第5讲 视距传播(1)
第6讲 视距传播(2)
EMW Propagation Engineering 18/42
内容安排
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低空大气层对电波传播的影响 超短波传播
EMW Propagation Engineering 19/42
超短波传播
超短波频率范围为30~300 MHz。电波传播主要是视 距传播方式，相对微波而言，超短波受低空大气层不均匀 性的影响、以及自然现象中云、雾、雨等引起的噪声以及 对电波的吸收也较小。因此可主要考虑地面对超短波的影 响，主要表现在 ①地面凸起使电波直射波的传播距离受限于视线距离 以内，讨论传播特性时，须分视距内、外两种情况 ②地面反射波是从凸起的地表反射，因此须考虑球形 地面对电波的扩散作用 ③超短波的低频端，电波具有一定的绕射能力，可利 用山峰绕射形成山地传播，须考虑绕射损耗 光滑地面上的亮区场 视距传播中的亮区（d≤0.7dv）接收点场强主要是直 射波E1和地面反射波E2的合成场。因d>>h，电波掠射至 EMW Propagation Engineering 20/42 地面，可作如下近似
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第六讲 视距传播（2）
2016, April. 13
内容安排
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低空大气层对电波传播的影响 超短波传播
EMW Propagation Engineering 2/42
Df 1 2d12 d 2 1 KR0dh1 1
2 2d1d 2 1 KR0dh2
d12 h1 h1 2 R0
第5讲 视距传播(1)
自由空间电波传播的菲涅尔区
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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
B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B3 B3 B5 B1 B1 B2 B4 2 2 2 2 2
a1 2
d h1 h2
2
(10)
③椭圆的短半轴
a1 2 b d h1 h2 d
(11)
上式中，h1、h2>>λ, d>>λ以及d>>(h1+h2)。
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地面对电波传播的影响
若考虑球面地的情况，可按下图进行估算：地面反射区 的纵向长度（长轴）近似为
菲涅尔波带示意图
EMW Propagation Engineering 6/29
自由空间电波传播的菲涅尔区
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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。
dv 3.57
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若考虑大气不均匀性对电波传播 轨迹的影响，如考虑标准大气折射 的情况下，（7）可修正为
dv 4.12
h1 h2
km
(7)
式中h的单位为m。按收发天线间距离可 分为三个区域，即d<0.7dv的亮区，0.7 dv<d<(1.2~1.4)dv的半阴影区，以及d>(1.2~1.4)dv 区域，称阴影区。实际的视距传播应满足亮区条件，以 EMW Propagation Engineering 15/29 减小绕射损失。
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。
《视距传播》课件
欢迎参加本次《视距传播》PPT课件，让我们一起探索视距传播的奥秘和应用， 了解它在各个领域中的重要性和发展前景。
什么是视距传播
视距传播是指通过大气层中的光线传播，在可信号在 大气层中的传输过程。
视距传播的表现形式
视距传播可以表现为可见光 的传播、声音的传输等。
总结
视距传播在各个领域中具有重要性，了解视距传播的原理和应用有助于我们更好地理解信息传播和通信技术。
视距传播的重要性
视距传播是信息传播和通信中不可或缺的一环。
视距传播的发展前景
随着科学技术的不断发展，视距传播将继续发 挥重要作用。
视距传播的局限性
视距传播受到大气层的波动和湍流、地形等因素的影响，同时还受到人为干扰的限制。
1 大气层的波动和湍流
大气层中的波动和湍流会 引起光线的扭曲和散射， 影响传播质量。
2 地形等因素的影响
地形的障碍会影响光线的 传播路径和信号的传输距 离。
3 人为干扰的限制
人为干扰，例如建筑物、 电磁干扰等，可能对视距 传播造成干扰和限制。
视距传播的原理
视距传播的原理包括空气的 折射作用和大气层的结构与 特点。
视距传播的影响因素
视距传播受到多种因素的影响，其中包括大气层中气温和湿度的分布，地形、海拔、地面温度等因素。
大气层中气温和湿度的分布
大气层中的气温和湿度变化会影响光线的传播和信 号的传输。
地形、海拔、地面温度等因素
地形、海拔和地面温度等因素会影响光线的折射和 信号的传播。
视距传播的应用
视距传播在电视、广播等传媒的传播、无线电通讯的传输和雷达技术中有广泛的应用。
1
电视、广播等传媒的传播
视距传播是电视、广播等传媒将信息传递给观众和听众的重要方式。
10.3节
视距公式修正
当电波在大气层中依次通过每个薄层 界面时，射线都将产生偏折。
n r ，随着高度的增大， r 逐渐减小趋近于1，即 n1 n2 n3
当考虑大气的不均匀性对电波传播轨迹的影响时，视距公式应修正为：
rv 2ae ( h1 h2 ) 4.12( h1 h2 )
(km)
大气对电波的衰减
衰减
水分子、氧分子对电波的谐振吸收
与小水滴的浓度 有关
云、雾、雨等小水滴对电波的热吸收
与工作波长 有关
云、雾、雨等小水滴对电波的散射
散射衰减与小水滴半径的 6次方成正比，与波长的4 次方成反比
当工作波长短于5㎝时，就应该计及大气层对电波的衰减，尤 其当工作波长短于3㎝时，大气层对电波的衰减将趋于严重。
场分析
E 1 为直射 设收、发射天线高度分别为h2 及h1 ，间距为d， 波，E 2 为反射波。
接收点的场强E为： E E 1 E 2 其中
e jkr E 1 E0 f ( ) r jkr e E RE f ( ) 2 0 r
式中， R R e j为反射点处反
射系数， f ( )为天线方向函数。
通常两天线间距离d>> h2 (h1 )，则有
e jkr F E a E0 f ( ) r
场分析
路径因子(path factor)
F 1 R e j k ( rr )
10.3 视距传播信道
视距传播(horizontal propagation)，是指工作在 超短波和微波波段时，电磁波基本上沿视线传 播，通信距离依靠中继方式延伸的无线信道。
第11章 视距传播分析
A
H1
H2
C
y01 d
A′ x
地面上的有效反射区
该椭圆（有效反射区）的中心位置C的坐标为
x01
y01
0 d
2
d 2H1(H1 H2 ) d (H1 H2)2
长轴在y方向，短轴在x方向。长轴的长度为
b
d 2
[d
(H1
H2
1
)2 ]2
a
b d
[d
(H1
H2
1
)2 ]2
(11―1―6) (11―1―7)
2 2 100 H2 16
0.05 50000
可以解出H2=93.75m，接收天线高度可以降低6.25m。
2. 地面上的有效反射区
反射波的主要空间通道是以A′和B为焦点的第 一菲涅尔椭球体，而这个椭球体与地平面相交的区 域为一个椭圆，该区域内对反射波具有重要意义。
这个椭圆也被称为地面上的有效反射区。 B
/ (°) (a)
海水的反射系数
/ (°) (b)
水平极化波反射系数的模在低投射角约为1， 相角几乎可以被看作180°常量。
|| / ( )°
1
0.8 H3.0
0.6
0.4
V3.0
0.2
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
/ (°)
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
(a)
(b)
垂直极化波在海平面的干涉效应（εr=80，σ=4）
（a）f=0.1GHz，H1=50m，H2=100m （b）f=0.1GHz，H1=50m，d=7000m
当 2H1H2 时 , d 9
sin 2H1H2 2H1H2 ,
《数字微波通信》试题
《数字微波通信》试题字长签组评考签员评考字间时试考号证考准名姓生考位单答案：点对点理论卷12.根据基带信号形式的不同，微波接力通信系统可分为通信系统与数字微波接力通信系统。
答案：模拟微波接力13.微波通信系统中的转换存有波道转换和两种方式。
一、填空题（每空2分后，共30题）答案：机组切换1.微波接力赛通信就是利用微波以接力赛东站的接力赛方式同时实现的远距离微波通信。
14.按照传播衰败对信号的影响分类，存有元显恭衰败和答案：视距传播答案：频率选择性衰落（色散衰落）2.数字微波同步技术主要包含位同步、时隙同步及。
15.刃型障碍物的尖锋落到通话两端的连线上时衍射损耗为db答案：帧同步答案：63.有源微波接力赛东站就是指具备补偿发送信号的传输损耗和杂讯，并顺利完成频率切换和功能的16.余隙标准中k值标准值和最小值通常挑和。
接力赛东站。
答案：4/3和2/3答案：路由改向17．当系统已连续发生秒的ses时，该时段归为不容用时间。
4.无源微波接力赛东站就是指以金属反射板、衍射栅网或以两个背对背微波天线轻易连结的方式，去改为答案：10变方向的接力站。
18.微波的频段范围为300mhz到ghz答案：波束传播答案：3005.微波站是指地面微波接力系统中的或接力站。
19.微波信号按传播范围分为近区场、菲涅耳区场、。
答案：终端站答案：离区场6.微波分路站是指既有落地话路又有话路的接力站，它除具有终端站的部分特点外，对20.按照电波传播机理划分，传播现象分为：自由空间传播，折射，，和散射微波链路有两个以上的通信方向。
答案：绕射反射答案：桥接21．自由空间的损耗公式。
7.微波收信机可用于将携有基带信号的射频信号转变为具有基带电平的基带信号。
答案：公式为：ls=92.4+20lg(d)+20lg(f)答案：标称式中，ls=自由空间损耗，db8.演示微波通信的调制模拟信号设备就是指以频分F83E43Se多路电话信号对载波展开频率调制和从调频信号f=频率，ghz中多路电话信号的设备。
第3章-广播电视系统
7.γ校正 减小显像管和摄像管光电转换特性的非线形。
3.3.2 切换及特技处理 1. 电子编辑 电子编辑的方式通常有两种,即插入和组合。 2. 特技处理 特技发生器的功能有: ·切换 ·混合 ·划变 ·软 键 , 主 要 是 把 黑 白 摄 像 机 拍 摄 的 图 案 插 入
到节目图像中去 ·键控,分为内键和外键两种
残留边带调幅就是发送一个完整的上边带和一小部 分下边带，抑制大部分下边带。图像信号采用残留边带调 幅可使已调图像信号的频带较窄，滤波器易实现；
图3―16 残留边带调幅的幅频特性
图3―17 接收机中放幅频特性
视频信号为一单极性信号，经调制后可以是正极性射频信 号，也可以是负极性射频信号。我国采用的是负极性调制的方 法。
3. 电视发射机的主要指标 根据我国的电视标准,电视发射机有以下主要指 标: ·标 称 射 频 频 道 宽 度 : 8 M H z ·伴 音 载 频 与 图 像 载 频 的 频 距 : ± 6 . 5 M H z ·频 道 下 限 与 图 像 载 频 的 频 距 : - 1 . 2 5 M H z ·图 像 信 号 主 边 带 标 称 带 宽 : 6 M H z ·图像信号VSB标称带宽:0.75MHz。
1.彩色电视摄像机的基本组成 目前,实用化的彩色摄像机主要是三管彩色摄像 机和单管彩色摄像机两种。各种摄像机的构造类似, 一般由以下几部分组成: (1)摄像机头。包括镜头、分光系统、摄像管、 预放器、扫描电路、寻像器、摄像管电源及附属设 备等。
(2)视频信号处理部分。主要包括视频放大、增 益调整、白电平调整、黑电平调整、电缆校正、黑 斑校正、轮廓校正、彩色校正、γ校正、杂散光补偿、 矩阵电路及消隐电路等。
B=2(Δfm+Fmax)=2(50+15)=130kHz
ITU
篇一：itu-r p.1546-3建议书itu-r p.1546-3 建议书 1itu-r p.1546-3建议书30 mhz至3 000 mhz频率范围内地面业务点对面预测的方法（2001-2003-2005-2007年）范围本建议书对30 mhz至3 000 mhz频率范围内地面业务点对面无线电传播的预测方法做了说明。
该方法打算用于有效发射天线高度小于3 000 m、路径长度在1-1 000 km之间的陆地路径、海面路径和/或陆地—海面混合路径上的对流层无线电电路。
该方法的基础是对经验导出场强曲线进行内插/外推，而该曲线是距离、天线高度、频率和时间百分比的函数。
计算程序还包括对该内插/外推法所得的结果进行校正，以便纳入地形净空和地物遮挡对终端的影响。
国际电联无线电通信全会，a) 考虑到在vhf和uhf波段内规划地面无线电通信业务时，需要对工程师提供规划指南；b) 对于运行于同频道或相邻频道上的发射台而言，确定所需间隔的最小地理距离以避免因远距离上对流层传播造成的不可接受的干扰，是十分重要的事项；c)附件2、附件3和附件4中给出的曲线都基于实验数据的统计分析，注意到a) itu-r p.528建议书为125 mhz至30 ghz频率范围和高达1 800 km距离范围的航空移动业务提供点对面路径损耗的预测指南；b) itu-r p.452建议书为约0.7 ghz以上频率提供地球表面上发射台之间微波干扰详细估值的指南；c) itu-r p.617建议书为30 mhz以上频率范围和100至1 000 km距离范围的超视距无线电中继系统提供点对点路径损耗的预测指南；d)e) itu-r p.1411建议书为短距离范围（最高1 km）室外业务提供预测指南； itu-r p.530建议书为地面视距系统的点对点路径损耗提供预测指南，建议 1 附件1至附件8内给出的程序，应用于30 mhz至3 000 mhz频率范围内和1 km至1 000 km距离范围内对于广播、陆地移动、水上移动和某些固定业务（例如那些采用点对多点的系统）中点对面的场强预测。
第五讲 衰落和抗衰落的方法
短波信道的特点
由于短波传播一般是通过F2层反射实现的，
因此受电离层变化的影响大，信号不稳， 衰落严重。所以在进行短波通信电路设计 时,必需正确选择与适时更换工作频率；必 需有效克服衰落的影响，以提高通信的可 靠性；还要考虑短波通信电路中的多径时 延的影响和短波传播中的多普勒频移。
短波信道工作频率的选择原则
微波波段，对流层大气对其衰减的 主要因素
在100GHz以下的三个大气窗口频率 大气对电波的吸收和衰减主要是由大气中的各种 气体以及降水而引起，随着频率的升高，这些影 响愈来愈严重。从海平面起算起直到大约90km高 度范围内的大气成分，除水汽外，主要还有氮与 氧气。其中水汽和氧分子对微波起主要吸收作用。 如果把吸收最小的频率称为大气的传播“窗口”， 在100GHz以下的频段共有三个“窗口”频率， 分别为19GHz、35GHz、90GHz。在10GHz以上 的频段，雨对电波的影响非常严重，影响主要在 三个方面：降雨引起的衰减；雨引起电波的去极 化；降雨引起的散射，从而对其它接收站形成干 扰等。
频段名称 极低频 超低频 特低频 甚低频 低频 中频 高频 甚高频 特高频 超高频 极高频 超级高频 频率范围 3-30Hz 30-300Hz 300-3000Hz 3-30KHz 30-300KHz 300-3000KHz 3-30MHz 30-300MHz 300-3000MHz 3-30GHz 30-300GHz 300-3000GHz 波段名称 极长波 超长波 特长波 甚长波 长波 中波 短波 超短波 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波
陆地移动通信环境的特点2
传播的开放性 空间干扰现象严重，比较常 见的有同频干扰、邻频干扰； 还有互调干扰等；随着频率 复用系数的提高，同邻频干 扰将成为主要因素。
地球曲率对视距传输的影响
地球曲率对视距传输的影响视距传播：收、发天线离地面的高度远大于波长，电波直接从发信天线传到收信地点(有时有地面反射波)。
这种传播方式仅限于视线距离以内。
主要针对短波短波以上的射频频率的通信电波传播适用。
短波以上微波的地表面波衰减很快，因此不能依靠地表面波作较远距离的传播。
超短波特别是微波，主要是由空间波来传播的。
简单地说，空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波。
显然，由于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离 R max 。
在最远直视距离之内的区域，习惯上称为照明区；极限直视距离 R max 以外的区域，则称为阴影区。
不言而语，利用超短波、微波进行通信时，接收点应落在发射天线极限直视距离 R max 内。
受地球曲率半径的影响，极限直视距离 R max 和发射天线与接收天线的高度 H T 与 H R 间的关系为： R max ＝ 3.57{ √H T (m) +√H R (m) } (km)考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为R max ＝ 4.12 { √H T (m) +√H R (m) } (km)电波传播的有效直视距离 Re 约为极限直视距离Rmax 的 70% ，即 Re = 0.7 Rmax .HT 与 HR 分别为 49 m 和 1.7 m，则有效直视距离为 Re = 24 km。
地球平均曲率半径6371公里。
25公里弧长处切线会高出弧线1.242米。
0公里处则会高出199毫米。
弧长（公里）对应的圆心角公式A=L÷（2π×6371）。
自由空间通信距离方程设发射功率为PT，发射天线增益为GT，工作频率为f . 接收功率为PR，接收天线增益为GR，收、发天线间距离为R，那么电波在无环境干扰时，传播途中的电波损耗 L0 有以下表达式：L0 (dB) = 10 Lg（ PT / PR ）= 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB) [ 举例] 设：PT = 10 W = 40dBmw ；GR = GT = 7 (dBi) ； f = 1910MHz 问：R = 500 m 时， PR = ？解答： (1) L0 (dB) 的计算L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)= 32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB)1.9GHz电波在穿透一层砖墙时，大约损失 (10~15) dB 。
短波段无线电波的传播规律与短波无线电通信的频率选择及预测
短波段无线电波的传播规律与短波无线电通信的频率选择及预测一、引言：在无线电通信中，无线电发射机的天线辐射载有信息的电磁波，到达接收点无线电接收机的天线，要经过一段自然路径。
无线电波在自然环境中的传播主要有三个路径常用于无线电通信：视距传播、地波传播、天波传播。
不同波长的无线电波在以上三种传播路径中有不同的传播规律。
短波无线电波（2—30Mhz）的传播有不同于其它频段的特殊规律，只有透彻认识和运用其特殊规律，才能发挥短波无线电通信设备的应有效能，建立稳定可靠的通信联系，提高通信质量。
二、无线电波的传播路径：（1）视距传播：视距传播是指电波在发射天线与接受天线互相“看得见”的距离内的传播方式。
电波在靠近地面的低空大气层中以近似直线的路径传播(见图-1），在发射功率一定的情况下，其通信距离相当大的程度上取决于收发双方的天线高度，多用于超短波通信，本文不多作讨论。
（2）地波传播：地波是指沿地球表面传播的电波。
当电波沿地表传播时，在地表面产生感应电荷，这些电荷随着电波的前进而形成地电流。
由于大地有一定的电阻，电流流过时要消耗能量，形成地面对电波的吸收。
地电阻的大小与电波频率有关，频率越高，地的吸收越大。
因此，地波传播适宜于长波和中波作远距离广播和通信；小型短波电台采用这种方式只能进行几公里至几十公里的近距离通信。
地波是沿着地表面传播的，基本上不受气候条件的影响，因此信号稳定，这是地波传播的突出优点。
（3）天波传播：天波是指地面发出的经电离层折射返回地面的电波。
短波无线电台站可以较小的发射功率，不依赖任何地面系统利用天波路径独自建立数百公里甚至数千公里的通信联系，是为有别于其它通信方式的突出优势。
但是，电离层随昼夜、季节、年度而变化，导致天波传播状况依时间变化。
因此，依赖电离层反射所建立的短波无线电天波通信是不稳定、不可靠的（相对于其他传播路径而言）。
远程短波通信要求设备操作人员对短波波段无线电波的传播规律有深入的了解和较多的实践经验，并且依赖于通信各方的配合默契。
现代通信技术概论第5章数字微波通信系统
本章习题解题指导
概念部分主要给出对应的知识点，教学中可 以指导学生在相关章节中自己归纳。
45
✓ 频率再用方案 • 同波道型频率再用 • 插入波道型频率再用
36
5.3.2 微波波道及其频率配置
同波道型频率再用
37
5.3.2 微波波道及其频率配置
插入波道型频率再用
38
5.3.3 发信设备
直接调制式发信机
变频式发信机
39
5.3.3 发信设备
发信机的主要性能指标
✓ 工作频段 ✓ 输出功率 ✓ 频率稳定度
20
5.3.1 中继通信线路与设备组成
数字微波终端站
✓ 数字微波终端站指的是位于线路两端或分支线路终点的 微波站。在SDH微波终端站设备中包括发信端和收信端 两大部分。
✓ SDH微波终端站的发信端主要负责完成主信号的发信基 带处理（包括CMI/NRZ变换、SDH开销的插入与提取、 微波帧开销的插入和旁路业务的提取等）、调制（包括 纠错编码、扰码和差分编码等）、发信混频和发信功率 方法等。
27
5.3.2 微波波道及其频率配置
微波通信频率配置的基本原则是使整个微波传输系统中的相 互干扰最小，频率利用率最高。
频率配置时应考虑的因素
✓ 整个频率的安排要紧凑，使得每个频段尽可能获得充分利用。 ✓ 在同一中继站中，一个单向传输信号的接收和发射必须使用不
同的频率，以避免自调干扰。 ✓ 在多路微波信号传输频率之间必须留有足够的频率间隔以避免
16
5.3.1 中继通信线路与设备组成
数字微波通信线路
17
5.3.1 中继通信线路与设备组成
数字微波通信系统组成
用户终端；交换机 ；数字终端机；微波站
第13章视距传播
θ0
当n随h增加而减少,即dN/dh<0时, ρ>0射线轨迹向下弯曲,正折射；
当n随h增加而增加,即dN/dh>0时, ρ<0射线轨迹向上弯曲,负折射； 在标准大气情况下， ρ=106/39=25000km，近似地球 半径的4倍
3．等效地球半径
1 −1= 1 − 1 R0 ρ Re ρ∞
Re
=
1−
=
2E1
sin
πΔr λ
Q Δr ≈ 2 H1H 2 d
∴
E
=
2 E1
sin
2πH1H 2 λd
反射后总场公式
2πH1H 2 ≤ π dλ 9
(200 )
E
≈
2E1
2πH1H2 dλ
H1H 2
≤
dλ
18
=
2.18 Pr (千瓦)
d 2(km)λ(m)
H1(m)H2 (m)
毫伏/ 米
维建斯基公式
光滑地面的判别标准──瑞利准则
第13章视距传播131地面对视距传播的影响132对流层大气对视距传播的影响1311光滑平面地情况有效值有效值cos60sincos60sincos60sin60cos60sin60垂直极化水平极化10203040506070809008060402204060801001201401601802001020304050607080反射系数的相角海面的反射系数反射系数的模干土表面的反射系数102030405060708008060402反射系数的模90204060801001201401601802001020304050607080毫伏千瓦光滑地面的判别标准瑞利准则1312光滑球面地情况光滑球面的反射1
视距传播原理
视距传播原理自由空间传播的菲涅尔区理论和实践都已证明，可以把电波传播所经历的空间区域分成重要的空间区域和剖析非重要的空间区域。
前者是指对传播到接收点的能量其主要作用的那部分空间，而后者则是指其余的空间区域，它对电波传播的影响不明显。
因此，只要前一种区域符合自由空间的条件，就可以认为电波是在自由空间内传播了。
而在工程上常常把第一菲涅尔区和最小菲涅尔区当作对电波传播起主要作用的空间区域，只要它们不被阻挡，就可获得近似自由空间传播的条件。
视距距离由于地球是球形，凸起的地表面会挡住视线。
实际上，直射波传播所能达到的距离应考虑到大气的不均匀性对电波传播轨迹的影响，求视距距离的公式应考虑到气象因子的影响，视距传播的基本传播模型按对传播到接收点的能量其主要作用的那部分空间即第一菲涅尔区是否被地形、地物遮挡来考虑地形对电波传播的影响。
（1）第一菲涅尔区完全没有被遮挡这时收发2点之间的距离d满足d<0.7d0，即处于亮区当中。
传播的衰减中值除了自由空间传播衰减外，主要考虑地面反射波的干涉衰减Ai。
（2）第一菲涅尔区被部分遮挡传播这时收发2点之间的距离d满足0.7d0<d<1.4d0，即处于半阴影区内。
这时直接传播的第一菲涅尔区被部分遮挡，可以很容易地想到地面的反射波的第一菲涅尔区被遮挡的情况肯定更严重，这时传播的衰减中值除了自由空间传播衰减外，主要考虑视距电路中的绕射衰减Ad。
（3）第一菲涅尔区被完全遮挡这种情况是因为天线架设高度不够高，或通信距离较远，接收点落到了阴影区里。
这时传播主要以绕射为主，具体计算很复杂，地形对其的影响还要根据具体的实际情况进行分析。
特点：若收、发天线离地面的高度远大于波长,电波直接从发信天线传到收信地点(有时有地面反射波).这种传播方式仅限于视线距离以内.目前广泛使用的超短波通信和卫星通信的电波传播均属这种传播方式. 超短波和微波的传播视距超短波特别是微波,频率很高,波长很短,它的地表面波衰减很快,因此不能依靠地表面波作较远距离的传播.超短波特别是微波,主要是由空间波来传播的.简单地说,空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波.显然,由于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离 R max .在最远直视距离之内的区域,习惯上称为照明区；极限直视距离 R max 以外的区域,则称为阴影区.不言而语,利用超短波、微波进行通信时,接收点应落在发射天线极限直视距离 R max 内.受地球曲率半径的影响,极限直视距离 R max 和发射天线与接收天线的高度 H T 与 H R 间的关系为：R max ＝ 3.57{ √H T (m) +√H R (m) } (km) 考虑到大气层对电波的折射作用,极限直视距离应修正为R max ＝ 4.12 { √H T (m) +√H R (m) } (km)。
第11章 视距传播
2.18 E (mV / m) H1 (m) H 2 (m) Pr (kW ) D 2 (m)d (km)
(11―1―5)
第11章
视距传播
【例11―1―1】 某通信线路，工作频率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，而 调整后的接收天线高度是多少（应使调整范围最小）？ 解 因为此题所对应的地面反射波与直接波之间的 相位差为
发两点间的水平距离为d。
第11章
视距传播
E2 E1 r1 B 垂直极化
E1 E2
水平极化
A H1 H2
r2
d
, ,
A′
图11―1―1 平面地的反射
第11章
视距传播
接收点B场强应为直接波（Direct Wave）与地面反
射波（Ground Reflected Wave）的叠加。在传播路径远 大于天线架高的情况下，两路波在B处的场强视为相同
高度最小的调整应使得ψ=-16π。
若令
2 2 H1H 2 k r d 2 2 100 H 2 16 0.05 50000
可以解出H2=93.75m,接收天线高度可以降低6.25m。
第11章
视距传播
2. 地面上的有效反射区
讨论电波传播的菲涅尔区域的另一个重要的意义 就是用于确定地面的有效反射区域的大小及位置。在 入射电波的激励下，反射面上将产生电流。尽管所有 的电流元的辐射都对反射波做出贡献，但是根据电波 传播的有效区概念，反射面上只有有效反射区内的电 流元对反射波起主要的贡献。
视距传输的两种模型
Rmax ＝ 3.57{ √HT (m) +√HR (m) } (km)
考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为：
Rmax ＝ 4.12 { √HT(m) +√HR (m) } (km)
电波传播的有效直视距离 Re 约为 极限直视距离Rmax 的 70% ，即 Re = 0.7 Rmax .
无线电波最简单的传播模型是自由空间传播模型，但在超远覆盖情况下，对传播距离影响最大的是地球曲率。在距离足够远(>L)的地方，由于地球曲率的存在，视距传播(LOS)信号无法直接到达对端。因此实际微波传输距离受地球曲率影响很大。另外站高也决定了微波传输距离。以地球半径R=6371公里，基站高度H=300米为例，可以根据公式计l=[(R+H)^2-R^2]^1/2算出最大视距传播距离约为71.4公里。考虑衍射和折射的因素，实际传播距离会比视距传播距离略远10%左右。
l=[(R+H)^2-R^2]^1/2
第一种模型为：
显然，由于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离 R max 。在最远直视距离之内的区域，习惯上称为照明区 ；极限直视距离 R max 以外的区域，则称为 阴影区。 不言而语，利用超短波、微波进行通信时，接收点应落在发射天线极限直视距离 R max内。
第05讲_小尺度衰落与多径效应(1)
郊区与农村的路径损耗
郊区路径损耗
L50 ( dB ) L50 (urban) 2 log fc / 28 5.4
2
农村路径损耗
L50 (dB) L50 (urban) 4.78 log fc 18.33log fc 40.94
2
Hata模型的PCS扩展
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航空移动信道的特点
对于航空移动信道来说，电波在空间传播 与在海上传播相似，且还优于在海上传播 。因而在同样条件下，通信距离较远。 空中传播的信号场强会随气象条件的变化 而变化。由于飞机的飞行速度很快，信号 场强将随时间和空间位臵的变化而急剧变 化，并造成场强中值的快速变化。
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卫星中继信道
是无线电接力信道的一种特殊形式，由通信卫星、 地球站、上行线路及下行线路组成。
主要特点：
卫星与地球站之间的电波传播路径大部分在大气 层以外的空间，其传播损耗可近似按自由空间作 估算。 传播距离远，损耗较大，时延较大。 地球站至卫星的仰角较大，不易受地面反射的影 响，缓解了多径效应引起的快衰落。地球站附近 的高大建筑物造成的阴影效应仍会引起慢衰落。 工作频率超过 1GHz 时，因雨雪等原因将产生附 加的传输损耗。
限定空间中的电波传播
限定空间是指无线电不能穿透的场所。在 限定空间中，因为电波的传播损耗很大， 因而通信距离很短。 在限定空间内，为了增加通信距离，常用 导波线传输方式。 常见的导波线有两种：平行双导线和泄漏 同轴电缆。
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海上移动信道的特点
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若考虑大气不均匀性对电波传播 轨迹的影响，如考虑标准大气折射 的情况下，（7）可修正为
dv 4.12
h1 h2
km
(7)
式中h的单位为m。按收发天线间距离可 分为三个区域，即d<0.7dv的亮区，0.7 dv<d<(1.2~1.4)dv的半阴影区，以及d>(1.2~1.4)dv 区域，称阴影区。实际的视距传播应满足亮区条件，以 EMW Propagation Engineering 15/29 减小绕射损失。
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地面对电波传播的影响
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部分能量透射入地面。反射波按照入射线、反射线和反射 面法线共面以及反射角等于入射角的方向传播。反射波场 强为
(13)
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地面对电波传播的影响
地面反射波 电波在传播过程中遇到两种不同媒质的光滑界面，而 界面的尺寸又远大于波长时，就会发生镜面反射。天线辐 射的实际上是球面波，但当波源和反射区相距很远时，到 达反射区的电波可视为平面波，因而可采用平面波的反射 定律。 当通信距离较近，例如d<0.1dv时，可以把地面视为 平面地。当满足h1、h2>>λ, d>>λ以及d>>(h1+h2)等 条件时，可应用（9）~（11）计算地面上有效反射区大 小。若该区域内地面时光滑的，则可按光滑平面地的情况 来处理，并根据地质电参数（ε、μ、σ）及电波的入射 角计算反射波场强的大小和相位。 依据电磁理论，当平面波从空气投射到半导电媒质 的地面时，产生电波反射和透 h2
km
(8)
地面对电波传播的影响
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地面反射的影响 在视距传播中，接收点场强除直射波外，还经常收 到地面反射波。 地面菲涅尔区 设地面为无限大的理想导电平面地时，地面的影响 可用镜像法分析。
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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
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自由空间电波传播的菲涅尔区
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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。
2
n rn d n
2
2
(3)
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自由空间电波传播的菲涅尔区
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平面上菲涅尔带
图中ρn，rn及d均分别远大于波长。因d和λ都是常 数，所以ρn+rn=d+nλ/2=常数。若S面平移，这些点 的轨迹正是以Q、P为焦点的旋转椭球面，这些旋转椭球 面所包围的空间区域就称为菲涅尔区。
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自由空间电波传播的菲涅尔区
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
自由空间电波传播的菲涅尔区
令最小菲涅尔区半径为F0，依据定义有
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1 F F12 3
2 0
(6)
得
F0 0.577 F1 0.577
d1d 2
d
(7)
上述公式中各量均取相同单位。可见d一定时，λ愈小， 传播主区的半径愈小，菲涅尔椭球区愈长，最后退化为 一直线，这是通常认为光的传播是直线传播的根据所在。
地面对电波传播的影响
地面上有效反射区─地面上第一菲涅尔椭球区尺寸 为
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①椭圆的中心点（一般情况不为反射点） d d 2h1 h1 h2 (9) y01 2 2 d h1 h2 ②椭圆的长半轴 d d d 4h1h2
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2a z 0.2 z z d max d min
d max 2 R0h1 d min d 2 R0h2
(12)
而横向（短轴）长度近似等于 两天线间的第一菲涅尔区最大 半径F1max的20倍，即
2b 20F1max 10 d
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自由空间电波传播的菲涅尔区
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与序号n=1、2、…对应称为第一、第二…菲涅尔区， 它们与S面相截，就在该平面上出现相应的第一、第二… 菲涅尔带。 传播主区 工程上将第一菲涅尔区和“最小”菲涅尔区（指S面 上所截面积为第一菲涅尔带面积1/3的那个相应的空间区 域），作为对电波传播起主要作用的空间区域，称传播 主区。令第一菲涅尔区半径为F1，则有 2 2 2 2
d1 F1 d 2 F1 d1 d 2
2 2
2
(4)
解得
F1 F1 d1 1 d 2 1 d1 d 2 2 d1 d2 d1d 2 (5) F1 EMW Propagation Engineering 12/29 d
(1)
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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 小，且 lim Bn 0，所以上式可近似为
n
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B0
B1 2
(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， 2 r2 d 2 1 r1 d
a1 2
d h1 h2
2
(10)
③椭圆的短半轴
a1 2 b d h1 h2 d
(11)
上式中，h1、h2>>λ, d>>λ以及d>>(h1+h2)。
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地面对电波传播的影响
若考虑球面地的情况，可按下图进行估算：地面反射区 的纵向长度（长轴）近似为
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内容安排
自由空间电波传播的菲涅尔区
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地面对电波传播的影响
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地面对电波传播的影响
视线距离 因地球是球体，凸起的地表面会阻挡视线。视线所能 达到的最远距离称为视线距离，简称视距以dv表示。设地 球半径为r0，收发天线高度分别为h1和h2，dv=d1+d2，并 考虑地球半径r0=6370km，有
E2 RE1
(13)
E1 为反射点处的入射波场强。 R R e j为反射系数，
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：Lb、Lbf、Lg、La、Lp等 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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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