地波来传播；频率在3～30MHz的无线电波（如短波SW广播）主要Leabharlann 发射天线高HT18