第5讲 视距传播(1)

第四讲─天波传播（2）

●传输特性：慢衰落、快衰落，

多径时延工作频率的选择与确

定：三原则

●传输损耗的估算：L

、L bf、L g、L a、L p等●

b

特殊现象：静区及越距现象、回波现象

●短波传播的基本特

点：5个

●中波：频段，传播方式

●广播波段：频段，划分（3个区）

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第五讲视距传播（1）

2016, April. 6

内容安排

自由空间电波传播的菲涅尔区

地面对电波传播的影响

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自由空间电波传播的菲涅尔区

超短波和微波波段的无线电波，由于频率很高，电波沿地面传播时衰减很大，遇到障碍时绕射能力很弱，不能利用地波传播方式；高空电离层又不能将其反射回地面，因而又不能利用天波传播方式。通常是利用视距传播方式。

视距传播是指在发射天线和接收天线能相互“看见”

的距离内，电波直接从发射点传到接收点（有时包括地面反射波）的一种传播方式。按收发天线所处的空间位置不同，视距传播基本可分为三类：

①是指地面上的视距传播，例如中继通信、电视、

广播以及地面上的移动通信等。

②是指地面与空中目标如飞机、通信卫星等之间的视距传播、

③是指空间飞行体之间的视距传播，如飞机间、宇

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宙飞行器间的电波传播等。

无论是地面上的或地对空的视距传播，其传播途径

至少有一部分是在对流层中；此外，当电波在低空大气层中传播时，还可能受到地表面自然的或人为的障碍物的影响，将会引起电波的反射、散射或绕射现象。因此，电波总是在实际的媒质中传播的。人们常把在真空中进行的“自由空间传播”这种理想情况，作为研究实际传

播问题的起点。

在收发天线之间的电波传播所经历的空间，存在着

对传输电磁能量起主要作用的空间区域，称为传播主区。若在这一区域中符合自由空间的传播条件，则可认为电波是在自由空间内传播。

菲涅尔区

在17世纪惠更斯首先提出，波在传播过程中，波面

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上每一点都是一个进行二次辐射球面波（子波）的波源，而下一个波面就是前一个波面所辐射的子波波面的包络面。

后来菲涅尔发展了这个原理，认为波在传播过程中，

空间任一点的辐射场，是包围波源的任意封闭面上所有点的二次波源发出的子波在该点相干叠加的结果。

这就是惠更斯─菲涅尔原理。

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自由空间电波传播的菲涅尔区

菲涅尔波带示意图

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自由空间电波传播的菲涅尔区

第一菲涅尔带Z1是一小凸圆面，从其中心与其边缘到达P点的波程差为λ/2，由它辐射到P点的场强，可以看成是许多幅度相同、相位由零到π依次变化的诸矢量

之和，其总矢量长度等于一个半圆弧由起点至终点的长度B1。

用类似方法可求出第二菲涅尔带Z2辐射场的矢量长

度B2。因相邻菲涅尔带在P点产生的辐射场相位是相反的，

所以，当计及Z2的作用后，P点的场强削弱了。

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自由空间电波传播的菲涅尔区

由于各带上二次波源在P点产生的场强，与射线行程（r0+nλ/2）及角度α（各环带面元法线与该点至P点的

射线间的夹角）有关，S面上半径越大的环带，在P点产生的场强振幅就愈小，因此B2

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自由空间电波传播的菲涅尔区

如此所有菲涅尔带在P点产生的总场强振幅，可以用

n项收敛级数之和来表示，其中正、负号表示相位的变

化，即

B B B B B B B

0 1 2 3 4 5 6

(1)

B B B B B

1 1 B 3 3 B 5

2 4

2 2 2 2 2

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自由空间电波传播的菲涅尔区

由于级数中每一项与它相邻两项算数平均值相差甚lim B 0

小，且，所以上式可近似为

n

n

B

B (2)

1

0 2

即是说第一菲涅尔带Z1在P点产生的辐射场近似为自由空

间场强的两倍。若要使P点场强等于自由空间场强，不一定需要很多的菲涅尔带，可只取第一菲涅尔带面积的1/3即可。

在PQ两点间插入一块假想的无限大平面S，它垂直于PQ连线，这相当于以无限大的球面包围波源Q，因此可在S面上划分菲涅尔

带，

r d

1 1 2

r d

2 2 2

2

(3)

n r n d n

2

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