地面无线电波传播特征实验_论文

合集下载

无线电波在三种不同土壤上的传播特性分析

第 ’1 卷第 0 期 !""! 年 1 月
哈尔滨商业大学学报（自然科学版）
<-4$*#+ -. =#$6(* >*(1’$)(&, -. !-22’$%’ ?#&4$#+ @%(’*%’) A/(&(-*
V=CQ ’1 .=Q 0 /;7Q !""!
无线电波在三种不同土壤上的传播特性分析
徐定杰
平面地面上传播，与发射机距离为 " 的 # 点的场强为 $，如图 ’ 所示，假设在整个传播途径上其相对介电常数! 则： R 和电导率" 是均匀的，
收稿日期： !""! # "$ # !%&
衰减因子 ’ 与相对介电常数! 电导率 " 及 R、电波波长# 密切相关，其物理意义可以理解为传播
“ */( 6 7()2 6 */(” ,’(-5* 01
（上接 &O& 页）法进行了探讨。通过相关性、灵敏度分析，进行基于模态置信度准则 #U= 的模型迭代修正，使 V6 模型在试验频段内与试验分析结果高度一致。由此得到的修正 V6 模型具有较高的可信度与精确度。为结构系统动态分析与设计提供了可靠的基础。作为应用，本文分别建立了某导弹模型梁结构的理论和试验建模，并进行了模型修正分析，结果取得了良好的相关性，验证了基于 RNSW 的建模方法是有效而可行的。参考文献：
!"#$#%&’$()&(% #*#+,)() -. $#/(- 0#1’ &$#*)2(&&(*3 -* &"$’’ /(..’$’*& 3$-4*/)

浅谈无线电波的传播特性

［作者简介］王呼达古拉（９３一）女（１６，蒙古族）内蒙古科左中旗人，，工程师。
维普资讯
弱，以，回来的信号忽大忽小，所发射很不稳定。
（）２地波传播是沿地表面传播。无线电波沿着地球表面以绕射方式到达视线范围以外，为地面波传播，成其特点是信号比较稳定，电波频率愈高，但地面波随距离的增加衰减愈快。这种传播方式主要适用于长波（频）中波段（低和中频）。
作用中图分类号tn8文献标识码a文章编号10085149200804006302随着电子技术的迅猛发展无线电波的利用更加广泛无线电波的传播方式也日趋多样化无线电波能用来传播广播和电视节目还可用来进行不同领域的通讯遥控和遥测等因此在各种传媒日益竞争激烈的情形下掌握好无线电波的传播特性对满足我们的实践需要具有重要的作用
不停地变化，于是导线附近空间的电场也随着变动，这样，在变动的电场周围产生变动的磁场，变动的磁场周围又产生变动的电场。这种持续不断的交替变化形成的向空中传播的电场和磁场，就是无线电波。
２无线电波的频率及频段划分
（）１无线电波按频率从几十Ｈ（至更低）３０Ｇｚｚ甚到００Ｈ频谱范围内的电磁波，为无线电波。称
随着电子技术的迅猛发展，电波的利用更加广泛，电波的传播方式也日趋多样化，无线无线无线电波能用来传播广播和电视节目，还可用来进行不同领域的通讯、控和遥测等，遥因此，在各种传媒日益竞争激烈的情形下，握好无线电波的掌

无线电波的传播特性

无线电波的传播特性无线电波的传播特性传播特性（一）移动通信的一个重要基础是无线电波的传播，无线电波通过多种方式从发射天线传播到接收天线，我们按照无线电波的波长人为地把电波分为长波（波长1000米以上），中波（波长100-1000米），短波（波长10-100米），超短波和微波（波长为10米以下）等等.为了更好地说明移动通信的问题，我们先介绍一下电波的各种传播方式：1．表面波传播表面波传播是指电波沿着地球表面传播情况.这时电波是紧靠着地面传播的，地面的性质，地貌，地物等的情况都会影响着电波的传播.当电波紧靠着实际地面--起伏不平的地面传播时，由于地表面是半导体，因此一方面使电波发生变化和引起电波的吸收.另一方面由于地球表面是球型，使沿它传播的电波发生绕射.从物理课程中我们已经知道，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.由此可知，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.2．天波传播短波能传至地球上较远的地方，这种现象并不能用绕射或其他的现象做解释.直到1925年，利用在地面上垂直向上发射一个脉冲，并收到其反射回波，才直接证明了高层大气中存在电离层.籍此电离层的反射作用，电波在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方.我们把经过电离层反射到地面的电波叫天波.电离层是指分布在地球周围的大气层中，60km以上的电离区域.在这个区域中，存在有大量的自由电子与正离子，还可能有大量的负离子，以及未被电离的中性离子.发现电离层后，尤其近三四十年来，随着火箭与卫星技术的发展，利用这些工具对电离层进行了深入的试验和研究.当前电离层的研究已经成为空间物理的一个重要的组成部分，其研究的空间范围和频段也日益宽广.在电离层中，当被调制的无线电波信号在电离层内传播时，组成信号的不同频率成分有着不同的传播速度.所以波形会发生失真.这就是电离层的色散性.同时，由于自由电子受电波电场作用而发生运动，所以当电波经过电离层，其能量会被吸收一部分.而且，从电离层吸收电波的规律看，若使用电波的工作频率太低，则电离层对电波的吸收作用很强.所以天波传播中有一个最低可用频率，低于这个频率，就会因为电离层对电波的吸收作用太大而无法工作.传播特性（二）1．空间波传播当发射以及接收天线架设得较高的时候，在视线范围内，电磁波直接从发射天线传播到接收天线，另外还可以经地面反射而到达接收天线.所以接收天线处的场强是直接波和反射波的合成场强，直接波不受地面影响，地面反射波要经过地面的反射，因此要受到反射点地质地形的影响.空间波在大气的底层传播，传播的距离受到地球曲率的影响.收，发天线之间的最大距离被限制在视线范围内，要扩大通信距离，就必须增加天线高度.一般地说，视线距离可以达到50km左右.空间波除了受地面的影响以外，还受到低空大气层即对流层的影响.移动通信中，电波主要以空间波的形式传播.类似的还有微波传播.2．散射传播大气对流层中，除了有规则的片状或层状气流外，还存在有不规则的，这类似于水流中漩涡的不均匀体.相应的，在电离层中则有电子密度的不均匀性.当天线辐射出去的电波，投射到这些不均匀体的时候，类似于光的散射和反射现象，电波发生散射或反射，一部分能量传播到接收点的这种传播称为散射传播.这种通信方式通信距离可达300－800km,适用于无法建立微波中继站的地区，例如用于海岛之间和跨越湖泊，沙漠，雪山等地区.但是，由于散射信号相当微弱，所以散射传播接收点的接收信号也相当微弱，即传播损耗很大，这样，散射通信必须采用大功率发射机，高灵敏度接收机和高增益天线.3．外层空间传播电磁波由地面发出（或返回），经低空大气层和电离层而到达外层空间的传播，如卫星传播，宇宙探测等均属于这种远距离传播.由于电磁波传播的距离很远，且主要是在大气以外的宇宙空间内进行，而宇宙空间近似于真空状态，因而电波在其中传播时，它的传输特性比较稳定.我们可以把电波穿过电离层外面的空间传播，基本上当作自由空间中的传播来研究.至于电波在大气层中传播所受到的影响，可以在考虑这一简单的情况基础上加以修正. 传播特性（三）前面我们对电磁波的各种传播方式做了介绍，在这里，我们简单地介绍一下各个波段的传播特点，我们按照无线电波的波长人为地把电波分为长波（波长1000米以上），中波（波长100-1000米），短波（波长10-100米），超短波和微波（波长为10米以下）等等.各个波段的传播特点如下：1．长波传播的特点由于长波的波长很长，地面的凹凸与其他参数的变化对长波传播的影响可以忽略.在通信距离小于300km时，到达接收点的电波，基本上是表面波.长波穿入电离层的深度很浅，受电离层变化的影响很小，电离层对长波的吸收也不大.因而长波的传播比较稳定.虽然长波通信在接收点的场强相当稳定，但是它有两个重要的缺点：①由于表面波衰减慢，发射台发出的表面波对其他接受台干扰很强烈.②天电干扰对长波的接收影响严重，特别是雷雨较多的夏季.2．中波传播的特点中波能以表面波或天波的形式传播，这一点和长波一样.但长波穿入电离层极浅，在电离层的下界面即能反射.中波较长波频率高，故需要在比较深入的电离层处才能发生反射.波长在3000－2000米的无线电通信，用无线或表面波传播，接收场强都很稳定，可用以完成可靠的通信，如船舶通信与导航等.波长在2000－200m的中短波主要用于广播，故此波段又称广播波段.3．短波传播的特点与长，中波一样，短波可以靠表面波和天波传播.由于短波频率较高，地面吸收较强，用表面波传播时，衰减很快，在一般情况下，短波的表面波传播的距离只有几十公里，不适合作远距离通信和广播之用.与表面波相反，频率增高，天波在电离层中的损耗却减小.因此可利用电离层对天波的一次或多次反射，进行远距离无线电通信.4．超短波和微波传播的特点超短波，微波的频率很高，表面波衰减很大；电波穿入电离层很深，甚至不能反射回来，所以超短波，微波一般不用表面波，天波的传播方式，而只能用空间波，散射波和穿透外层空间的传播方式.超短波，微波，由于他们的频带很宽，因此应用很广.超短波广泛应用于电视，调频广播，雷达等方面.利用微波通信时，可同时传送几千路电话或几套电视节目而互不干扰.超短波和微波在传播特点上有一些差别，但基本上是相同的，主要是在低空大气层做视距传播.因此，为了增大通信距离，一般把天线架高.。

无线电波传播特性的研究与应用

无线电波传播特性的研究与应用在我们的日常生活中，无线电波无处不在。

从手机通信到广播电视，从卫星导航到无线网络，无线电波在信息传递和通信领域发挥着至关重要的作用。

然而，要实现高效、稳定和可靠的无线电通信，就必须深入了解无线电波的传播特性。

本文将对无线电波的传播特性进行研究，并探讨其在各个领域的广泛应用。

无线电波是一种电磁波，其频率范围非常广泛，从低频的长波到高频的微波和毫米波。

它们在空间中以光速传播，不需要任何介质，可以在真空、空气、水和其他物质中传播。

但无线电波在不同的环境中传播时，会受到多种因素的影响，从而表现出不同的特性。

首先，让我们来了解一下无线电波的直射传播特性。

当无线电波在自由空间中传播时，没有障碍物的阻挡，它会沿着直线传播。

这种传播方式称为直射传播。

在直射传播中，无线电波的强度会随着距离的增加而逐渐减弱，遵循反平方定律。

也就是说，距离发射源的距离增加一倍，信号强度会降低为原来的四分之一。

这是因为无线电波的能量在传播过程中会逐渐扩散，导致单位面积上的能量减少。

然而，在实际环境中，很难存在完全没有障碍物的自由空间。

建筑物、山脉、树木等都会对无线电波的传播产生阻挡和反射。

这就引出了无线电波的反射传播特性。

当无线电波遇到障碍物时，一部分能量会被反射回来。

反射的程度取决于障碍物的材质、形状和粗糙度等因素。

例如，金属表面会对无线电波产生强烈的反射，而粗糙的墙壁则会导致反射信号的散射和衰减。

除了反射，无线电波还会发生折射现象。

当无线电波穿过不同介质的分界面时，由于介质的折射率不同，电波的传播方向会发生改变。

这就像光线从空气进入水中会发生折射一样。

在大气中，由于温度、湿度和气压的变化，会导致大气层的折射率不均匀，从而影响无线电波的传播路径。

这种现象在卫星通信和远程通信中尤为重要。

另外，无线电波还会发生散射传播。

当无线电波遇到尺寸小于波长的障碍物时，会向各个方向散射。

例如，雨滴、灰尘颗粒等都会引起无线电波的散射。

电波传播论文

云和降水对无线电波的衰减当在电磁波传播的路径上有云和降水时．除了要考虑大气气体的分子衰减外，还应考虑由这些大气组成物的粒子对电磁波能量的吸收和散射所造成的衰减．这种衰减通常用有效吸收面积n σ和总有效散射面积p σ来表示．n σ是这样的一个面积，将该面积乘以入射波的功率通量密度，便得到入射波所损失的功率。

类似地，p σ表示由散射所造成的功率损失．注意散射的不相干性，考虑粒子的大小分布，并换算成分贝(4.343ln0P P ＝10lg 0P P)时，我们使得到出吸收和散射所造成的功率损失(以分贝／公里计)：nP P10lg =n α=4.343×105in iN σ∑ (1.43)p P P10lg =p α=4.343×105ip iN σ∑ (1.44)在公式(1．43)和(I ．44)中．n P 和p P 分别为入射波由于被吸收和散射所损失的功率(瓦)；Po 为入射波的功率通量密度（瓦／厘米2)；N 为1厘米3中的粒子数目,ni σ和pi σ以厘米2计．n α和 p α分别叫做电磁波的吸收系数和散射系数。

电磁波在云和降水中传播时的总衰减(以分贝／公里计)为：t α＝n α+p α＝4.343×105it iN σ∑ （1.45）如Nj 表示的是1米3的粒子数目．则t α＝0.4343i t i N σ∑ （1.46）式中，i t σ＝ni σ+pi σ，称为粒子的总有效衰减面积．这时，由于大气气体、云和降水对电磁被的衰减所造成的接收功率的总减少便可表成： P r ＝0P ×102.0-[)()(21R dR R R R t R⎰⎰+αα] (1.47)式中的第一项积分表示气体的衰减，第二项表示云和降水的衰减．为了表示单个球形粒子的吸收和散射性质，还需要引入单个球形粒子的无量纲标准有效面积：'niσ＝2iniπασ，'pi σ＝2i piπασ和'ti σ＝2itiπασ，（1.48）式中，α为粒子半径。

无线电实验报告

无线电实验报告
《无线电实验报告》
在这次无线电实验中，我们使用了一台简单的无线电发射器和接收器，探索了
无线电波的传播和接收原理。

通过实验，我们对无线电技术有了更深入的了解，并且学到了一些有趣的知识。

首先，我们搭建了一个简单的无线电发射器，使用了一个电池作为能源，一个
电容和一个线圈作为振荡器，以产生无线电波。

我们调节了电容和线圈的数值，使得发射器能够发出一定频率的无线电波。

接着，我们使用一个无线电接收器
来接收这些无线电波，并且成功地将它们转换成声音信号。

在实验过程中，我们发现无线电波的传播距离受到很多因素的影响，比如天线
的高度、地形的起伏、以及周围环境中的其他无线电干扰。

通过不断调整天线
的高度和方向，我们成功地改善了信号的接收效果，这也让我们更加深入地理
解了无线电波的传播特性。

除此之外，我们还学习了一些无线电通信的基本原理，比如调频调幅等。

我们
了解到无线电技术在现代通信中的重要性，无线电波的应用范围非常广泛，从
广播电台到卫星通信，都离不开无线电技术的支持。

通过这次实验，我们不仅对无线电技术有了更深入的了解，也对科学实验有了
更多的体验和感悟。

我们相信，通过不断地学习和探索，我们能够更好地理解
并应用无线电技术，为人类社会的发展做出更大的贡献。

28Ghz处的无线电波在户外微蜂窝系统中的传输特性研究 (1)

28Ghz处的无线电波在户外微蜂窝系统中的传输特性研究简要——射线追踪法是研究室外微蜂窝无线传播的有效途径。

在本文中，在28GHz 的户外传播特性利用SBR法/图像分析法（射线弹跳跟踪/图像）来进行分析和仿真。

然后对2.6GHz 和28GHz之间的无线电波的视距和非视距传输参数进行比较。

这些分析户对外微蜂窝系统的覆盖提供了基础。

关键词： SBR/Image；28Ghz 无线电波；户外微蜂窝；传输特性。

1. 介绍在未来，第五代移动通信网络将会拥有更高的传输速率。

然而，随着现在的光谱资源变得越来越缺乏，更高频带的光谱资源需要用来实现高速率宽带宽的无线通信[1]，同时在全球的研究中，毫米波频带被提出来是能够用于下一代通信中。

在28Ghz处的毫米波频带，不像在60Ghz或者380GHZ处，大气的吸收并没有明显造成额外的路径损耗，这使得它能够用于户外移动通信[2]。

纽约大学和三星电子都证实了28GHZ在户外蜂窝网络的可行性。

目前国内外在28Ghz无线户外传播的研究才刚刚开始。

为了预测高频率无线电户外传播，射线追踪法被拿来使用[4]。

射线追踪法主要包括镜像法，最小光学路径法，测试射线法，确定射线管法和SBR/图像法[5]。

SBR/图像法能够用于任何复杂的传播，并且它可以找到所有从发射器到接收器的无线电传播路径[6][7]并且拥有高计算精度和效率。

所以这是一个可行的方法去预测无线电传播。

在这篇文章中，28Ghz处的户外微蜂窝传播特性利用SBR 法/图像分析法来进行分析和仿真，并且传播特性主要包括路径损耗，时延传播和多普勒频移，然后在户外微蜂窝的28Ghz和2.6Ghz无线电波的传输特性在视距（LOS）和非视距（NLOS）两个方面进行比较，同时2.6Ghz频带被国内的4G TD-LTE使用。

2. 环境构造图一中给出了仿真环境的俯视图：是一个尺寸为380*180M的长方形。

每一个建筑物都是80m长，30m宽和50m高，每一个街道是20m宽。

短波无线电在海洋与地面上的传播特性研究

短波无线电在海洋与地面上的传播特性研究作者：赵壮马昕来源：《中国科技博览》2018年第32期[摘要]无线电波可以通过多次反射在电离层和地球表面间进行长途旅行。

低于最高可用频率的来自于地面源的高频无线电波从电离层反射回地球之后可能再次返回电离层，此后可能再次返回地球，如此反复，每一次连续跳跃都会使旅行达到更远。

在其他因素中，介质的表面特性会决定信号在保持完整性的情况下可以传播的距离。

随着季节、朝夕的变化，最高可用频率也会发生变化。

高于最高可用频率的波不会经过反射和折射，而是穿过电离层进入太空。

我们在这里重点讨论海平面对波的反射。

经验证明，波涛汹涌的海面会比平静的海面有更大的反射损耗，而海洋湍流则会影响海水的各种电磁特性，甚至导致波的传播方向发生改变。

[关键词]短波无线电；海洋地面；传播性中图分类号：TS623 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0335-02一、建立模型我们知道接受地点位于海洋中某一点，高频电磁波由陆地天线向空中发射，经过至少一次电离层的反射才能到达接收机，电离层可从低到高依次分为D层、E层和F层等，其中F层还可分为F1层和F2层。

电磁波经过电离层会损耗一部分能量。

电离层吸收损耗是指电波通过电离层时，电离层中的电子、离子与中性分子，因受电波场的作用，相碰撞而产生热量，与此同时，电波自身失去能量。

随后电波由电离层以一定角度进入海平面时发生第二次反射，我们在此建立两种模型，一种认为是平静的海面，我们等效为镜面反射；另一种认为是湍急的海面，我们引入海浪模型并且修正反射系数。

为研究电磁波由电离层反射到海面上之后的过程，我们要在海面上建立一个新的模型。

我们知道海浪是指海面上水汽界面的周期性波动，是海洋上最常见的物理现象。

引起海浪的原因有风力，重力，离心力等，本文只考虑风力的影响。

根据海浪在不同条件下的不同表现，我们建立了关于电磁波在海面上传输的基于（Free Space loss）的通道模型。

无线电波的传播特性

无线电波的传播特性电波在不同的地形地貌和移动速度的环境下传播，表现为直射波、反射波、绕射波、折射波、散射波等传播方式。

首先在无阻挡物的自由空间中:电波以直射波形式传播，即视距传播LOS （line-of-sight) ，比如卫星通信。

在地面无线通信中，由于发射机与接收机之间通常不存在直接的视距路径，因此地面无线通信主要依靠的是反射、绕射和散射。

当电磁波遇到比波长大得多的物体时，会发生反射；当接收机和发射机之间的无线路径被尖锐的边缘阻挡时，会发生绕射；当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，会发生散射。

一、反射反射发生在地面以及建筑物的表面，当电磁波遇到比其波长大得多的物体时就会发生反射。

通常，在考虑地面对电波的反射时，按平面波处理，即电波在反射点的反射角等于入射角。

电磁波的反射发生在不同物体界面上，这些界面可能规则也可能不规则，可能平滑也可能粗糙。

为了简化，我们考虑反射表面都是平滑的，也称为理想介质表面。

电磁波通过理想介质表面后反射，电磁波的能量会全波反射回来。

二、绕射绕射也指衍射。

绕射是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。

当信号遇到大于波长的不可穿透物的边缘，如无线电波中途遇到的尖锐不规则的边缘物时，即使没有来自发送器的视线信号，也可接收到信号。

下图表示了无线电波的绕射现象。

三、散射在实际的无线环境中，接收的信号通常比单独绕射和反射模型预测的要强一些。

这是因为当电磁波在传播中遇到粗糙表面时，反射能量由于散射而散布于所有方向，像灯柱、树叶等这样的物体都会在所有方向上散射能量，这就给接收机提供了额外的能量。

四、传播路径在一个典型的蜂窝移动通信环境中，移动台总是比基站天线矮很多，接收机与发射机之间的直达路径被建筑物或其他物体所阻碍。

所以，在蜂窝基站与移动台之间的通信不是通过直达路径，而是通过许多其他路径完成的。

在无线通信频段中，从发射机到接收机电磁波的主要传播模式有反射、绕射和散射。

无线电波的传播特性

无线电波的传播特性无线电通信就是不用导线，而利用电磁波振荡在空中传递信号，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。

在莫尔斯和贝尔先后发明了有线电报和电话之后，很多科学家对电磁现象大量研究。

直到1 831年，在英国，法拉弟首先发现了电磁感应现象，并且预言：电与磁的传播是和光一样的一种波。

英国科学家麦克斯韦从1850年就开始对法拉弟提出的课题展开研究。

他总结了前人的研究成果，用数学方法对法拉弟的电磁场思想做了严格的论证，并在1864年做出“电与磁的交替转化过程，是一种波的传播形式，是一种光波”的论断，他称这种波为电磁波。

在麦克斯韦首先提出电磁理论后，又过了24年，才由德国伟大的物理学家赫兹通过实验证实了麦氏理论的正确。

赫兹设计了一个能够接收电火花的装置，结构极简单。

把一根导线弯成圆形，使两端之间仅留一微小的间隙，称它为“共振子”。

“共振子”为什么也有火花发生呢？赫兹认为，这一定是电振荡以电磁波形式通过空间传播过去的。

赫兹于1888年公布了自己的实验结果，证实了电磁波的存在。

赫兹的实验成果震惊了世界，许多科学家继续开展对电磁波的研究。

1890年，法国物理学家布朗利发现，将金属粉末即紧缩成块，但是它的电阻减小了，使电流容易通过。

这种装有金属粉未的玻璃管被称为“布朗利管”，又称“粉末检波器”，它接收电磁波的灵敏度比赫兹的“共振子”要高得多。

1894年，20岁的意大利青年马可尼从杂志上读到悼念赫兹的文章和他生前的感人事迹，受到极大启发：“如果利用赫兹发现的电磁波，不需要导线也可以实现远距离通信了”。

马可尼为自己的大胆设想所激动下宏愿，决心开拓无线电通信事业，把赫兹的研究成果付诸实际应用。

在家人的支持下，马可尼就在自己家中进行实验，他用赫兹的火花放电器作发射机，用布朗利的金属粉未检波器作接收机经过一个多月的努力，终于完成了电磁波的发送和接收实验，并在实验中发现，利用天线可使发射距离增加。

第四部分地面波传播

第四部分地面波传播沿地球表面的无线电波传播称为地面波传播, 简称地波传播(Propagation of Ground Wave), 其特点是信号比较稳定。

当天线设置在紧靠地面上时，天线辐射的电波是沿着半导电性质和起伏不平的地表面进行传播的。

◆一方面由于地表面的半导电性质，使电波的场结构发生变化并引起电波吸收；◆另一方面由于地球表面呈现球形使电波传播的路径按绕射的方式进行。

地面波传播还与电波的极化有关，理论计算和实验均证明地面波不宜采用水平极化波传播。

由图可见，水平极化波的衰减因子Ah 远大于垂直极化波的衰减因子Av。

这是因为电场水平极化时，电场平行于地面，传播中在地面引起较大的感应电流，致使电波产生很大衰减。

水平极化和垂直极化波的地面衰减一、地面波传播的场分布波前倾斜现象是指由于地面损耗造成电场向传播方向倾斜的一种现象，地面波传播的重要特点之一。

(a)电场方向(b)坡印廷矢量方向波前倾斜现象波前倾斜现象的解释1设直立天线沿x轴放置，辐射垂直极化波，电波能量沿z轴传播，辐射场为Ex1和Hy1。

当某瞬间Ex1位于A点，在地面上必然会产生感应电荷。

当波向前传播时，便产生了沿z方向的感应电流。

由于大地是半导电媒质，有一定的地电阻，故在z轴方向产生电压降，也即在z方向产生新的水平分量Ez2。

由于边界电场切向分量连续，即存在Ez1，这样靠近地面的合电场E1就向传播方向倾斜。

波前倾斜现象的解释2从能量的角度看，由于地面是半导电媒质，电波沿地面传播时产生衰减，这就意味着有一部分电磁能量由空气层进入大地内。

坡印亭矢量的方向不再平行于地面而发生倾斜，出现了垂直于地面向地下传播的功率流密度Sx1，这一部分电磁能量被大地吸收。

由电磁理论知道，坡印亭矢量是与等相面即波前垂直的，故当存在地面吸收时，在地面附近的波前将向传播方向倾斜。

显然，地面吸收越大，Sx1越大，倾斜将越严重。

只有沿地面传播的Sz1分量才是有用的。

1111Re()2S E H* =⨯波前倾斜现象天线沿x轴放置，电磁波的传播方向为z方向。

电波传播特性对卫星通信的影响研究案例探讨

电波传播特性对卫星通信的影响研究案例探讨在当今信息时代，卫星通信作为一种重要的通信手段，已经广泛应用于广播电视、导航定位、气象预报、军事通信等众多领域。

然而，卫星通信的质量和效果在很大程度上受到电波传播特性的影响。

深入研究电波传播特性对卫星通信的影响，对于提高卫星通信的性能、可靠性和稳定性具有重要意义。

电波在空间中的传播受到多种因素的制约，如大气层的折射、散射、吸收，以及地球表面的反射、绕射等。

这些因素会导致电波的衰减、延迟、相位变化、多径效应等，从而影响卫星通信的质量。

以大气层的折射为例，由于大气层的密度和温度随高度的变化而不同，电波在穿过大气层时会发生折射现象。

这种折射会导致电波的传播路径发生弯曲，从而影响卫星通信的信号到达角度和时间。

在某些情况下，大气层的折射可能会使卫星信号发生聚焦或散焦，导致信号强度的增强或减弱。

大气层的散射也是影响卫星通信的一个重要因素。

当电波遇到大气层中的粒子时，会发生散射现象，使得部分电波能量偏离原来的传播方向。

这不仅会导致信号的衰减，还可能引入噪声和干扰，降低信号的质量。

除了大气层的影响，地球表面的反射和绕射也会对卫星通信产生显著的影响。

当卫星信号照射到地球表面时，会发生反射现象。

如果反射信号与直射信号在接收端叠加，就会产生多径效应。

多径效应会导致信号的相位和幅度发生变化，从而引起信号的衰落和失真。

此外，地球表面的障碍物还会对电波产生绕射作用，使得信号在障碍物后方形成阴影区域，导致信号的衰减和中断。

为了更深入地了解电波传播特性对卫星通信的影响，我们来看一个实际的研究案例。

假设我们要建立一个卫星通信系统，用于偏远地区的应急通信。

在这个系统中，卫星位于地球同步轨道上，地面接收站位于山区。

由于山区的地形复杂，电波传播环境恶劣，因此需要对电波传播特性进行详细的分析和研究。

首先，我们考虑大气层的影响。

通过对当地大气层的气象数据进行分析，我们发现大气层的温度和湿度变化较大，这会导致电波的折射指数发生变化。

电波传播特性对卫星通信的影响研究案例分析

电波传播特性对卫星通信的影响研究案例分析在当今的信息时代，卫星通信作为一种重要的通信手段，在全球范围内发挥着不可或缺的作用。

从广播电视信号的传输，到飞机、船舶的导航与通信，再到偏远地区的网络覆盖，卫星通信的应用无处不在。

然而，要实现稳定、高效的卫星通信并非易事，其中电波传播特性是一个关键的影响因素。

电波在从卫星发射到地面接收站的过程中，会经历多种复杂的传播现象，这些特性包括自由空间损耗、大气衰减、多径传播、阴影衰落以及多普勒频移等。

下面我们将通过具体的案例分析，深入探讨这些传播特性对卫星通信的影响。

首先，自由空间损耗是卫星通信中不可避免的一个现象。

电波在自由空间中传播时，其能量会随着距离的增加而逐渐衰减。

根据 Friis 传输方程，自由空间损耗与通信距离的平方成正比，与电波频率的平方也成正比。

例如，一颗位于地球同步轨道的通信卫星，距离地面约36000 千米。

假设工作频率为 10GHz，当信号从卫星发射到地面接收站时，自由空间损耗将非常巨大。

在实际的卫星通信系统中，为了弥补这一损耗，通常需要采用高功率的发射机、高增益的天线以及灵敏的接收机等技术手段。

大气衰减也是影响卫星通信的一个重要因素。

地球的大气层对不同频率的电波具有不同程度的吸收和散射作用。

在 Ku 频段及以上的高频段，大气中的氧气和水蒸气会对电波造成显著的衰减。

在一个暴雨天气的案例中，由于大气中的水汽含量增加，导致卫星信号在穿过大气层时衰减加剧。

原本清晰稳定的卫星电视信号出现了严重的雪花和卡顿现象，影响了用户的观看体验。

为了减轻大气衰减的影响，卫星通信系统在设计时需要考虑工作频段的选择，并对大气衰减进行精确的预测和补偿。

多径传播是卫星通信中另一个常见的问题。

当卫星信号到达地面接收站时，可能会通过多条不同的路径传播，包括直射路径、反射路径和散射路径等。

这些不同路径的信号到达接收端的时间和相位不同，会相互叠加和干扰，导致信号衰落和失真。

在城市环境中，高楼大厦和其他建筑物的反射会造成严重的多径传播。

无线电波的传播特性

无线电波的传播特性无线电波是一种无形的电磁波，它在空间中不断地传播，具有一定的传播特性。

了解无线电波的传播特性，可以帮助我们更好地设计和使用无线电系统，提高无线电通信的质量和效率。

无线电波的传播方式无线电波的传播方式主要有三种：直线传播、地面波传播和天波传播。

直线传播是指无线电波在空间中直线传播，它只在传输距离较短、没有遮挡物的情况下才能应用。

地面波传播是指无线电波在地球表面沿地面传播，适用于传输距离较长、有遮挡物的情况。

天波传播是指无线电波在地球大气层内反射和散射，使其可以超越地球表面曲率传播，适用于较长距离和遮挡较多的情况。

无线电波在传播时会受到许多因素的影响，如频率、传播距离、天气、地形和人造遮挡物等，这些因素都会影响无线电波的传播特性。

首先，频率是影响无线电波传播的主要因素之一。

不同频率的无线电波在传播时会有不同的特性，比如低频波能够穿透建筑物，而高频波则不行。

其次，传播距离也是影响无线电波传播的因素之一。

当传播距离增加时，无线电波的信号强度会逐渐减弱，最终无法被接收到。

第三，天气也会影响无线电波的传播。

比如，雨、雪、霾等恶劣天气会使无线电波传播受阻，从而影响无线电通信的质量和效率。

第四，地形也会对无线电波的传播产生影响。

比如，在山区、丘陵和峡谷等地形复杂的地区，无线电波会遭遇反射、散射、衍射等现象，从而导致信号的衰减和失真。

最后，人造遮挡物也会对无线电波传播产生影响。

比如，高层建筑、电线杆、天线塔等都会使无线电波的传播受到阻碍，从而影响无线电通信的效果。

无线电波的应用无线电波的应用非常广泛，不仅是无线电通信的重要手段，还被广泛应用于雷达、遥感、导航、远程控制等领域。

例如，雷达利用无线电波向周围发射脉冲，利用回波来确定目标的位置和性质，广泛应用于军事、民用、气象等领域。

卫星导航系统也是利用无线电波，通过卫星向地面发射信号，以确定接收机的位置和速度。

总之，无线电波虽然看似无形无声，却具有重要的传播特性，对人们的生活和工作产生着深远的影响。

无线电波在大气中传播特性的理论和实验研究

无线电波在大气中传播特性的理论和实验研究近年来，无线电波在通信领域的应用逐渐增加。

了解无线电波在大气中传播特性的理论和实验研究对于优化无线通信的可靠性和性能至关重要。

本文将探讨无线电波在大气中传播的理论依据，并介绍一些相关的实验研究。

首先，无线电波在大气中传播主要受到大气的吸收、散射和折射等因素的影响。

大气中的分子和粒子对无线电波具有吸收和散射的作用，从而影响波的传输。

此外，无线电波还会在不同介质之间发生折射，使得波的传播路径发生改变。

因此，了解这些传播特性对于无线通信的设计和优化至关重要。

众所周知，无线电波的频率会影响其在大气中的传播特性。

不同频率的无线电波会受到大气的吸收和散射程度的影响而表现出不同的传播特性。

较高频率的无线电波更容易被大气吸收，而较低频率的无线电波则更容易发生散射。

因此，在实际应用中，选择合适的频率对于实现稳定的通信至关重要。

其中，大气的散射对于无线电波的传输距离有着重要的影响。

无线电波在遇到大气中的小尺度不均匀性时会发生散射，散射导致波峰和波谷的传播方向发生改变。

这种现象被称为多径效应，它会导致信号的多个版本到达接收器，从而产生干扰和衰落现象。

因此，在设计无线通信系统时，需要考虑并抑制多径效应的影响，以提高通信的可靠性。

除了大气的散射，大气的折射也是无线电波传播的重要因素。

大气层的折射性质会影响无线电波在大气中的传输路径。

例如，大气层的折射率随着高度的变化而变化，这导致了无线电波在传输过程中发生弯曲。

这种弯曲现象被称为大气折射，它使得无线电波可以远距离传播到地平线之后。

这一特性被广泛利用于无线电通信和雷达系统中。

实验研究对于验证和深化理论的认识是至关重要的。

在无线电波在大气中传播特性的实验研究中，科学家们通常使用天线、接收器等设备来测量信号的强度和传播路径的改变。

通过收集和分析这些数据，研究者可以对无线电波在大气中的传输过程进行定量分析和建模，以更好地了解其传播特性和优化通信系统。

电波传播特性对卫星通信的影响研究探讨

电波传播特性对卫星通信的影响研究探讨在当今信息时代，卫星通信凭借其覆盖范围广、不受地理条件限制等优势，成为了现代通信领域的重要组成部分。

然而，要实现高效、稳定的卫星通信，就必须深入了解电波传播特性及其对通信效果的影响。

电波在从卫星到地面接收站的传播过程中，会经历多种复杂的现象和变化。

首先，自由空间损耗是不可忽视的一个方面。

简单来说，电波在空间中传播时，其能量会随着距离的增加而逐渐减弱。

这就好像一个声音在空旷的地方传播，越远听到的声音就越小。

对于卫星通信，由于卫星距离地面较远，这种自由空间损耗就显得尤为显著。

距离越远，信号衰减越大，这就要求卫星发射的信号具有足够的强度，地面接收设备也要具备较高的灵敏度，才能保证通信的质量。

大气衰减也是影响电波传播的重要因素之一。

地球的大气层并非是均匀的，其中包含了各种气体成分和不同的气象条件。

当电波穿过大气层时，会与大气中的气体分子、水汽、云雾等相互作用，导致信号的衰减和失真。

比如，在雨、雪等恶劣天气条件下，电波会被大量吸收和散射，从而严重影响通信质量。

这种情况下，可能会出现信号中断、误码率增加等问题，给通信带来极大的不便。

电离层对电波传播的影响同样不可小觑。

电离层是地球大气层中的一个特殊区域，其中存在大量的自由电子和离子。

电波在穿过电离层时，会发生折射、反射、散射等现象，从而改变电波的传播路径和特性。

对于卫星通信来说，电离层的变化可能导致信号延迟、相位偏移等问题，影响通信的准确性和可靠性。

特别是在太阳活动剧烈的时候，电离层的变化更加复杂和剧烈，给卫星通信带来更大的挑战。

除了上述因素，多径传播也是卫星通信中常见的问题。

当电波从卫星发射到地面接收站时，可能会通过不同的路径到达接收端，这些路径的长度和传播条件各不相同。

这就导致接收端接收到的信号是多个不同路径传播的信号的叠加，从而产生信号的衰落和失真。

多径传播可能会引起信号的码间干扰，降低通信系统的性能。

此外，阴影衰落也是需要考虑的一个问题。

电波传播特性对卫星通信的影响研究案例

电波传播特性对卫星通信的影响研究案例卫星通信作为现代通信领域的重要组成部分，在全球范围内发挥着至关重要的作用。

然而，电波在空间中的传播特性会对卫星通信的质量和效果产生显著影响。

为了深入理解这些影响，我们通过一系列实际研究案例来进行探讨。

电波传播过程中会受到多种因素的干扰和影响。

首先是自由空间损耗，这是由于电波在传播过程中能量的扩散导致的。

想象一下，电波就像一颗从手中抛出的石子，在前进的过程中其能量会逐渐分散。

对于卫星通信来说，信号从卫星发射到地面接收站，距离越远，自由空间损耗就越大，信号强度也就越弱。

在实际的卫星通信中，我们经常会遇到雨衰的问题。

当电波穿过降雨区域时，雨滴会吸收和散射电波能量，导致信号强度大幅下降。

特别是在暴雨天气下，雨衰对卫星通信的影响尤为严重。

曾经有一个案例，在_____地区的一次强降雨期间，卫星电视信号出现了严重的中断和卡顿现象。

原本清晰流畅的画面变得模糊不清，声音也断断续续。

这给当地居民的观看体验带来了极大的困扰。

经过技术人员的检测和分析，发现正是由于雨衰导致接收信号的强度大幅低于正常水平。

除了雨衰，大气衰减也是一个不可忽视的因素。

大气中的氧气、水蒸气等成分会对电波产生吸收作用，尤其是在高频段，这种吸收更为明显。

在某些特殊的气象条件下，如大雾、沙尘等，大气衰减的影响会进一步加剧。

曾经有一家企业通过卫星通信进行远程数据传输，在一次大雾天气中，数据传输速率明显下降，传输延迟增加，严重影响了企业的正常业务运营。

电离层闪烁也是卫星通信中常见的问题之一。

电离层是地球大气层中的一个特殊区域，其中存在大量的自由电子和离子。

当电波穿过电离层时，由于电子密度的不均匀分布，会导致信号强度和相位的快速波动，即电离层闪烁。

这种闪烁现象在低纬度地区更为常见，而且在夜间更为严重。

在一个卫星导航系统的应用案例中，车辆在夜间行驶经过低纬度地区时，导航信号出现了频繁的丢失和偏差，导致驾驶者迷失方向。

经过分析，发现是电离层闪烁导致卫星信号的稳定性受到了破坏。

电波传播理论-地面障碍物的绕射

第6章地面障碍物的绕射[1]地面及地面覆盖物构成了无线电波在自然环境中传播的最主要边界条件。

地面及地面覆盖物对无线电波传播的影响，除了在上一章中已经讨论过的反射和散射现象之外，地面及其覆盖物对无线电波的阻挡将引起所谓的的绕射传播现象，绕射可造成电波能量的额外衰减。

本章对此将作详细研究。

6.1 地形、地面覆盖物对无线电波的阻挡在2.5节中我们就已经讨论过无线电波传播的通道问题，以收发点为焦点的费涅尔椭球代表了电波传播所要求的空间通道，特别是第一费涅尔椭球。

如果在第一费涅尔椭球的空间区域内无线电波被地面和地面覆盖物所阻挡，那末，无线电波的能量将要遭受严重的衰减，这就是无线电波的绕射现象。

绕射对无线电波能量的重大衰减，会使接收点的信号电平永久性地偏低，使通信的质量大大降低，甚至造成通信的中断，在地面通信电路设计中应该尽量避免出现这种情况。

图6.1 真实地球上球面分层均匀线性大气中的射线1：负折射；2：无折射；3：标准折射；4：临界折射；5：超折射在地面通信中，不管是超短波还是微波通信，总是希望直接射线与地面之间能保持有足够的余隙。

可是我们注意到，由于大气的变化，直接射线与地面之间的余隙也随之变化。

所以，即使在正常的大气状态下，能够有足够的余隙，但是，当出现严重的负折射时，射线就可能很靠近地面了，以至不能保证有足够大的传播通道。

射线离地面的距离与大气状态之间的关系如图6.1所示，图中的虚线代表第一费涅尔椭球，不同大气状态下的射线已以数字1～5注明。

在超折射的情况（代表出现大气波导的情况）下，相应的射线5与地面之间具有最大的余隙；在标准折射的情况（代表正常的大气状态）下，相应的射线3离地面仍然有足够的余隙；但是，在负折射的情况（代表大气折射指数随高度增加的反常大气状态）下，射线的余隙就已经为零或负值了，此时，电波传播的通道完全被阻塞，电波能量的衰减自然非常严重。

当然，如果天线架设得很高，比如，保证在正常情况下射线能高出地面若干个第一费涅尔半径，那么，此时就可以完全不考虑地面障碍对电波的阻挡（绕射）损耗了。

地球表面均匀大气中的电波传播

第3章地球表面均匀大气中的电波传播在外空间，收发天线之间的路径上一般没有遮档物和可以产生反射的物体。

因此接收信号是由一路直达信号所组成。

然而，当收发天线在地球上时，信号就会有多条路径从发射机到达接收机。

这是由于地形对无线电波引起的反射、绕射和散射。

反射使电波传播中的一部分能量沿一个确定的方向折回到大气中。

绕射使电波传播中的一部分能量沿一个连续弯折的方向绕过障碍物而到达其背后的地方。

散射使电波传播中的一部分能量被不规则的地形分散到各个方向，它相当于乱反射。

反射、绕射和散射引起的多径效应改变了收发两点之间的路径损耗。

3.1 平坦地面上的电波传播被均匀大气所包围的、电导率σ和介电常数ε假设为均匀的平滑地球表面上的电波传播，已被广泛地进行了研究。

其中最简单的情况是当收发天线高度h及T h和R它们之间的间隔d相比很小的时候，以及反射的地球表面可以假设为平地时的情况。

对于收发之间相隔不大于10-20km的无线链路，平地的假设是有效的。

此时主要传播方式为直达波和反射波，接收信号可以用散射场E来表示，它可以通过s直达波和反射波的合成来近似（参看图3.1）。

图3.1 有反射时路径损耗的最简单情况3.1.1 反射的有效区域在图3.1中，如果以发射源T的镜象源T'和接收点R为焦点画出一个菲涅耳区的椭球面，如图3.2(a)所示，可以得到地面与椭球面相交所截出的一个椭圆面，其中心在c点，和反射点p不重合，见图3.2(b)。

由它可以估计出对反射波起主要作用的地面上菲涅耳区的大小，称为有效反射区。

该有效反射区的大小基本上由第一菲涅耳区或者2～3个菲涅耳区所决定。

如图3.2(c)所示，T、T'和R均在zy平面上，地面反射的椭圆有效区域与xy 平面重合，该椭圆的长轴在y轴上，短轴通过c点平行于x轴，假设图中的椭圆是图3.2 反射地段上的菲涅耳区第n 菲涅耳区的边界面（椭球面）与地面相交所得。

在这第n 菲涅耳区椭圆上任取一点),,(z y x c '，根据菲涅耳区的定义有 2λρn r =- (3.1)式中21ρρρ+=表示源到c '点和c '点到接收点距离之和，32r r r +=表示源到p 点和p 点到接收点距离之和。

地球表面均匀大气中的电波传播

38第三章地球表面均匀大气中的电波传播3.1 引言无线信道的传播模型可分为大尺度（Large-Scale）传播模型和小尺度（Small-Scale）衰落两种。

大尺度衰落描述了长距离（几百米甚至更长）内接收信号的强度的缓慢变化，这些变化是由发射天线和接收天线之间的传播路径上的山坡或湖泊以及建筑物等造成的。

一般来说，大尺度衰落与发送天线和接收天线之间的距离成反比，且在不同的地区（如海边和内陆地区、城市和乡村）有不同的衰减因子。

大尺度衰落可以由天线分集和功率控制得到补偿，因此了解大尺度衰落对于移动通信中传输技术和接收设备的选择有很大的意义。

本章将介绍大尺度传播中最基本的电波传播方式，即地球表面均匀大气中的电波传播。

无线电波从发射天线到接收天线的传播方式有很多种，包括直达波（即自由空间波），地波（即表面波），对流层反射波，电离层波等。

发射机与接收机之间最简单的传播方式就是自由空间传播。

在自由空间传播中，介质是各向同性而且均匀的。

卫星通信、空间通信和陆上视距通信都是自由空间传播。

另一种传播方式是地波，地波传输可以看成是直达波、反射波和表面波的综合。

第三种方式产生于对流层，这里的异类介质随着天气和季节的变化而变化，而且其反射系数随着高度的增加而减小。

这种缓慢变化的反射系数使电波路径呈弧状弯曲。

第四种方式是电离层反射。

大气中40英里到400英里高度是电离层。

该电离层对于波长小于1米的电磁波而言是一种反射体。

这种反射传播可用于长距离传播。

除了反射，由于折射率的不同，电离层还可以产生电波散射。

同对流层一样，电离层也具有连续波动性，这种波动是随机快速波动。

电波传播环境的研究主要针对于以下三个问题：1．某个特定频段和某种特定环境中，电波传播和接收信号的物理机制是什么。

2．从发射机到接收机，信号功率的路径损耗是多少。

该路径损耗预测对系统的设计和规划具有指导意义。

3．接收信号的幅度、相位、多径分量到达的时间和功率是怎样分布的，其概率分布统计特性如何。