《电波传播理论》课件 地表面波传播模式
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电波传播第二章.
第5章地面波传播 概念: 沿地球表面传播出现情况：Z天线低架于地面上Z最大辐射方向沿地球表面Z频率：中、长波以下的频率特点：Z信号稳定，不受气象条件、昼夜及季节变化的影响Z受地面损耗大，发射功率大频率：中波、长波和超长波用途：地波导航、远程通信、广播地球表面电特性由于地面的性质、地貌、地物等情况都会影响电波传播，因此有必要了解地球表面与电磁现象有关的电特性。
地面对电波传播的影响情况与两个方面有关Z地面的不平坦性当地面起伏不平程度相对地波长很小时可看成光滑地面对于长波和中波（100m－10Km），除高山外均可看光滑地面Z地质的情况电磁特性：ε，σ，μ=μ0常用相对复介电常数来表示媒质的电特性地质导电性还是介电性的判断•良导体•电介质•半电介质：两者相差不大超短波短波中波长波甚长波•海水：中长波表为良导体、到微波才呈现介电特性•湿土和干土：长波以下呈良导体性，在短波以上呈介电性•岩石：都呈介电性地面波的传播特性地表具有半导电性质，电波被吸收绕射方式传播Z只有当波长超过障碍物或与障碍物相当时，才具有绕射作用。
所以只有中波、长波及以下频段端能够绕射到地表较远的地方。
不宜采用水平极化波Z水平极化衰减远大于垂直极化波前倾斜现象Z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场分量边界条件：列翁托维奇近似：当满足列翁托维奇近似时，在2区的场满足：利用边界条件有：在空气中有：中、长波都满足其中：如果已知E 1x ，则其它分量都可求得422arctan (60)r ψελσ=+波前倾角：11101120060exp arctan 21exp 260601arctan arctan 021jk x z x r rr j E Ae e k j k C C j γγλσεπγφλσλσφεε−=−⎡⎤⎛⎞=⎢⎥⎜⎟+⎝⎠⎣⎦⎡⎤⎛⎞=+⎜⎟⎢⎥⎝⎠⎣⎦⎡⎤=−<⎢⎥+⎣⎦沿x 方向快衰减沿z 方向慢衰减，电导率越大衰减越小地面波传播特性总结Z宜采用垂直极化波，天线多采用直立天线形式Z波前倾斜现象，在地面上会出现垂直分量和水平分量 垂直分量远大于水平分量，地下水平分量远大于垂直分量当地面接收时，最好采用直立接收天线Z选用湿地附近接收如直立天线架设不便时，也可采用水平铺地接收Z此时选用εσ较小的干地为宜。
第2章-地面波传播
H1z
E1y E2 y
H2x
H2z
TM
第2章 地面波传播 根据边界连续条件（x=0）
第2章 地面波传播 TM（垂直极化）Hz=0
E1y 0 Be jk1x e z =E 2y 0 Fe jk 2 x e z k1 k2 H1z H 2z
X>0
X<0
TE
H1 z H 2 z , H1 x H 2 x E1 y E2 y , D1x D2 x 0 r E2 x E1z E2 z , E1x H1 y H 2 y , B1x B2 x 0
H1x
E1z 0 H1z Be jk1x e z
第2章 地面波传播 场强沿z方向分布特点
2
600 1 600 1 arctan arctan 2 1 r 2 r
Z方向传播因子中有一正的实部，由于exp(-γz)，电磁波沿地 表传播且具有衰减； 当无线电波波长很长或者大地电导率很大时， j ，电波传 c 播损耗很小。
2 E1z k 21 E1z 0 x 2
E1z Ae jk1x e z H1z Be jk1x e z
E1z Ae jk1x e z H1z Be jk1x e z
E 2z Ce jk 2 x e z H 2z Fe jk 2 x e z
x 0 E1z Ae jk1x e z E 2z Ce jk 2 x e z AC
0 e x 0 H1y 0 Ae jk1x e z =H 2y e Ce jk 2 x e z k1 k2 k1 k2
地波的传播特性
– 仅在两种地面有着激烈变化的地方，才考虑由于土壤性质的突变
而产生对电波传播的影响
BUPT 漆渊
目录概要
地球表面的电特性
地波的传播特性
地表面波的场强计
算
• 地波传播的场结构
• 地表面波的传播特性
• 半导电平面地面上地波场强的计算
• 考虑其他因素地波场强的计算
天线地场的性质对
电波传播的影响
BUPT 漆渊
• 地球表面的电特性
– 地面形状的理想化
各种地形不均匀性的程度可根据不均匀尺寸对波长的比值来判
断，如当地形的不平坦程度远小于电波的波长时，这种地面就
可用理想化的光滑地面来代替
– 土壤的变化是渐变的， 则可以取平均的介电系数ε 和电导率σ 表
示大地土壤的性质来进行分析
– 在实际计算中不考虑土壤的电参数沿其深度的变化
– 对于垂直极化波，其电波能量
同样要被吸收，但由于电场方
－ 120
－ 110
－ 100
－ 90
－ 80
－ 70
－ 60
10 MHz
5 MHz
2
MHz
A
－ 50
－ 40
向与地面垂直，它在地面上产
－ 30
生的感应电流远比水平极化波
－ 20
的要小，故地面吸收小
Ah
－ 10
0
0
10 MHz
5 MHz
2
MHz
– 当观察点远离波源，则可将到达观察点处的电波视为平面波
Ex1 =Ex1me
j t -k0 z
x
+
0
0 = 0 0 为空气中的传播常数
0
E
Ex1 = x1
而产生对电波传播的影响
BUPT 漆渊
目录概要
地球表面的电特性
地波的传播特性
地表面波的场强计
算
• 地波传播的场结构
• 地表面波的传播特性
• 半导电平面地面上地波场强的计算
• 考虑其他因素地波场强的计算
天线地场的性质对
电波传播的影响
BUPT 漆渊
• 地球表面的电特性
– 地面形状的理想化
各种地形不均匀性的程度可根据不均匀尺寸对波长的比值来判
断，如当地形的不平坦程度远小于电波的波长时，这种地面就
可用理想化的光滑地面来代替
– 土壤的变化是渐变的， 则可以取平均的介电系数ε 和电导率σ 表
示大地土壤的性质来进行分析
– 在实际计算中不考虑土壤的电参数沿其深度的变化
– 对于垂直极化波，其电波能量
同样要被吸收，但由于电场方
－ 120
－ 110
－ 100
－ 90
－ 80
－ 70
－ 60
10 MHz
5 MHz
2
MHz
A
－ 50
－ 40
向与地面垂直，它在地面上产
－ 30
生的感应电流远比水平极化波
－ 20
的要小，故地面吸收小
Ah
－ 10
0
0
10 MHz
5 MHz
2
MHz
– 当观察点远离波源，则可将到达观察点处的电波视为平面波
Ex1 =Ex1me
j t -k0 z
x
+
0
0 = 0 0 为空气中的传播常数
0
E
Ex1 = x1
《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
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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
精选课件ppt
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)
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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》课件 自由空间和空间波传播模式
10km 距 场
频
离
强
率
57dBu
接 收 功 率
E 57 10lg50 74 dB
100MHz
标尺1
标尺2 标尺3
标尺4
本图适用于半波偶极子天线，标尺2表示辐射功率为1W
的场强作为距离（km）的函数，对于Pt（W）的辐射功率，
应在标尺2的数值上增加一个校正值10
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lg
pt（dB）。
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10
自由空间的电波传播模型
距离发射机为d时，自由空间中接收点的场强为
E(dBv/m)
14.77 Gt (dB) 10 lg
P
- 20 lg d
E(dBμ)
74.77
Gt
(dB)
10
lg
P
-
20
lg
dkm
式中，E为场强，单位为dBV/m； PΣ为辐射功率，单位为W； Gt为发射天线的增益。
❖ The atmosphere of our planet does not refract or bend the electromagnetic wave much.
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d 2h
7
各种电波传播模式的主要特点
❖ 空间波：在传播过程中，电波会发生折射、反射、 散射等现象。在微波通信中采用视距传播。天线架 设在地面以上大于几个波长处。
❖ 地表面波：长波，中波一般采用这种传播方式。天 线直接架设在地面。
❖ 天波：只有这种电波传播方式才能将电波传送到数 千公里以外。短波通信采用的就是这种传播方式。
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8
第2节 电波在自由空间中的传播
移动通信的基本技术之电波传播(优秀文档PPT)
无线电波
➢ 一般我们把音频信号叫做调制信号。将发射机中的振荡电 路产生频率很高的电磁振荡，称为载波。音频信号加到 “载波”的过程叫做调制，经过调制后的高频振荡信号叫 已调信号。已调信号是装载有信息的无线电波，通过天线 辐射出去，这种传播信息的方式称为无线电通信。无线电 通信就是不用导线的通信。
➢ 电磁波是无线通信的载体。
天波、外球层传播 光纤
中继通信、无线电通信 雷达通信 光通信
无线电波的极化
➢ 概念：无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规 律而变化
➢ 电波的极化方向：无线电波的电场方向 ➢ 极化波必须用对应的极化特性的天线接收，否则在接收过
程中会产生极化损失 ➢ 极化的类型
• 线极化 – 水平极化、垂直极化 – +45°倾斜极化、- 45°倾斜极化
✓ 无线电波是一种能量的传输形式 • 电场和磁场在空间交替变换，向前行进 • 传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又 都垂直于传播方向。
无线电波
无线电波的传播速度
➢ 传播速度和传播媒质有关
✓ 真空中的传播速度等于光速(Ｃ＝3×108m／s )
✓ 空气中的传播速度略小于光速（通常认为它等于光速 ） ➢ 无线电波的波长、频率和传播速度的关系：
无线电波
➢ 无线电波的频率从几十KHz到几万MHz。为了便于应用， 习惯上将无线电频率范围划分为若干区域，叫做频段或波 段。
➢ 不同频段的无线电波，其传播方式、主要用途和特点也不 相同。按波长划分的波段名称、相应波长范围和它们的主 要用途。
无线电频段划分
波段名称 波长范围
频率范围
频段名称
长波Leabharlann 103～104M 30 ～300kHz LF低频
第9章电波传播模型
−1 ρ≈ dn dh
9.4大气对电波传播的影响
9.4大气对电波传播的影响
• 在标准大气情况下，折射率梯度
• 因此 • 标准大气的曲率半径近似为地球半径的4倍。 • 注意：考虑实际情况，大气的折射率和折射梯度不 是恒定的，随气候变化而变化，因此实际的传播轨 迹即使在同一线路下不同时间也会有所差异。
dn = −0.039 × 10−6 m dh
ρ ≈ 25000km
9.4大气对电波传播的影响
• 在大气中电波是沿着 曲线传播的。这样在 考虑折射的情况下， 会对微波系统的设计 带来不便。为此引入 等效地球半径ae的概 念。
9.4大气对电波传播的影响
• 为了保证等效后的情况和实际是等效的，必须使 等效地面上的直线轨迹上任一点到等效地面上与 实际传播路线到实际地面的距离相等。事实上， 如果两组曲线的曲率差相等，则它们的距离相等， 即 • 故
d为收发天线间的距离。距离越远，接收天线 收到的能量越小，这就是电波在自由空间传播 过程的衰减。可以看出场强和发射天线的辐射 功率和与发射天线的距离有关，和频率无关。
9.1自由空间的传播模型
接收天线输入端功率和损耗的计算
λ2 无方向性天线的有效面积：A = 4π
输入端的功率为：PA = S ⋅ A 以dBm 表示：PA = −126.75 + E0 (dBµ ) + 20 lg λ 考虑到发射天线和接收天的方向性系数： λ PA = S ⋅ A ⋅ D1 ⋅ D2 = P∑ D1 D2 4πd 传输损耗又称为系统损耗：
9.2平面反射传播模型
• 地表面波传播模式 地表面波的特性 1 地表面的半导电性质，使得电波场结构发生变化，
并引起对电波的吸收损耗； 2 由于地球表面呈球形使电波传播以绕射方式进行。 只有当波长与障碍物尺寸相当时，才具有绕射作用。 所有只有长波、中波和短波波长较长的波段端能 够绕射到较远的地方
9.4大气对电波传播的影响
9.4大气对电波传播的影响
• 在标准大气情况下，折射率梯度
• 因此 • 标准大气的曲率半径近似为地球半径的4倍。 • 注意：考虑实际情况，大气的折射率和折射梯度不 是恒定的，随气候变化而变化，因此实际的传播轨 迹即使在同一线路下不同时间也会有所差异。
dn = −0.039 × 10−6 m dh
ρ ≈ 25000km
9.4大气对电波传播的影响
• 在大气中电波是沿着 曲线传播的。这样在 考虑折射的情况下， 会对微波系统的设计 带来不便。为此引入 等效地球半径ae的概 念。
9.4大气对电波传播的影响
• 为了保证等效后的情况和实际是等效的，必须使 等效地面上的直线轨迹上任一点到等效地面上与 实际传播路线到实际地面的距离相等。事实上， 如果两组曲线的曲率差相等，则它们的距离相等， 即 • 故
d为收发天线间的距离。距离越远，接收天线 收到的能量越小，这就是电波在自由空间传播 过程的衰减。可以看出场强和发射天线的辐射 功率和与发射天线的距离有关，和频率无关。
9.1自由空间的传播模型
接收天线输入端功率和损耗的计算
λ2 无方向性天线的有效面积：A = 4π
输入端的功率为：PA = S ⋅ A 以dBm 表示：PA = −126.75 + E0 (dBµ ) + 20 lg λ 考虑到发射天线和接收天的方向性系数： λ PA = S ⋅ A ⋅ D1 ⋅ D2 = P∑ D1 D2 4πd 传输损耗又称为系统损耗：
9.2平面反射传播模型
• 地表面波传播模式 地表面波的特性 1 地表面的半导电性质，使得电波场结构发生变化，
并引起对电波的吸收损耗； 2 由于地球表面呈球形使电波传播以绕射方式进行。 只有当波长与障碍物尺寸相当时，才具有绕射作用。 所有只有长波、中波和短波波长较长的波段端能 够绕射到较远的地方
第9章地面波传播
V / m
9.4 地面不均匀性对地面波传播的影响
前面讨论了地面波在一种均匀地面上的传播 情形。实际上，常常碰到地面波在几种不同性质 的地面上传播的问题。
船与岸上基站通信时，电波传播途径就经历 陆地-海洋的突变。因此，必须考虑这种情况下 电波传播的特点及场强计算的方法。
假设电波在第 2 段路径遭受到的吸收与第 1 段
减小地面波传播损耗的方法：
（1）尽可能把收发天线架设在σ 数值较大的媒质上， 同时选择传播区域为开阔地带。 （2）通过在收发天线下面埋地网的方法，提高天线 场地的σ 值。
9.2.2 地面波传播的场分量
低架直立天线辐射的垂直极化波将在传播方 向上存在电场分量，各分量如图所示，yOz面为 地平面，波沿z轴方向传播，下标“1”表示在空气 内，下标“2”表示在大地内，利用边界条件，有
arctan
4
60
2 r
0 0
2
0 0 r
短波、超短波段E1z虽较大，但相位差趋于零， 可近似认为电场是与椭圆长轴方向一致的线极化波。
（4）地面波在传播过程中有衰减。
地面电导率越大，频率越低，地面对电波的吸 收越小。因此地面波传播方式特别适用于长波、超 长波波段。
使用条件：
（1）假设地面是光滑的，地质是均匀的； （2）发射天线使用短于λ/4的直立天线（其方向 系数D≈3），辐射功率Pr＝1kW； （3）计算的是E1x的有效值。
计算 E1x 有效值的表达式为
173 Pr (kW ) D E1x A mV / m r(km)
将Pr=1kW，D=3代入，得
173 1 3 E1 x A(mV / m) r (km) 3 105 A V / m r (km)
第7章 电波传播概论
⑥ 天波通信, 特别是短波通信, 建立迅速 ，机动性好, 设备 简单, 是短波天波传播的优点之一。
第7章电波传播概论
7.4 地面波传播
一 、概念
无线电波沿地球表面传播的传播方式称为地面波传播。
当天线低架于地面 ， 且最大辐射方向沿地面时 ， 主要是 地面波传播。
在长 、 中波和短波的低频段(几K～几MHz)常用这种传播 方式。
④ 电离层所能反射的频率范围是有限的, 一般是短波范围。 由于波段范围较窄, 因此短波电台特别拥挤, 电台间的干扰很 大 ， 尤其是夜间； 由于电离层吸收减小, 电波传播条件有所改 善, 台间干扰更大。
⑤ 由于天波传播是靠高空电离层的反射, 因而受地面的吸 收及障碍物的影响较小, 也就是说这种传播方式的传输损耗较 小, 因此能以较小功率进行远距离通信。
当超短波 、短波投射到这些不均匀体时 ， 就在其中产生感 应电流 ， 成为一个二次辐射源, 将入射的电磁能量再辐射。
这种再辐射是无序的 ， 随机 方向的辐射 ，称为散射。
通过散射 ， 电波就能到达不 均匀介质团能“看见 ”但发射点 却不能“看见 ”的超视距范围。
第7章电波传播概论
三 、散射通信的特点
几千米或十几千米的近距离通信。
海水的电导率比陆地的高 ， 因此在海面上要比陆地上传得 远的多。
2 、传输质量稳定
由于地表面的电性能及地貌 、地物等并不随时间很快地变 化 ， 并且基本上不受气候条件的影响, 因此信号稳定, 这是地面 波传播的突出优点。
第7章电波传播概论
7.5 不均匀媒质的散射传播
一 、定义 电波在低空对流层或高空电离层下缘遇到不均匀的“介质
1 、损耗大： 散射波相当微弱 ， 传输损耗很大（包括自由 空间传输损耗 、散射损耗 、大气吸收损耗及来自天线方面的损 耗, 一般超过200dB） ， 因此对流层散射通信要采用大功率发 射机 、 高灵敏度接收机和高增益天线。
第7章电波传播概论
7.4 地面波传播
一 、概念
无线电波沿地球表面传播的传播方式称为地面波传播。
当天线低架于地面 ， 且最大辐射方向沿地面时 ， 主要是 地面波传播。
在长 、 中波和短波的低频段(几K～几MHz)常用这种传播 方式。
④ 电离层所能反射的频率范围是有限的, 一般是短波范围。 由于波段范围较窄, 因此短波电台特别拥挤, 电台间的干扰很 大 ， 尤其是夜间； 由于电离层吸收减小, 电波传播条件有所改 善, 台间干扰更大。
⑤ 由于天波传播是靠高空电离层的反射, 因而受地面的吸 收及障碍物的影响较小, 也就是说这种传播方式的传输损耗较 小, 因此能以较小功率进行远距离通信。
当超短波 、短波投射到这些不均匀体时 ， 就在其中产生感 应电流 ， 成为一个二次辐射源, 将入射的电磁能量再辐射。
这种再辐射是无序的 ， 随机 方向的辐射 ，称为散射。
通过散射 ， 电波就能到达不 均匀介质团能“看见 ”但发射点 却不能“看见 ”的超视距范围。
第7章电波传播概论
三 、散射通信的特点
几千米或十几千米的近距离通信。
海水的电导率比陆地的高 ， 因此在海面上要比陆地上传得 远的多。
2 、传输质量稳定
由于地表面的电性能及地貌 、地物等并不随时间很快地变 化 ， 并且基本上不受气候条件的影响, 因此信号稳定, 这是地面 波传播的突出优点。
第7章电波传播概论
7.5 不均匀媒质的散射传播
一 、定义 电波在低空对流层或高空电离层下缘遇到不均匀的“介质
1 、损耗大： 散射波相当微弱 ， 传输损耗很大（包括自由 空间传输损耗 、散射损耗 、大气吸收损耗及来自天线方面的损 耗, 一般超过200dB） ， 因此对流层散射通信要采用大功率发 射机 、 高灵敏度接收机和高增益天线。
电波传播
3.1 电波传播模式及衰落
3.1.7 抗衰落技术
1. 抗频率选择性衰落
抗频率选择性衰落的技术主要是自适应均衡技术。扩频技术 和正交频分复用（OFDM）技术等。
2. 抗瑞利衰落
抗瑞丽衰落主要采用分集技术。 （1）分集的概念 分集是指通过两条或两条以上的途径传输同一信息，只要不 同路径的信号是统计独立的，并且到达接收端后按一定规则适当 合并，就会大大减少衰落的影响，改善系统性能。 （2）分集合并的方式 采用分集技术接受下来的信号，按照一定的规则进行合并； 合并方式不同，分集效果也不同。分集技术采用的合并方式主要 有三种：选择合并；最大比合并；等增益合并。
图3-1 电波传输模式
3.1 电波传播模式及衰落
空间波是指在大气对流层中进行传播的电波传播模式。 地表面波是指沿地球表面传播的电波传播模式。 天波是利用电离层的折射、反射和散射作用进行的电波传播 模式。
2. 电波传播机制
电磁波在空间中的传播机制有多种，通常有：直射传播、反 射传播、绕射传播和散射传播。 （1）直射传播。直射传播又称视距离传播，是指视距范围内 无遮挡的传播。 （2）反射传播。当电磁波在传播路径中遇到某个物体表面， 且物体尺寸远大于电磁波自身波长λ 时，就会出现反射现象。 反射的影响主要表现为：物体表面可以把发射天线辐射信号 中的一部分能量反射到接受天线，与直射波信号进行矢量相加。
40 lg
d1、d2分别表示基站与移动台MS1、MS2相对的近距离和远距离。
d1
3.2 移动通信系统中的电波传播
1. 多普勒效应
当以一定速率运动的物体，例如飞机，发出了一个载波频率 f1，地面上的固定接收点收到的载波频率不会是f1，而是产生了一 个频移fd。物体运动的速率v不同，产生频移大小的程度也不同， 通常把这种现象称为多普勒效应。多普勒效应引起的附加频移称 为多普勒频移 v
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Z
Z O
2020/11/29
对E1x
o 2
H1y取x的导数，得
空间波
E1x o H1y
(1)
x
2 x
地表面波
从方程 E＝0，得
E1Z
E1x ＝ E1Z
(2)
x
Z
8
又从方程 H 1
j
0
E
1,
得
E1y x
j 0E1Z
(3)
把(2)(3)式代入(1)式，得
E1Z z
0 2
( j 0E1z )
由于地球表面呈球形使电波传播的路径按 绕射的方式进行。
2020/11/29
3
第2节 地波传播场强的计算
偶极子天线所产生的地波垂直电场E通常表示为： E E0 A
其中，E 0 为理想导电地面上的垂直电场； A 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。
均匀层：对电波传播影响很小
对电波传播的影响大小取决于大气中带电 粒子的多少。
对流层折射的影响
对流层的特点 如果对流层是均匀的，介电常数是常数，那 么，无线电波的传播将沿着直线进行。但是对 流层是不均匀的，不是常数，而是随着离地 的高度和温度而变化。无线电波在对流层中的 传播可以看作是从彼此系数不同的一个介质薄 层进入另一个介质薄层，这时传播路径将发生 连续弯曲，即发生折射。
2020/11/29
1
第1节、地表面波传播特性
❖ 沿地球表面以绕射方式进行传播的无线电波传播模 式，称为地波传播
❖ 特点：
信号比较稳定 半导电性地球表面的影响较大 地面对地波有较大的衰减 地面上方垂直方向电场强度远大于水平方向电场强度
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❖ 原因：
地表面的半导电性质，使得电波场结构发 生变化并引起对电波的吸收损耗。
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2）阴影区内传播损耗的计算
B
A
C
D
h1
r1
r3
r2
r
h2
r1 3.57 h1 (km)
r2 3.57 h2 (km)
r3 r r1 r2 (km)
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①频率(MHz)：干土上的垂直极 化波或海面上的水平极化波 ②频率(MHz)：海面上的垂直极 化波 ③等效地球半径因子 ④参考线 ⑤r1或r2(km) ⑥r3(km) ⑦L1——在距离r1上的损耗(dB) ⑧L2——在距离r2上的损耗(dB) ⑨L3——在距离r3上的损耗(dB)
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①在空气中， E1x
0 2
H1y
而
1 H1y Z1 E1Z
o 0
E1Z
E1x＝
0 2
H1y
0 ( 2
0 0
E1Z
)
0 2
E1Z
1
2r
E1Z
(V/m)
场的垂直分量远大于水平分量，因此，在地面
上方接收时宜采用垂直极化天线。
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由于场分量在Z轴都有着同样的传播常数，因此，对于靠近 地面的一定高度ΔZ范围内，上式也是成立的 。
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3）阴影区内场的计算
Pr Pt L
求自由空间的损耗时，已经 考虑了天线的方向性，因此，由 接收功率求场时，公式中不再出 现天线的方向性。
L L0 L'
L0 L1 L2 L3
L0 32.45 20 lg f 20 lg r D1 D2
Pr dBm 126 .75 Er dB 20 lg
第四章、地表面波传播模式
当无线电波在实际环境中传播时不可避免
地要受到球面地面凸起的阻挡以及地面上所存 在的各种各样的障碍物的阻挡。但即使接收机 位于障碍物的背面，它依然能接收到来自发射 天线发射的电波，因为电波能够以绕射的方式 沿着地球表面传输。电波的这种传播方式成为 地表面波，或简称为地波或表面波。
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第4节、对流层对电波传播的影响
大气层的分层
❖ 按气体的电离程度分层——以55Km为界
大气层
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电离层：大气发生电离，含大量带电粒子， 对电波传播影响极大 平流层：对电波传播影响很小
中性层： 对流层：气象现象复杂，对微 波传播影响大
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❖ 按温度不同分层
热层：90km以上，温度随高度而升高。温度
j
E1xz j Z
k
2r E1z
k
2r E1z
Z E1z 2r 0.5 2r (m)
E1z k
k
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②在土壤中，在Z=0处的边界条件：
E1z0 E2z 2
E2x E1x
由此可得
E2z
1Байду номын сангаас
2r
E1z
2r
E1z
j602
(V/m)
E2x E1x
E1z
(V/m)
2r j602
最高可达数千度，原因是对太阳辐射
的吸收
大气层
中层：50~90km，温度随高度的增加而下降 平流层： 18~50km，温度随高度而升高。原
因是臭氧对太阳紫外线的吸收
对流层： 8~18km，温度随高度的增加而下
降。原因是地面的加热
❖ 按大气组成成分分层——以90Km为界
大气层
不均匀层：重者下沉，轻者上浮。在太阳辐 射作用下，大气氧分子和氮分子 发生电离
E2z 2r
(V/m)
2r j602
在土壤中，电场的水平分量远大于垂直分量，
因此，在地下接收时宜采用水平极化天线。
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第3节 球面绕射模型
1）阴影区内求场的步骤
Er f Pr
传播损耗 Lp
查图
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接收功率 Pr
Lp
Pt Pr
接收场强 Er
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相对于自由空间的总的附加绕射损耗为：
L' L1 L2 L3
总的传播损耗为自由空间的损耗和绕射损耗之和：
限制条件：
L L0 L'
L0 L1 L2 L3
任一天线的高度不大于图中所列的限值
修正项：L'' 10 lg[ 1 (1 r1 r2 )](dB) 2 r2 r3
则 L L0 L'L''
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5
Z
E1Z
E2Z
c
0＝0
E1x
0
E
2, 2, 2
E2x
地面上下的场分量
电场矢量
列翁托维奇近似边界条件： 2r
' 2
j 60 2
1
在分界面上的电场和磁场的分量满足： Ex ZH y
Z=0
Ey ZH x
Z为波阻抗： Z 2 0
2
2
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E dB Pr dBm 126 .75 20 lg
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球面地面半阴影区内场的求解
半阴影区内求传播损耗与阴影区的差别：
B A
D
C
h1
r1
r3
r2
h2
r
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r1 3.57 h1 (km)
r2 3.57 h2 (km)
r3 r1 r2 r L3 取负值