电波传播理论基础概述.
电波传播概论
衰 减 因 F子
2 1.8 1.6 1.4 1.2
1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 / m
图 6 – 8 接收点场强随工作波长λ的变化曲线
6.3
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。
（6-1-4）
如果接收天线的增益系数为GR, 有效接收面积为Ae, 则在距离发射天线r处的接收 天线所接收的功率为
pR
S0
Ae
piGi
4r2
2GR 4
（6-1-5）
将输入功率与接收功率之比定义为自由空间的基本传输损耗:
Lbf
Pi pR
4r
1 GiGR
（6-1-6）
将上式取对数得
Lbf
10 lg
对于视距通信
F 1 e jk 2h1h2 / d 2 sin( 2h1h2 ) d
（6-2-10）
由上式可得到下列结论:
① 当工作波长和收、发天线间距不变时, 接收点场强随天线高度h1和h2的变化 而在零值与最大值之间波动，如图 6-6 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。
E=Eθ1+Eθ2
（6-2-4）
Eθ1=E 0 f(θ) Eθ2=RE0f(θ′)
e jkr r e jkr r
（6-2-5）
式中, R为反射点处的反射系数, R=|R|e jφ, f(θ)为天线方向函数。
如果两天线间距离d>>h1, h2, 则有
第1章-电波传播的基础知识
波段名称
Ka Q U M E F G R
频率范围(GHz)
26.5——40 33——50 40——60 50——75 60——90 90——140 140——220 220——325
表1-2 最常用微波频段划分
波段符号 UHF L S C X Ku K Ka
频率(GHz)
0.3-1 1-2 2-4 4-8 8-12 12-18 18-26 26-40
合成孔径天线
水平交叉长线阵
圆极化天线(如螺旋天线)
表面波天线(如介质棒天线)
有源天线
超导天线
微带天线
自适应天线
常用频段
超短波、短波
超短波至超长波 中波至超长波 短波至超长波 超短波至中波 超短波至极长波
微波
超短波至短波
微波至超短波 极长波
微波至超短波 短波至超长波
微波 超短波至短波
第1章 电波传播的基础知识
2. 天波传播(电离层反射传播)
• 经电离层连续折射而返回地面到达接收点 • 频率范围：中波、短波（短波为主） • 优点：能以较小的功率进行可达数千千米的远距传播 • 缺点：受电离层影响衰落现象严重
2
电波传播与散射
第1章 电波传播的基础知识
3. 视距传播
• 发射天线与接收天线之间的直视的传播方式 • 频率范围：超短波、微波 • 优点：可传送宽带大容量数据 • 缺点：传输距离短
前言
表1-3 主要的天线类型和常用频段
形式
水平半波天线
折合阵子
对称阵子
八木天线 笼形天线
角形天线
锥形天线
鞭天线
单极子天线
加顶天线
铁塔天线
框形天线
环天线
《电波传播》PPT课件
0.2
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
/ (°)
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
0 0
H3.0
V3.0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
/ (°)
(a)
(b)
干土的反射系数
精选课件ppt
25
当Δ很小时，将 r 2H1H2 代入下式
F02
1 3
F12
（5）
，根据定义，有
F00.577F10.577
d1d2
d
（6）
由上式可见，当距离d一定时，波长愈小，则传播主区
的半径愈小，菲涅耳椭球区也就愈长，最后蜕化为一直线，
这就是几何光学中“光线沿直线传播”的证明
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1144
地面对电波传播的影响
地质的电特性：介电常数，电导率，磁导率 地球表面的物理结构：地形起伏、植物以及人为建
(12)
精选课件ppt
28
【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
| E/ E1 | | E/ E1 |
2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 d/ 104 m
(a)
1.8 1.6
1.4 1.2
1
0.8
0.6
0.4
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。
电波传播基础知识
电波传播基础知识无线电波传播（radio wave propagation）频率从几十赫（甚至更低）到30000千兆赫左右（波长从几万千米到0.1毫米左右）整个频谱范围内的电磁波，称为无线电波。
发射天线或自然源辐射的无线电波，通过介质或受到介质分界面的影响，而到达接收天线的过程，称为无线电波传播。
无线电波在介质或介质分界面的影响下，有被折射、反射、散射、绕射和吸收等现象。
接收点的无线电信号，也有衰减和干扰出现。
为了确定无线电系统的频率、功率、增益、灵敏度、信号噪声比和工作方式等，都需要对无线电波传播特性有所了解。
根据何种介质或何种介质分界面对电波传播产生主要的影响，可将常遇到的电波传播方式分为：（1）地波传播（电波传播主要受地球表面的影响）。
（2）对流层电波传播（电波传播主要受对流层影响）。
（3）电离层电波传播（电波传播主要受电离层影响）。
（4）地—电离层波导电波传播（电波传播主要受电离层下缘和地面的影响，此外还有埋地天线、地壳中电波传播、火箭喷焰、再入等离子体鞘套和核爆炸等影响）。
各种频段的无线电波的传播方式和特点及其应用，可见各有关词汇。
地波传播（propagation of ground wave）沿地球表面的无线电波的传播，称为地波传播。
其特点是信号比较稳定。
在讨论地波传播问题时，一般是将对流层视为均匀介质（有时认为对流层的折射指数垂直梯度为常数），电离层的影响不予考虑，而主要考虑地球表面对电波传播的影响。
半导电性地球表面的影响，一方面使地波的垂直方向电场强度远大于水平方向电场强度，并因在地面上产生感应电流，使地波有较大的衰减；另一方面，由于地球是椭球形，在视线距离以外，地波传播可以认为是围绕弧形地球面的绕射传播。
垂直偶极子所产生的地波垂直电场E通常表示为E=E0ν其中：E0为理想导电地面上的垂直电场，ν称为衰减因子，它是频率、距离和地面电参数的复杂函数。
一般说来，频率愈高，地面电导率愈低，地波随距离衰减就愈快。
无线电波传播理论
电离层传播模型需要考虑电离层 的结构、成分、电子密度等参数 ，以及电离层对电波的吸收和反 射等作用。
地面对无线电波的吸收
地面对无线电波的吸收是指电波在传 播过程中，由于地面物质的吸收作用 而导致的能量损耗。
VS
地面对无线电波的吸收与地面的物质 成分、湿度、温度等因素有关，不同 的地面类型对电波的吸收程度不同。
对流层传播模型
对流层传播模型适用于电波在对流层中的传播，由于对流层的气象条件复杂多变，电波传播受到大气 折射、散射、吸收等因素影响。
对流层传播模型需要考虑大气温度、湿度、气压等参数，以及气象条件对电波传播的影响。
电离层传播模型
01
电离层传播模型适用于电波在电 离层中的传播，电离层对电波的 折射、反射、散射等作用会影响 电波的传播路径和强度。
、雷达等领域。
无线电波的产生与传播
产生
无线电波可以通过电子运动、振荡器 、天线等设备产生。
传播
无线电波在传播过程中会受到多种因 素的影响，如大气、地形、建筑物等 ，其传播方式和距离也会因此而有所 不同。
02 无线电波传播方式
直射传播
直射传播是指无线电波直接从发射天线沿直线到达接收设备 ，不经过其他介质或物体的反射、折射或散射。直射传播的 路径损耗较小，信号质量较好，但受地形、建筑物等遮挡物 的影响较大。
自由空间传播模型
自由空间传播模型适用于电波在自由 空间中的传播，其假设电波在均匀介 质中沿直线传播，不受地球曲率、大 气折射等因素影响。
自由空间传播模型的公式为：$d = frac{c}{2pi f sqrt{epsilon}}$，其中 $d$为电波传播距离，$c$为光速，$f$ 为电波频率，$epsilon$为介电常数。
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
电波传播原理资料
电波传播原理资料电波传播原理（英文：Propagation of radio waves）是指电磁波在空间中的传播过程，是无线通信的基础。
电波是一种电磁波，由振动的电场和磁场组成，可以在空气和其他介质中传播。
电波的传播原理包括发射、传播和接收三个主要环节。
本文将详细介绍电波传播的原理及相关知识。
首先，电波的发射是指将电信号转化为电磁波的过程。
电磁波的频率范围很宽，从低频的几赫兹到高频的几百千兆赫兹不等。
不同频率的电磁波在空间中的传播特性也有所不同。
发射源可以是无线电台、移动通信基站、卫星等。
无线电台是指专门发射和接收电波的设备，它可以将电信号转化为电磁波并向四面八方传播。
其次，电波传播是指电磁波在空间中的传播过程。
电波在空气中的传播速度非常快，约为每秒3×10^8米。
电磁波在空间中的传播是个复杂的过程，受到多种因素的影响，包括频率、天线高度、地形、大气状况等。
以无线电通信为例，低频电波的传播距离远，但传输速率低；高频电波的传播距离近，但传输速率高。
地形和大气状况也会影响电波的传播，如山脉和建筑物会造成衰减和阻挡，大气遇到不稳定层时会发生折返传播现象。
最后，电波的接收是指将传播中的电磁波转化为电信号的过程。
接收设备一般包括天线和接收器。
天线是接收电磁波的装置，它能够将电磁波转化为电信号。
不同类型的天线适用于不同频率的电磁波。
接收器是将接收到的电信号转化为可被手机、电视等设备处理的信号。
接收到的电信号可能受到干扰，如多径效应和杂散电波。
为了提高接收质量，常常需要进行信号处理和解调过程。
总结来说，电波传播原理涉及到发射、传播和接收三个环节。
电波发射将电信号转化为电磁波，电波传播是电磁波在空间中的传播过程，电波接收将传播中的电磁波转化为电信号。
电波的传播受到频率、地形、大气状况等因素的影响，也受到技术和设备的限制。
深入了解电波传播原理对于无线通信的设计和优化非常重要。
电波传播概论
电波传播概论
什么是电波？ 电波又称无线电波，指频率从几十赫兹（甚至更低）到3000 千兆赫兹左右（波长从几十兆米到 0.1 毫米左右）频谱范围 内的电磁波。
什么是无线电波传播？ 发射天线或自然辐射源所辐射的无线电波，通过自然条件下 的媒质到达 接收天线的过程。
l
S
B · dS t
∮B· dS 0
s
∮H· dl J
l i i
S
D · dS t
D H J t
23
二、本构关系
电磁波的传播过程实际上电磁波与媒质相互作用 的过程。 电磁波的传播，除了考虑麦克斯韦方程所描述的 场属性，还必须考虑媒质的特性及其对电磁波传播 的影响。 与媒质电磁特性相关系的场量之间或源与场量之 间的关系，这些关系称为本构关系。 本构关系是由电磁场作用之下的媒质分子极化和 磁化或电子传导的机理，并通过实验而总结出来。
D H J t
位移电流没有热效应？
19
微分形式：
· D
B E t
· B0
对于时变电磁场，这4个方程并不是独 立的，如
B E t
E B t
E 0
· B0
D H J t
20
微分形式：
· D
E
· B0
H J
D t
B t
D H J J D t t
H 0
·J
F qE q( v B)
xyz?n121111edhb2222edhbl30将安培环路定理应用于上述回路slssdtdd????????hljdss因为y0上式左边化为??0?limlydx?????12hxhlh由于电流密度限制在很薄的一层内右边第一项变为同时由于y0则s0从而右边第二项变为????000???limlimlimsssssyyyxyyxxd????????????????????jjzjzjsz00?limlim0ssyyddstt??????????????dzsdxyz?n121111edhb2222edhbl31将slssdtdd????????hljdss全部代入??0?limlydx?????12hxhlh0?limsssyxd??????sjjz0lim0sytd???????sd????xx???12shjhxz可得????0??12shxjhz或xyz?n121111edhb2222edhbl32????0??12shxjhz由于?????xyz从而有?????0???12shyzjhz考虑矢量恒等式???bccaab得?????0???????12szyjhhz或??21???0???????szhyhjz从而可得??21?0???shyhj或??21???shyhj最终可将磁场强度的切向边界条件表示为??21???snhhj可见磁场强度的切向分量丌连续其丌连续性在数值上等于面电流密度
电波传播基本知识PPT课件
电波传播方式的说明
• 地表面波是建立在地球表面的一种电波传播形式，在频率小于5MHz且 天线高度小于地面半波长时，此传播形式占主导作用。其特点是传播距 离远，易与水下建立通信，不受天气与地面环境的阻挡。
• 对流层电波传播是无线通信中占主导作用的传播形式，频率在30MHz以 上时，视距传播成为主要传播方式，此时需注意对流层折射系数的影响 (一般地，此种传播又称地面传播)，传播特点是视距传播，易受地面环 境的阻挡影响，传播衰减较大。
电波反射的退极化作用
• 电波反射的退极化作用除了有耗地面的反射以外，不规则的反射目标也 是造成电波去极化的原因之一。
• 移动信道中的各种物体目标对电波的反射过程，是目标表面上每一部分 对电波的散射的综合。其中还包含某些表面结构的二次甚至更多次反射。 目标上的每一部分，相对电波发射天线的取向和形态是各异的。所以复 杂形状的目标具有极强的、多样的退极化作用。
• 《无线通信技术》，深圳市华为技术有限公司 • 《现代无线通信系统电波传播》，Hernry L.Bertoni • 《移动通信工程(理论与应用)》， • 《网络规划设计》，深圳市华为技术有限公司
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课程内容
第一章 无线通信基本概念 第二章 移动通信电波传播的几个概念 第三章 移动通信电波传播特性 第四章 移动通信信道与预测
第8页/共86页
大气媒质的分层情况
第9页/共86页
第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述 第二节 无线通信中的大
气媒质
第三节 无线通信中的电 波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
第10页/共86页
电波传播方式的分类
• 根据何种介质或何种介质分界面对电波传播产生主要的影响，可将常遇 到的电波传播方式分为： • （1）地表面波传播（电波传播主要受地球表面的影响）。 • （2）对流层电波视距传播（电波传播主要受对流层影响）。 • （3）电离层电波反射传播（电波传播主要受电离层影响)。
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。
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
01
02
03
04
05
06
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
5.无线电波传播的基本理论(V0.2)
移动台距基站的距离 绕射损耗
d
LDIFF
H eff 基站天线的有效高度
6
反射
在平地面上传播的双射线模型
7
多径衰落
多径衰落
当接收机在可引起反射、绕射的复杂环境下移动时， 当接收机在可引起反射、绕射的复杂环境下移动时， 在不到一个波长范围内会出现几十分贝的电平变化和激烈的相位摆动
8
绕射
当接收机和发射机之 间的无线路径被物体 的边缘阻挡时发生绕 射。 绕射使得无线电信号能够传播 到阻挡物后面。 到阻挡物后面。
通常基于几何绕射理论 ）、物理光学 （GTD）、物理光学 ）、 （PO）的射线跟踪或其 ） 他精确方法。 他精确方法。
29
三类小区
宏小区（宏蜂窝） 宏小区（宏蜂窝）
覆盖范围通常大于1Km 覆盖范围通常大于 高发射功率，大于20W 高发射功率，大于 高增益天线10dBi～20dBi 高增益天线 ～ 天线高过周围环境 常用于郊区、农村、 常用于郊区、农村、公路等 解决覆盖问题 通常采用经验传播模型或半 确定性经验传播模型进行预 测
16
陆地移动通信中的无线信号
小尺度衰落 小尺度上信号包络的变化是描述多径衰落的， 小尺度上信号包络的变化是描述多径衰落的， 通常服从瑞利概率密度函数， 通常服从瑞利概率密度函数，因而也称为瑞利 衰落。 衰落。 中尺度衰落 中尺度的传播机制描述的是阴影衰落， 中尺度的传播机制描述的是阴影衰落， 当以分贝表示时， 当以分贝表示时，这种变化趋向于正态 高斯）分布， （高斯）分布，通常称为对数正态衰落 大尺度衰落 大尺度的传播机制描述的 是区域均值， 是区域均值，具有幂定律 传播特征， 传播特征，即中值信号功 率与距离长度增加的某次 幂成反比变化
电波传播基础PPT课件
S
PtGt
4 d 2
A2
W m2
Pr
4 d
2
A2GtGr Pt
W
第13页/共33页
(9) (10)
传输媒质对电波传播的影响
对于某一传输电路，发射天线输入功率与接收天线
输入功率（满足匹配条件）之比，定义为该电路的传输
损耗L，即
L
Pt Pr
4 d
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传输媒质对电波传播的影响
❖多径传输 当电波以两个或两个以上不同长度的路径传播到达
接收地点时，则接收天线捡拾的信号是由几个不同路径 传来的电场之和。因路径长度有差别，它们到接收地点 的时间延迟（简称时延）不同。若以τ表示最大传输时 延与最小传输时延之差，若τ值太大就会引起较明显的 信号失真。图2(a)示出了接收点场强是由两条路径传来 的、振幅不等的、相位差φ=ωτ的两个电场叠加。
当接收天线与来波极化匹配并与负载阻抗匹配时，
其接收功率为
Pr
SAe
Pt Gt
4 d 2
2 4
Gr
4 d
2
PtGtGr
(W)
(3)
式中S为坡印廷矢量（W/m2）, Ae为接收天线的有 效面积（m2），Pt为发射天线的输入功率（W），Gt和 Gr分别是发射天线和接收天线的增益，λ为自由空间电 波的波长（m）。
设一天线置于自由空间，在其最大辐射方向上、距 离为d的接收点处产生的场强为
E0
60PtGt d
V m
(1)
pt为发射天线输入功率（W），Gt为发射天线增益， d为距离（m），E0为自由空间场强振幅值。为便于实用， 或写成：
第8页/共33页
电波传播理论
由 k2 L π 确定。
L
2
2
ef L 3 1
7.2 平面波对界面的斜入射
1 介质分界面上相位匹配原则
除了垂直入射情况外，经常是均匀平面波对于界 面的斜入射情况。真实的界面是非常复杂的，但 只要界面的曲率半径远大于波长，电磁波在边界 上的行为与平面非常接近。 设入射波为
③ 平面电磁波的在介质中的运动轨迹（称为 射线）具有可逆性。
2 Fresnel公式
(1)电场与入射面垂直的情况
当入射波电场矢量与入射面垂直，应用边界条件
2 Ei Er cosi 1Et cos t
E r 2 cos i 1cos t E cos cos i 2 i 1 t Et 2 2 cos i Ei 2 cos i 1cos t
E2 r ex T Ei e jk2 z ˆ ˆ H r e y T E e jk2 z i 2 2
透射波功率：
1 Pav t Re E 2 H 2 2 1 2 2 Ei T 2 2
透射波与反射波功率之和：
Pav r Pav t
设空间由两种不同介质组成，平面电磁 波自介质 1 垂直入射到介质的分界面
1 1 2
2 2 2
入射波电场的复振幅
介质空间1 中的电磁场
E1 r e x Ei e jk1z E r e jk1z ˆ ˆ ey H 1 r Ei e jk1z E r e jk1z 1
Ei Er Et
1
(2)电场与入射面平行的情况 当入射波电场矢量与入射面平行，应用边界条件
2 Ei Er 1Et Ei Er cosi Et cos t
电波传播知识点总结
电波传播知识点总结一、电波传播的基本概念1. 电波的概念电波是指一种电与磁场交替振荡并在空间中传播的波动。
它是一种媒介无关的波动，能够在真空中传播，因此在通信中广泛应用。
根据频率的不同，电波可以分为射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同类型。
2. 电磁波的特性电波是电磁波的一种，具有电场和磁场交替变化的特性。
它们的传播速度为光速，能够穿透大部分非金属物质，因此在通信、雷达、遥感等领域得到广泛应用。
同时，电磁波也具有反射、折射、衍射和干涉等典型波动特性。
3. 电波传播的基本原理电波的传播是通过电磁波在空间中的传播来实现的。
电波的传播通过自由空间传播、大气传播、地面传播和天线辐射等方式，具有一定的传播特性和传播机制。
二、电波传播的传播机制1. 自由空间传播自由空间传播是指电波在真空中的传播，它的传播路径很直线，传播损耗较小。
然而，由于电磁波会受到大气参数、地球曲率、大气湍流等因素的影响，导致传播损耗和衰落。
2. 大气传播大气传播是指电波在大气层中的传播，其传播路径受到大气层折射作用和反射作用的影响。
大气传播存在不可预测的多径效应和多普勒效应，对于通信和雷达系统的设计和优化具有重要意义。
3. 地面传播地面传播是指电波在地面上或近地表的传播，其中包括地面波传播、地堑波传播和地球曲率衍射等传播方式。
地面传播受地形、植被、建筑物等地物影响较大，需要在工程设计中充分考虑。
4. 天线辐射天线辐射是指电波的辐射传播过程，其传播路径可根据发射天线和接收天线的性能进行优化设计。
天线辐射包括方向性辐射、极化辐射和功率辐射等关键技术，与无线通信系统息息相关。
三、电波传播的传播特性1. 传播距离电波的传播距离受频率、功率、天线高度等因素的影响，传播距离可以通过地形、大气状况和天线性能等条件进行合理估算。
传播距离是影响通信质量和传输速率的重要因素。
2. 传播损耗电波的传播损耗是指在传播过程中电波功率的衰减，其主要原因包括自由空间传播损耗、大气传播衰减、地面波散射损耗等。
无线电波传播基础理论
Lp－从基站到移动台的路径损耗(dB) f－载波频率(MHz)
hb－基站天线高度
d－基站到移动台之间的距离(m)
hm－移动台天线高度(1～10m)，一般取1.5m，单位为m
AOkummuramh－移动台高度修正，在中等城市取 ( 1 .1 lo f 0 . g 7 ) h m ( 1 .5 l6 o f 0 . g 8 ) 在大城市取值 3.2(lo1g .1 7(h 5 m)2 )4.97
1.3 dB概念的介绍
• Power • Voltages
P dB 10 log
P0 E dB 20 log E0
P ( dB )
[ Plin. ] 10 10
E (dB)
[Elin. ] 10 20
• Conversion factor
E(dBV/m) = P(dBm) + 106,4 + antenna factor
– Okumura – Hata公式中GSM1800M频段的路径损耗比GSM900M频段大
9.79dB
– 功率预算中GSM1800M频段MS发射功率比GSM900M频段小3dB(各自 分别为30dBm和33dBm）
– 50m长 7/8” 电缆损耗差值为0.97dB – GSM1800与GSM900相比较，所有以上各项给出了 13.77 dB差值 • 但实际的场强测量和1800M频段的模型校正发现平均差值并没有这么大 – 通常 Okumura – Hata模型1800M频段的修正因子比900M频段小3～6dB。
Diffuse Reflection. amplitude: A - - > *A ( < 1) phase : - - > random phase polarisation : random
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B E t
D H dl (J ) dS c S t
D H σE t
D dS dV
S V
D = B = 0
3
B dS 0
S
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詹姆斯· 麦克斯韦（1831--1879) ，伟大的英国
球坐标系
2 1 1 1 2 2 (r 2 ) 2 (sin ) 2 2 r r r r sin r sin 2
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散度
F (a x ay a z ) (a x Fx a y Fy a z Fz ) x y z
旋度
Fx Fy x y ax F x Fx
Fx z ay y Fy
矢量场的散度运算
az z Fz
矢量场的旋度运算
Fz Fy Fx Fz Fy Fx ax ( ) ay ( ) az ( ) y z z x x y
磁通量的时间变化率的负值。 动生电动势：回路切割磁力线，磁场不变。（注 ：发电机工作原理） 感生电动势：回路不变，磁场随时间变化
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法拉第(1791－1867) ，英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的
科学家。法拉第于1831年发现了电磁感应定律。这一划时代的伟大发现， 使人类掌握了电磁运动相互转变以及机械能和电能相互转变的方法，成为 现代发电机、电动机、变压器技术的基础。 法拉第于1833-1834年连续发现电解第一和第二定律，为现代电化学工业 奠定了基础。 1845年发现磁致旋光效应（法拉第效应）。 法拉第名言：希望你们年青的一代，也能象蜡烛为人照明那样，有一分热 ，发一分光，忠诚而踏实地为人类伟大的事业贡献自己的力量。
1、电磁场与Maxwell方程
电磁场的数学描述——亥姆霍兹定理：矢量
场由散度、旋度和边界条件唯一确定。
矢量A的散 度源 已知 矢量A的旋 度源 边界条件
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电荷密度
在电磁场中
电流密度J 边界条件
电 磁 场 唯 一 地 确 定
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电磁场中的基本物理量
电场强度E 电位移矢量D
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2、矢量运算基础
基本概念
标量、矢量和场
常用正交坐标系
直角（笛卡儿）坐标系 圆柱坐标系
球坐标系
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8
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9
矢量加、减
A+B A
B
矢量乘
内积：结果为标量
A
A B = A B cos AB
B
= AxBx + AyBy +AzBz
dF E (V/m ) dq
D εE
介电常数：将物质置于电场中，物质将被极化，
用介电常数ε描述。 磁导率常数：将物质置于磁场B中，物质将被磁 化，用磁导率常数μ描述。 B μH 磁场强度H d F d qv B(T) 磁感应强度B 电荷Q、电荷密度ρ、电流I与电流密度J
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物理学家、数学家。麦克斯韦主要从事电磁理论 、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性 理论方面的研究。 麦克斯韦在前人成就的基础上，对整个电磁现象 作了系统、全面的研究，将电磁场理论用简洁、 对称、完美数学形式表示出来，经后人整理和改 写，成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程 组。据此，1865年他预言了电磁波的存在，并计 算了电磁波的传播速度等于光速，同时得出结论 ：光是电磁波的一种形式，揭示了光现象和电磁 现象之间的联系。麦克斯韦于1873年出版了科学 名著《电磁理论》。系统、全面、完美地阐述了 电磁场理论。这一理论成为经典物理学的重要支 柱之一。建立的电磁场理论，将电学、磁学、光 学统一起来，是19世纪物理学发展的最光辉的成 果，是科学史上最伟大的综合之一。
梯度
grad f f
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f f f ax a y az x y z
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3、电磁场基本定理的数学表述
法拉第电磁感应定律——Maxwell第一方程
B c E dl S t dS
H E t
导体回路l中的感应电动势等于该回路所围面积的
电磁场本构关系
D εE
B μH
J σE
为介电常数: r 0 ，其中
1 0 10 9 F/m 8.854 10 12 F/m 36 为磁导率: r 0 ，其中 0 4π 107 H / m
为电导率: 绝缘体 103 S / m 金属 107 S / m
外积：结果为矢量
A B | A || B | sin AB
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ax Ax Bx
ay Ay By
az Az Bz
C=A×B
B
Bsin
A
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汉密顿算符
直角坐标系 ax ay az x y z
柱坐标系
1 论基础
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1
第1节 Maxwell方程组
1．麦克斯韦方程组是电磁现象的基础，可以用来解 释所有的微观电磁现象
2．麦克斯韦方程组用三维空间中矢量的某种数学运 算来描述——场论和矢量运算
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积分形式
微分形式
B E dl dS c S t
1 1 ar a a r r r sin
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拉普拉斯算符
直角坐标系
2
2 2 2 2 2 2 2 x y z
柱坐标系
2 2 1 1 2 ( ) 2 2 2 z