电波传播基础知识—无线电波传播方式
无线电波传播途径
无线电波在均匀介质 (如空气)中，具有直线传播的特点。
只要测出电波传播的方向，就可以确定出信号源（发射台）所在方向。
无线电测向是指通过无线电测向机测定发射台（或接收台）方位的过程，但是无线电测向运动中，要快速寻找隐蔽巧妙的信号源，必须掌握无线电波的传播规律。
一、无线电波的发射与传播无线电波既看不见，也摸不着，却充满了整个空间。
广播、移动通讯、电视等，已经是现代社会生活必不可少的一部分。
无线电波属于电磁波中频率较低的一种，它可直接在空间辐射传播。
无线电波的频率范围很宽，频段不同，特性也不尽相同。
我国目前开展的无线电测向运动涉及三个频段:频率为1.8—2兆赫的中波波段，波长为150—166.6米，称160米波段测向；频率为3.5—3.6兆赫的短波波段，波长为83.3—85.7米，称80米波段测向；频率为144—146兆赫的超短波段，波长为2.08—2.055米，称2米波段测向。
（一）无线电波的发射过程无线电波是通过天线发射到空间的。
当电流在天线中流动时，天线周围的空间不但产生电力线 (即电场)，同时还产生磁力线。
其相互间的关系，如图2-1-1所示。
如果天线中电流改变方向，空间的电力线和磁力线方向随之改变。
如果加在天线上的是高频交流电，由于电流的方向变化极快，根据电磁感应的原理，在这些交替变化的电场和磁场的外层空间，又激起新的电磁场，不断地向外扩散，天线中的高频电能以变化的电磁场的形式，传向四面八方，这就是无线电波。
从图2-l可知，电力线 (即电场)方向与天线基本平行，磁力线 (磁场)的形状则是以天线为圆心，与天线相垂直的方向随之变化的无数同心圆。
图2-1-1 无线电波的发射（二）无线电波的特性l.无线电波的极化交变电磁场在其附近空间又激起新的电磁场的现象称无线电波的极化。
空间传播的无线电波都是极化波。
当天线垂直于地平面时，天线辐射的无线电波的电场垂直于地平面称垂直极化波。
天线平行于地平面时，天线辐射的无线电波的电场平行于地面称水平极化波。
无线电波的传播方式
无线电波的传播方式一、无线电波的传播方式无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后，是经过不同的传播路径到达接收点的。
人们根据这些各具特点的传播方式，把无线电波归纳为四种主要类型。
1）地波，这是沿地球表面传播的无线电波。
2）天波，也即电离层波。
地球大气层的高层存在着“电离层”。
无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”。
因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。
我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。
3）空间波，由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。
有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。
直射波和反射波合称为空间波。
4）散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。
在业余无线电通信中，运用最多的是“天波”传播方式，这是短波远距离通信向必要条件。
空间波和散射波的运用多见于超高频通信，而地波传播“般只用于低波段和近距离通信。
二、电离层与天波传播1．电离层概况在业余无线电中，短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。
短波段信号的传播主要依靠的是天波，所以我们必需对电离层有所了解。
地球表面被厚厚的大气层包围着。
大气层的底层部分是“对流层”，其高度在极区约为九公里，在赤道约为十六公里。
在这里，气温除局部外总是随高度上升而下降。
人们常见的电闪雷鸣、阴晴雨雪都发生在对流层，但这些气象现象一般只对直射波传播有影响。
在离地面约10到50公里的大气层是“同温层”。
它对电波传播基本上没有影响。
离地面约50到400公里高空的空气很少流动。
在太阳紫外线强烈照射下，气体分子中的电子挣脱了原子的束缚，形成了自由电子和离子，即电离层。
由于气体分子本身重量的不同以及受到紫外线不同强度的照射，电离层形成了四个具有不同电子密度和厚度的分层，每个分层的密度都是中间大两边小。
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。
无线电波传播方式与各频段的利用
无线电波传播方式与各频段的利用无线电通信是利用电磁波在空间传送信息的通信方式。
电磁波由发射天线向外辐射出去，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。
无线电波共有以下七种传播方式（附图为无线电波传播方式示意图）。
（1）波导方式当电磁波频率为30kHz以下（波长为10km以上）时，大地犹如导体，而电离层的下层由于折射率为虚数，电磁波也不能进入，因此电磁波被限制在电离层的下层与地球表面之间的空间内传输，称为波导传波方式；（2）地波方式沿地球表面传播的无线电波称为地波（或地表波），这种传播方式比较稳定，受天气影响小；（3）天波方式射向天空经电离层折射后又折返回地面（还可经地面再反射回到天空）的无线电波称为天波，天波可以传播到几千公里之外的地面，也可以在地球表面和电离层之间多次反射，即可以实现多跳传播。
（4）空间波方式主要指直射波和反射波。
电波在空间按直线传播，称为直射波。
当电波传播过程中遇到两种不同介质的光滑界面时，还会像光一样发生镜面反射，称为反射波。
（5）绕射方式由于地球表面是个弯曲的球面，因此电波传播距离受到地球曲率的限制，但无线电波也能同光的绕射传播现象一样，形成视距以外的传播。
（6）对流层散射方式地球大气层中的对流层，因其物理特性的不规则性或不连续性，会对无线电波起到散射作用。
利用对流层散射作用进行无线电波的传播称为对流层散射方式。
（7）视距传播指点到点或地球到卫星之间的电波传播。
附表给出了从甚低频（VLF）至极高频（EHF）频段的电波传播方式、传播距离、可用带宽以及可能形成的干扰情况。
序频段名号称 4 5 甚低频（VLF）低频频段范围 3-30kHz 传播可用干扰传播距离方式带宽量波导数千公里利用极有宽扩世界范围长距离无线限展电导航 30-300kHz 地波数千公里很有宽扩长距离无线电民航战（LF） 6 7 天波限展略通信中频地波宽扩中等距离点到点广播300-3000kHz 几千公里适中（MF）天波展和水上移动高频（HF） 3-30MHz 天波几千公里宽有限长和短距离点到点全的球广播，移动空间波对短和中距离点到点移甚高频几百公里有限8 30-300MHz 流层很宽动，LAN声音和视频广（VHF）以内的散射播个人通信绕射空间波对短和中距离点到点移特高频流层100公里有限9 300-3000MHz 很宽动，LAN声音和视频广（UHF）散射以内的播个人通信卫星通信绕射祝距超高频（SHF）短和中距离点到点移通常30公里左动LAN声音和视频广视距很宽是有右播移动/个人通信卫限的星通信 10 3-30GHz 通常短和中距离点到点移极高频 11 30-3000GHz 视距 20公里很宽是有动，LAN个人通信卫星（EHF）限的通信在确定无线电系统实际通信距离、覆盖范围和无线电干扰影响范围时，无线电传播损耗是一个关键参数。
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
无线电波传播的基础知识
(a )
(b )
(c)
除了上述3种基本的传播方式外，还有散射传播 – 散射传播是利用低空对流层、高空电离层下缘的不均匀的“ 介质团”对电波的散射特性来达到传播目的的。 – 散射传播的距离可以远远超过地-地视距传播的视距。 – 对流层散射主要用于100MHz~10GHz频段，传播距离 r<800km； – 电离层散射主要用于30~100MHz频段，传播距离r>1000km。 散射通信的主要优点是距离远，抗毁性好，保密性强。
35
36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
3.2
4 5.12 6.4 8 10 12.8 16 20 25.6 32
50
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
100
128 160 200 256 320 400 512 640 800 1000
dBm=10logmW
– 从物理知识中我们已经知道，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。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。
天波传播
– 发射天线向高空辐射的电波在电离层内经过连续折射而返回 地面到达接收点的传播方式称为天波传播。 – 尽管中波、短波都可以采用这种传播方式，但是仍然以短波 为主。它的优点是能以较小的功率进行可达数千千米的远距 离传播。 – 天波传播的规律与电离层密切相关，由于电离层具有随机变 化的特点，因此天波信号的衰落现象也比较严重。
dBm功率转换表
DBm 0 1 3 4 功率 （ W） 0.001 0.00125 0.002 0.0025 dBm 16 17 18 19 功率 （ W） 0.04 0.048 0.064 0.08 dBm 31 32 33 34 功率 （ W） 1.28 1.6 2 2.56 dBm 46 47 48 49 功率 （ W） 40 51.2 64 80
无线电波
通常的模拟电视信号采用将图像调幅，调频并合成在同一信号中传播。 数字电视采用MPEG-2图像压缩技术，由此大约仅需模拟电视信号一半的带宽。
移动通信系统选择所用频段时要综合考虑覆盖效果和容量。UHF频段与其他频段相比，在覆盖效果和容量之 间折衷的比较好，因此被广泛应用于手机等终端的移动通信领域。当然，随着人们对移动通信的需求越来越多， 需要的容量越来越大，移动通信系统必然要向高频段发展。
无线电波的速度只随传播介质的电和磁的性质而变化。
传播
感谢观看
雷达
雷达通过测量反射无线电波的延迟来推算目标的距离。并通过反射波的极化和频率感应目标的表面类型。
无线电波的多经传送效应导航雷达使用超短波扫描目标区域。一般扫描频率为每分钟两到四次，通过反射波 确定地形。这种技术通常应用在商船和长距离商用飞机上。多用途雷达通常使用导航雷达的频段。不过，其所发 射的脉冲经过调制和极化以便确定反射体的表面类型。优良的多用途雷达可以辨别暴雨、陆地、车辆等等。
调频广播的边带可以用来传播数字信号如，电台标识、节目名称简介、、股市信息等。在有些国家，当被移 动至一个新的地区后，调频收音机可以自动根据边带信息自动寻找原来的频道。
航海和航空中使用的电台应用VHF调幅技术。这使得飞机和船舶上可以使用轻型天线。
政府、消防、警察和商业使用的电台通常在专用频段上应用窄带调频技术。这些应用通常使用5KHz的带宽。 相对于调频广播或电视的带宽，保真度上不得不作出牺牲。
民用或军用高频服务使用短波用于船舶，飞机或孤立地点间的通讯。
《无线电波的发射、接收和传播》 讲义
《无线电波的发射、接收和传播》讲义一、无线电波的概述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，从卫星导航到无线局域网，无线电波在信息传递中扮演着至关重要的角色。
那么，什么是无线电波呢？无线电波是一种电磁波，其频率范围非常广泛，从低频的几千赫兹到高频的几十亿赫兹。
它们能够在自由空间中传播，不需要像电线那样的物理连接就能传递信息。
二、无线电波的发射要实现无线电通信，首先需要发射无线电波。
无线电波的发射主要依靠天线和发射机。
天线是发射和接收无线电波的重要设备。
发射时，电流通过天线，产生变化的电磁场，从而向周围空间辐射出无线电波。
天线的形状和尺寸会影响发射的效率和方向性。
发射机则负责产生高频振荡电流。
这个电流具有特定的频率和功率，决定了发射的无线电波的特征。
为了有效地发射无线电波，发射机通常会对信号进行调制。
调制就是把要传递的信息加载到高频载波上。
常见的调制方式有调幅（AM）和调频（FM）。
调幅是使载波的振幅随信号变化，而调频则是使载波的频率随信号变化。
经过调制后的信号，能够携带更多的信息，并且更适合在空间中传播。
三、无线电波的传播无线电波在空间中的传播方式主要有地波传播、天波传播和直线传播三种。
地波传播是指无线电波沿着地球表面传播。
这种传播方式适合频率较低的无线电波，如长波和中波。
地波传播比较稳定，但传播距离有限，且容易受到地面障碍物和地球曲率的影响。
天波传播是指无线电波被发射到高空的电离层，然后被反射回地面。
这种传播方式适合中波和短波。
电离层是地球大气层中的一个区域，其中存在大量的自由电子和离子，能够反射无线电波。
但电离层的状态会随时间和季节变化，导致天波传播的稳定性较差。
直线传播是指无线电波以直线的方式传播。
这种传播方式适合频率较高的无线电波，如超短波和微波。
直线传播的信号强度随距离的增加而迅速衰减，因此需要通过中继站来延长传播距离。
此外，无线电波在传播过程中还会受到各种因素的影响，如大气衰减、障碍物阻挡、多径传播等。
第6章 无线电波的基本知识
地面之间的长波和超长波传播，以及地下坑道中的超短波传播。
§6.4 多波段无线电波传播的特点
三、各波段电波传播的特点源自v1、相移常数：沿z方向每传播单位距离相位的变化称为相移 常数：
v
v 2 2 f
§6.1 无线电波传播的基本特性
六、相移常数与波阻抗
2、波阻抗：波传播方向相垂直的横截面内电场强度与磁场 强度的比值称为波阻抗：
E H
§6.2 无线电波的极化
c
B
+
c
-
E
E
B
c
c
2、电偶极子的电磁场 极轴
以振子中心为球心、
E
传播方向
轴线为极轴作球面 ，作
为电磁波的波面 。面上 任一点 A 处，场强矢量 E 处于过点 A 子午面内，磁 场强度矢量 H 处于过点 A
H r p0
并平行于赤道平面的平
S w v
1 1 2 2 E H 2 2
w ——电磁场能量密度，v ——电磁波波速
w we wm
由
v
1
E
H
得
v S E 2 H 2 2 1 E 2
H H E
EH
考虑到
S与
方向相同，则其矢量式 为 u
E x Em sin t
H y H m sin t
z1 t1 z1 v v E E sin(t z ) m 1 因此l点的电磁场强度的瞬时值为： x v H y H m sin(t z1 ) v
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：
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05
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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
无线电波传播
无线电波传播无线电波通过介质或在介质分界面的连续折射或反射，由发射点传播到接收点的过程。
无线电通信是利用无线电波的传播特性而实现的。
因此，研究无线电波的传播特性和模式，是提高无线电通信质量的重大课题。
传播模式通常指电磁波在各种介质中传播的一些典型方式。
在地球上，无线电波的传播介质有地壳、海水、大气等。
根据物理性质，可将地球介质由下而上地分为地壳高温电离层、地壳介质岩层、地壳表面导电层、大气对流层、高空电离层。
不同频率的无线电波，在各层介质中传播的折射率n和吸收衰减常数ɑ各不相同。
因而各种频段的无线电波在介质中传播均有其衰减较小的传播模式。
适于通信的传播模式主要有以下九种。
地壳波导传播以地壳表面导电层和地壳高温电离层为界面，以地壳介质岩层为介质形成地壳波导的传播模式。
超长波或更长波段的电波可以在地壳波导中传播到千余公里。
但由于深入地下数公里的天线难以建造，现在还不能实际应用于通信。
水下传播无线电波在海水中传播的传播模式。
电波在海水中的吸收衰减随频率升高而增大，目前仅用于超长波水下通信。
地表波传播无线电波沿地壳表面传播的传播模式，又称地波传播。
地面吸收衰减导致波阵面前倾，使单位距离吸收衰减率随传播距离的增大而增大。
地面吸收衰减随频率升高而增大。
地波传播无线电波传播无线电波传播用于中频（中波）以下频段。
电离层传播利用电离层和地面对电磁波的一次或多次反射进行传播的传播模式，又称天波传播。
电离层按高度由下而上地分为D、E、F1和F2等几个主要层次。
各个层次中部的电子密度最大值由下而上逐层增加，而电子和中性气体分子的单位时间碰撞次数则逐层减少。
电离层的高度和电子密度均随季节、昼夜和太阳黑子活动而变化（见图）。
无线电波只能在折射率n值随高度递减的区域开始折返地面，电波途径最高点处的折射率n值等于电波入射角θ0的正弦函数。
对应于某一折射角，存在一个最高频率，其传播途径的最高点可以达到F2层的最大电子密度区。
此频率称为最高可用频率MUF。
无线电波传播的基础知识.课件
无线电波在传播过程中会受到介质的吸收作用，导致能量逐渐衰减。不同的介质 具有不同的衰减系数，因此会影响无线电波的传播距离和信号强度。
04
无线电波的应用领域
通信领域
无线电波在通信领域有着广泛的应用，包括长波通信、中波 通信、短波通信、微波通信等。
长波通信主要用于海底电缆、大地导电等场合，中波通信主 要用于广播、导航等，短波通信主要用于远程通信、广播、 电视等，而微波通信则主要用于现代移动通信、卫星通信等 。
01
02
03
04
无线电波可以在各种介质中传 播，包括空气、水、土壤等。
无线电波的传播速度等于光速 ，不受介质影响。
无线电波的传播距离受发射功 率、天线高度、频率等因素影
响。
无线电波易受到干扰，如其他 电磁波、雷电等。
02
无线电波的传播介质
电离层
01
电离层概述
电离层是地球大气的一个区域，其中包含自由电子和离子。它对于长波
雷达领域
无线电波在雷达领域的应用主要包括 雷达测距、雷达测速和雷达测角等。
雷达通过发射无线电波并接收回波， 可以实现对目标物体的距离、速度、 角度等参数的测量，广泛应用于军事 、航空、气象等领域。
导航领域
01
无线电波在导航领域的应用主要 包括航海导航、航空导航和卫星 导航等。
02
航海导航主要利用长波和超长波 ，航空导航主要利用中波和短波 ，而卫星导航则主要利用微波无 线电波进行定位和导航。
信号相对稳定，但易受到干扰。
无线电波的分类
短波：频率在30-300MHz之间，波长在10-1m之间。 主要用于短距离通信和广播。
信号传输稳定，但传输速率较慢。
无线电波的分类
无线电波的传播
五、多普勒效应
多普勒效应是指发射源与接收点相对移动而产生频率变化的现象； 多普勒频移：f = (v/λ)*cosα ；其中v/λ为最大多普勒频移 例如：900MHz频率，移动台速度50Km/h， 则 f = (50*1000/3600)/(3/9) = 41.6Hz。
六、室分设计电波传输考虑
1.室内分布系统的无线传播也是多径传播，也存在多径现象 。因为室内环境比较稳定，多径衰落呈现慢衰落的现象。 所以，在计算电平时，常常采用自由空间的传播计算方式 。 2.由于不考虑信号的多径叠加问题。所以，在电平计算上主 要考虑的是直射波。在直射波传播路径上有阻挡，则考虑 阻挡衰减。 3.折射波、反射波的应用。某些曲折死角，可以巧妙地应用 电波的折射和发射。 4.电波的隧道效应。
一、自由空间传播
2.自由空间的传播
自由空间：均匀无损耗的无限大空间；各向同性；电导率为零；空间无限大 。 空气中电导率不为零，且方向不同性，所以不是自由空间，但是近似自由空 间。 有一发射功率为Pt的点源，通过增益为Gt的天线发射；在距离该点源 d的球 面上有一有效接收为A的天线，则该天线单位面积上接收到的功率为 S = Gt * Pt / (4πd2) 天线截获的功率Pr = S *A ， 有效接收面积 A = Gr * λ2/ (4π) 所以，Pr = Pt * Gt * Gr * λ2 /（4πd）2 定义路径衰耗Ls = （4πd）2 / λ2 = （4π fd）2 / c 2 其中，f为频率；C为电磁波在自由空间传播速度。 用分贝表示为 Ls = 32.45dB + 20log(f) +20log(d) f 单位为 单位为MHz；d单位为 单位为Km ； 单位为
重点和思考
重点：无线电波自由空间传播公式。 多径传输产生的结果。 天线的种类、指标。 思考：相对运动改变无线电波的频率，动车或高铁怎样覆盖 信号比较合适？
无线电波的四种传播方式
无线电波的四种传播方式
无线电波的四种传播方式分别是：
1. 地面波传播：地面波是靠着大地反射和折射形成的，主要在短波和中波频段中使用。
地面波传播的优点是信号稳定，但距离有限，适用于局部通信。
2. 天波传播：天波是指从天空反射回来的无线电波，主要在短波和中波频段中使用。
天波传播的优点是传播距离较远，但受天气影响较大，信号容易受到干扰。
3. 散射波传播：散射波是指无线电波在物体表面散射后形成的波，主要在超短波和微波频段中使用。
散射波传播的优点是信号不易受到干扰，但传播距离较短。
4. 空间波传播：空间波是指直接从发射天线向接收天线发射的无线电波，主要在超短波和微波频段中使用。
空间波传播的优点是传播距离较远，但信号容易受到遮挡和衰减的影响。
无线电波传播的基础知识
无线电波传播的基础知识要了解电磁辐射，那么对于无线电波的电波传播相关的基础知识就要有所了解，只有基于对电波了解、熟悉的基础上才能更好采取合适的电磁辐射的防护措施！一、无线电波的传播特性及信号分析甚低频：VLF，3-30KHz、超长波、波长1KKm-100Km、以空间波为主，主要用于海岸潜艇通信；远距离通信；超远距离导航；低频：LF，30-300KHz、长波、波长10Km-1Km、以地波为主主要用于越洋通信；中距离通信；地下岩层通信；远距离导航；中频：MF，0.3-3MHz、中波、波长1Km-100m、以地波与天波为主，主要用于船用通信；业余无线电通信；移动通信；中距离导航；高频：HF，3-30MHz、短波、波长100m-10m、天波与地波,主要用于远距离短波通信；国际定点通信；甚高频：VHF，30-300MHz、米波、波长10m-1m、空间波主要用于电离层散射(30-60MHz)通信；流星余迹通信；人造电离层通信(30-144MHz)；对空间飞行体通信；移动通信等超高频：UHF，0.3-3GHz、分米波、波长1m-0.1m、空间波，主要用于小容量微波中继通信；(352-420MHz)；对流层散射通信(700-10000MHz)；中容量微波通信(1700-2400MHz)；特高频：SHF，3-30GHz、厘米波，波长10cm-1cm、空间波，主要用于大容量微波中继通信(3600-4200MHz)；大容量微波中继通信(5850-8500MHz)；数字通信；卫星通信；国际海事卫星通信(1500-1600MHz)等；ELF：极低频3~30Hz SLF：超低频30~300Hz ULF：特低频300~3000Hz VLF：甚低频3~30kHz LF：低频30~300kHz中波，长波MF：中频300~3000kHz、波长100m~1000m、中波主要用于AM广播HF：高频3~30MHz波长10~100m、短波主要用于短波广播VHF：甚高频30~300MHz波长1~10m、米波主要用于FM广播UHF：特高频300~3000MHz波长0.1~1m、分米波SHF：超高频3~30GHz波长1cm~10cm、厘米波EHF：极高频30~300GHz波长1mm~1cm、毫米波二、无线电波的传播无线电波按传播途径可分为以下四种：天波-由空间电离层反射而传播；地波-沿地球表面传播；直射波-由发射台到接收台直线传播；地面反射波-经地面反射而传播。
(天线技术)第12章无线电波的传播
地面的地形、地物、建筑物等会 对无线电波的传播产生影响，需 要进行详细的场地勘测和设计。
水下传播
水下传播是指无线电波在水中传播的 过程，包括海水对无线电波的吸收和 散射作用。
海水对无线电波的吸收较大，因此水 下通信通常需要使用较低频率的无线 电波。
水下传播适用于水下通信损耗
大气层中的水汽、氧气、臭氧 等物质对无线电波的吸收和散 射作用会影响其传播路径和能 量分布。
大气层传播适用于短波通信、 超短波通信等近距离通信系统。
地面传播
地面传播是指无线电波在地球表 面传播的过程，包括地面对无线 电波的反射、折射和吸收等作用。
地面传播适用于微波通信、移动 通信等中近距离通信系统。
象。
穿透损耗的大小与障碍物的材质、厚度、 在城市环境中，由于建筑物密集，穿透
大小和频率等因素有关。
损耗对无线通信质量的影响尤为显著，
需要进行针对性的优化和补偿。
散射损耗
散射损耗的大小与障碍物的形状、大小、表面粗糙度 和频率等因素有关。
散射损耗是指无线电波在传播过程中，遇到不规则形 状或粗糙表面的障碍物时，发生散射现象，导致信号 强度减小的现象。
自由空间传播模型的路径损耗公式为：L(d) = L(d0) + 10n log(d/d0)，其中L(d)表 示距离发射机d处的路径损耗，L(d0)表示距离发射机d0处的路径损耗（通常d0=1 米），n是路径损耗指数，d是发射机和接收机之间的距离。
大气层传播模型
大气层传播模型适用于无线电波在大气中的传播。由于大气 中存在各种气体、水蒸气和悬浮颗粒，无线电波在大气中传 播时会发生吸收、散射和折射等效应。
度等因素的影响。
在不同介质中，无线电波的传播 速度不同，与介质的折射率有关。
无线技术基础
第一章无线技术基础第一节无线电波传播类型及其特点无线电波传播的方式一般分为“地面波、空间波、散射波及天波等四种。
插图图1-1 电波传播方式示意图一、地波传播地波传播又叫表面波传播，地波是指天线发射出的沿地球表面传播的电磁波。
地波传播的规律是：（一）由于地面对电磁波的吸收，使地波的强度随着距离的增加逐渐降低。
场强降低的程度与地面导电率、复盖物等有关。
城市、工业区的钢筋水泥建筑物吸收大，砂石、森林、肥沃田地和淡水湖吸收次之，吸收最小的是海洋。
（二）地波衰减随频率的升高而增大。
（三）地波在传播中场强比较稳定，地面对低频的电波吸收少，故常应用于中、长波的传输。
（四）短波用地面波传播时，对通常应用的发射功率来说，传播距离一般不超过几十公里，故只适用于小型电台。
工作频率一般在3MHz以下。
但在沿海电台和船舶电台的通信中，若使用1.6～5MHz频段，海面通信距离却可大为扩展，可达1000km以上。
二、空间波传播空间波传播是指电波在空间以直线的方式传输到接收点。
有时也叫视距传播。
人们熟悉的电视广播的传输即属于空间波传播。
空间波的特点是：（一）空间波受地球曲率的影响，在地球表面传播距离约几十公里。
（二）为了增加通信距离，通常采用加高天线高度或把天线建于高山上的办法，常见的电视台或差转台的天线采用高大铁塔或设在山上既属这种措施。
（三）采用中继方式增加通信距离。
微波中继通信一站接一站延续几千公里即属此类。
卫星通信技术的出现及发展则开辟了空间波运用的新领域。
三、散射传播它是利用空中介质对电磁波的散射作用进行的传播。
对流层、电离层、流星余迹、人造散射物体等都具有散射电磁波的性质。
如果发信机发出的电磁波照射到这些地方，就会向各个方向散乱地幅射出去，其中朝斜前方射去的电磁波能到达很远的地方。
但由于散射通信传输损耗很大，为了达到可靠的通信，一般可采用大功率发信机，高灵敏度收信机和高增益窄波束的天线。
四、天波传播天波指受到天空电离层反射或折射后返回地面的无线电波。
无线电基础知识ppt课件
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“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
5）无线电波的调频解调（检波二）
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4）无线电波的调幅解调（检波一）
幅度检波： 从调幅波中取出调制信号的过程,称为幅度检波。从高频调幅波 中解调出原调制信号
常用的检波电路 三种:小信号平方律检波,大信号包络全波和乘积检波。
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1.3.5 无线电信号的解调
解调：将调制信号还原出来的过程。解调又有检波与鉴频和鉴相之分。
1.1.2 无线电波的波段
段号 频段名称
频段范围 （含上限不含下限）
1 甚低频（VLF） 3～30千赫（KHz）
2 低频（LF） 30～300千赫（KHz）
3 中频（MF） 300～3000千赫（KHz）
4 高频（HF） 3～30兆赫（MHz）
5 甚高频（VHF） 30～300兆赫（MHz）
《无线电波的发射、传播与接收》 知识清单
《无线电波的发射、传播与接收》知识清单一、无线电波的发射无线电波的发射是通过天线将高频电流转换为电磁波，并向周围空间传播的过程。
要实现有效的无线电波发射，需要满足以下几个关键条件：1、振荡电路产生无线电波的源头是振荡电路。
在这个电路中，电容器和电感器不断地进行充电和放电，从而形成高频的交变电流。
这种交变电流是产生无线电波的基础。
2、频率无线电波的频率决定了其在传播过程中的特性和用途。
不同的频率范围被划分用于不同的通信和广播服务，例如，调频广播通常在 88 108 MHz 之间，而移动通信可能在几百 MHz 到几 GHz 的范围内。
3、调制为了在无线电波中携带有用的信息，如声音、图像或数据，需要对无线电波进行调制。
常见的调制方式有调幅（AM）和调频（FM）。
在调幅中，信号的幅度随着信息的变化而改变；在调频中，信号的频率随着信息的变化而变化。
4、功率放大从振荡电路产生的信号往往功率较小，不足以进行远距离传播。
因此，需要通过功率放大器将信号的功率放大，以增强其传播能力。
5、天线天线是将电流转换为电磁波并发射出去的重要部件。
天线的形状、尺寸和方向都会影响无线电波的发射特性。
例如，直立的天线主要向水平方向发射无线电波，而环形天线则在垂直方向上有更强的辐射。
二、无线电波的传播无线电波在空间中的传播方式主要有以下几种：1、地波传播地波是指沿地球表面传播的无线电波。
这种传播方式适用于中波和长波频段，因为这些频段的无线电波能够绕过障碍物，并且在地面和电离层之间形成的波导中传播。
地波传播的距离相对较近，但在地形平坦、导电性良好的地区可以传播数百甚至数千公里。
2、天波传播天波是指经电离层反射后返回地面的无线电波。
电离层是位于地球大气层高层的部分电离区域，对高频无线电波具有反射和折射作用。
短波频段的无线电波适合天波传播，通过多次反射可以实现远距离通信。
但电离层的状态会受到太阳活动、季节和昼夜变化的影响，导致信号的不稳定和衰落。
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无线电波的传播方式一、无线电波的传播方式无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后，是经过不同的传播路径到达接收点的。
人们根据这些各具特点的传播方式，把无线电波归纳为四种主要类型。
1）地波，这是沿地球表面传播的无线电波。
2）天波，也即电离层波。
地球大气层的高层存在着“电离层”。
无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”。
因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。
我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。
3）空间波，由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。
有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。
直射波和反射波合称为空间波。
4）散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。
在业余无线电通信中，运用最多的是“天波”传播方式，这是短波远距离通信向必要条件。
空间波和散射波的运用多见于超高频通信，而地波传播“般只用于低波段和近距离通信。
二、电离层与天波传播1．电离层概况在业余无线电中，短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。
短波段信号的传播主要依靠的是天波，所以我们必需对电离层有所了解。
地球表面被厚厚的大气层包围着。
大气层的底层部分是“对流层”，其高度在极区约为九公里，在赤道约为十六公里。
在这里，气温除局部外总是随高度上升而下降。
人们常见的电闪雷鸣、阴晴雨雪都发生在对流层，但这些气象现象一般只对直射波传播有影响。
在离地面约10到50公里的大气层是“同温层”。
它对电波传播基本上没有影响。
离地面约50到400公里高空的空气很少流动。
在太阳紫外线强烈照射下，气体分子中的电子挣脱了原子的束缚，形成了自由电子和离子，即电离层。
由于气体分子本身重量的不同以及受到紫外线不同强度的照射，电离层形成了四个具有不同电子密度和厚度的分层，每个分层的密度都是中间大两边小。
离地面50～90公里的称作口层。
D层白天存在，晚上消失。
D层的密度最小，对电波不易反射。
当电波穿过口层时，频率较低的被吸收得较多。
90公里~140公里的是E层。
通常情况下E层的密度也较小，只有对中波可以反射。
在一些特定条件下，E层有可能反射高频率的无线电波。
在盛夏或是隆冬，E层对电波的反射现象总是有规律地出现，你可以清楚地接收到远距离小功率电台发射的信号，而且可以发现可听别的范围是在有规律地变化。
所以，爱好者们对这种不稳定的E层总是抱着极大的兴趣在进行观测研究。
高空200～300公里的是F1层，300～400公里是F2层。
夏季以及部分春秋季的白天，F1层和F2层同时存在，且F2层的密度最大。
到了夜晚，F1和F2合并成一个F2层，高度上升。
F2层对电波的反射能力最强，它的存在是短波能够进行远距离通信的主要条件。
电离层示意阁请看图5．1。
2.电离层对电波传播的影响人们发现，当电波以一定的入射角到达电离层时，它也会象光学中的反射那样以相同的角度离开电离层。
显然，电离层越高或电波进入电离层时与电离层的夹角越小，电波从发射点经电离层反射到达地面的跨越距离越大。
这就是利用天波可以进行远程通信的根本原出。
而且，电波返回地面时又可能被大地反射而再次进入电离层，形成电离层的第二次、第三次反射，如图5．2所示。
由于电离层对电波的反射作用，这就使本来是直线传撇的电波有可能到达地球的背面或其他任何一个地方。
电波经电离层一次反射称为“单跳”。
单跳的跨越距离取决于电离层的高度。
电波进入电离层的入射角度。
电波进入电离层的入射角度取决于天线的结构和天线离地面的高度，而电离层的高度则与时间和季节有关。
单跳距离的估算可以参照图．电离层对电波的反射作用和电波的频率以及电离层本身的密度有关，电波的频率越低越容易被反射：长波、中波、短波可以被反射，超短波、微波在一般情况下只能穿透电离层而不返回地面。
电离层的密度越大对电波的反射作用越强：F2层的电子密度最大，它对电波的反射作用最大；凌晨时分电离层密度最小。
只有低频卓的电波还有可能被反射。
其余都穿透出去了。
电离层对无线电波有吸收作用，当电波进入电离层后，电离层内的自由电子受到电波的作用产生运动，与气体分子发生碰撞并消耗能量。
这个能量是电波供给的，也即电波通过电离层时要消耗能量，这种现象称为电离层对电波的吸收。
电离层对电波吸收作用的大小上要决定于电子密度和无线电波的频率，工作频个越低、电离层密度越大，吸收作用也就越大。
所以从昼夜来说．白天比夜问吸收大；从季节来说．夏季比冬季吸收大。
由于电离层高度及密度的变化，由于电波在被反射过程中极化方向会发生旋转，接收到的信号强度会有或快或慢的周期性起伏变化，人们称之为“衰落现象”。
三、太阳黑子的影响太阳黑子（Sunspot）的活动对电离层密度有着密切关系。
黑子多的时候电离层密度大·因而短波的高频段要好用些；在黑子活动少的时候低频段好用些。
当太阳黑于突然爆发时，会引起电离层的骚动，使短波通信中断。
太阳黑子的活动是有规律的。
它以11年为一个周期，活动最利害的年份称太阳黑子高峰年，下一个高峰是在1989,1990年，最平静的时期是在其后的五年即1994～1996年。
现在，正处于黑子活动的低谷时期。
怎样利用不同的业余波段1．160米波段（1.8～2.0 MHz）这是一个属于中波（MF）波段的业余频段。
应该记往，业余无线电通信的前辈们就是从这些低频段开始为人类作出巨大贡献的。
这个波段的电波以地波传播为主。
一般来说，地波传播的最大距离只有250公里，所以在太阳黑子活动的一般年份，这个频段只能用于本地、附近地区间的通信。
但大量实践证明。
在冬季黎明前一、两个小时内，在太阳落山前的一小时内，它有可能传播到几千公里以外的地方。
所以，国际上在每年的一、二月份都要为160米波段专门组织比赛，让热衷于这个波段通信的爱好得以大显身手。
各国对这个彼段的划分使用存在一些差别，如中国、美国、英国都是1.8～2.0MHz，澳大利亚是：1.8~1.860 MHz，而新西兰则分为1.803～1.813,1.875~1.900MHz 两段。
所以我们常需用“异频工作”方式来弥补各国规定上的不同，比如我们要和澳大利亚联络，就可在高于1.860 MHz 的频率上发射，而在低于1.860MHz的频率收听。
2， 80米波段（3．5～3．9MHz）这是属于NF段中濒率最低的业余频段，也是一个最有利于初学者以较低的成本自制收发信设备的频段。
和160米波段一样，它一般也是靠地波传插，晚上（一般要到零点以后）和邻近国家的联络比较有保障。
在太阳黑子活动相对平静年份，晚上DX的效果相当不错，白天由于电离层的反射有时也能达到300公里远的地方。
应该了解，3.735 MH7，是国际规定的慢扫描电视（SSTV）信道。
80米波段和160米波段在夏季都会受到几百公里之内的雷电干扰以及非业余电台的干扰。
3， 40米波段（7.0～7.1MHZ）这是一个专用的业余波段允：太阳黑子活动水平较低的年份，白天这个波段可以很好地用作国内或临近省份业余电台相互间联络。
到了太阳黑子活动高峰年，就有可能只能和本地电台联络。
晚上或是傍晚和清晨，在这个波段上可以联络列世界各地的电台。
各个国家对这个波段的规定也有所不同，比如美国可使用 7.0～7.3 MHz的范围，其中7.15～7.3 MHz 可以用话工作，而处于第二区的我国只能用 7.0～7.1 MHz，因此有时会要求在联络中使用异频工作的方式。
4． 20 米波段（14.0～14.35 MHz ）这是爱好者使用最多的“黄金”频段之一，许多同家规定有了高等级执照才能在这个频段上工作。
无论是白天还是晚上，甚至在太阳黑子活动的低峰期，也还能够用这个波段和世界各地联络。
和前面介绍的波段不同，这个波段开始出现“越距现象”了。
即出现了一个地波传播到达不了，而天波一次单跳义超越过去的电波无法到达的“寂静区”。
这是天波传播的一个特别的现象。
受越距现象影响，要是国内或邻近省份电台之间的联络，比如北京和天津等地，南京和苏州、上海等地在多数情况下,都不能用20米波段进行联络。
但由于电离层是在不断变化之中，所以寂静区的范围不是固定个变的。
5．15米波段（21.0 ~ 21.45 MHz）这是一个最热闹的波段，世界范围内大量的新手也都活跃在这个频段里。
在太阳黑子活动的低潮期，15米波段可以很好地用于远程通信，即使是太阳黑子活动的低峰期，它也是比较可靠的。
而15米波段常与20米波段相辅相成，比如在20米波段上与欧洲联络不好,这时15米却变得好起来。
15米波段的越距现象更加明显，尤其是在降冬和盛夏季节，听本省或国内电台是很困难的.这个波段上经常有许多小功率电台活动。
如日本在21.210～21.440 MHz 中分配了24个频道专门供给5瓦以下的小功率电台使用。
6．10米波段（28．0～29，7MHz）这是一个理想的低功率远距离通信波段，甚至在太阳黑子活动的高峰期也是如此。
当这个频段开通时，传播情况比较好时能达到像打电话那样的通信效果。
由于频率比较高，晚上电离层较小的密度己不能对其形成反射，所以这个频段的远程通信只能在白天。
10米波段的天线设备是整个短波中尺寸最小的，而传播过程中的绕射能力又比超短波强，所以许多爱好者在近距离上用这个波段进行移动通信。
在10术波段 28．0～28．2Mliz一般用电报，28.2～28．25MHz是世界热闹的10米波段业余无线电信标台（BEACON），28.25 MHz 以上一般由于话，而29.4～29.5MHz是业余卫星通信用的频卒。
7． 6术波段（50～54MHz）6米波段属于VHF（甚高频）频段，其传播方式接近于光波，在视距范围内能保证可靠的通信。
许多国家建有爱好者共用的6米波段自动中转系统，如澳大利亚，爱好者利用它可以用手持式对讲机进行环澳洲通信。
在大量的通信试验中人们发现，6米波也可以进行远距离通信。
比如，我国苏州市的爱好者就在这个波段，同澳大利亚等几十个国家的业余电台联络过；又比如，澳大利亚爱好者经常能在当地收到我国江苏电视台一频道的信号（48．5～56．5MHz）。
这是怎么事呢？这是因为在大气层底部的对流层中，各种气候现象产生了许多冷热气团的环流，而大气层上部的同温层却不受其影响。
这种大气物理特性的不均匀改变了甚高频电波的方向，使其沿着对流层和同温层之间的“夹层”传向远方。
这种现象被称为“大气波导”。
在微波破段，电磁波的传输往往要用一一种叫“波导管”的器件。
这种金属管内壁光亮如镜，电磁波在里面由管壁连续反射跳跃前进。
这和我们所说的“对流层传播”十分相似。
当然，这种被称为“对流层传播”的现象是受气象影响的，因而每次的持续时间不会很长。