低空大气层对空间波的影响简介.docx

空间波传播，无论是地一地或地一空的电波传播，射线至少有一部分在对流 层中传播，因而它必然受到对流层这种传输媒质的影响从地面起至上空约10km 到18km以内的大气层叫做对流层，在对流层内，气压、温度和湿度等都随高度而 变化，空气的密度随着高度的增加而降低，在通常情况下，气温和湿度也随高度 而下降，对流层的参数随季节、昼夜和和气象条件而有所变化空间波射线因传 播路径上的折射率随高度变化而产生弯曲，波束上翘一个角度增量，而且这一偏 移角还因传播途中大气折射率的变化而随时变化对流层的大致折射率大致表示 为如下公式：式中n是对流层的折射率，P是大气压强(mbar)，e是水汽压强(mbar)，T是 绝对温度(K),T=t+273(k)由于n与1相差极小，一般差值为10八-4〜10八-6,为了方 便，定义折射指数N=(n — 1)X10%，于是可得：影响空间波折射的主要因素是折射指数的垂直分布将上式对高度h求导， 得到折射指数梯度表示式为dN 叩 r「l 毋 / P 「96如八dr . 4810 del 虱一「7叫亍巫一(质+亍厂)鑫〒下职J由此可见，表征大气层气象状态的P、T、e不同时，折射指数的梯度也不 同。

大气压强总是随高度而减小，且与气象条件关系较少，所以上式括号中的第 一项基本上是一负常数，而温度、湿度却受气象条件影响显著，变化剧烈因此， 折射指数梯度的变化主要由温度和湿度的梯度变化决定一般地说，折射指数随 高度增加而下降大气折射指数的垂直分布不同，射线的传播轨迹就不同按大 气折射的情况，大致可分为正折射、负折射和无折射三种正折射，系指(dN / dh)o的情况，折射指数随高度而增加，射线轨迹向上弯 曲实际上，电波在大气层内的传播轨迹都是弯曲的，但是习惯上人们在处理电 波传播问题时，仍把电波射线当作直线，因而要用等效地球半径因子来进行修正。

这种方法认为波在大气层中仍按直线传播，而地球半径进行修正后，才能保证在 等效球面地上空电波沿直线传播轨迹上的任一点到等效地面上的距离，与实际传 播轨迹上的同一点到真实地面上的距离相等根据这等效原则，即可求出等效地 球半径R,令K表示等效地球半径化与实际地球半径R之比，称等效地球半径 因子在标准大气折射情浼下，K=4/3下表给出了折射指数梯度与等效地球半径 因子之问的对应关系这样.，低空大气层的各种气象状态对电波的折射作用，就可以通过等效地球半径因子K值的情况进行研究折射的分类折射情配正折射无折射仇折射超折射监界折射标麻折射<-157— 157T90■'>0 'K<081<1不仅是大气折射对电波产生影响，大气吸收、降雨、云雾和大气噪声等对流 层也能对电波传播有影响大气吸收引起的衰减主要是氧和水汽吸收所致，在微 波和毫米波段，氧和水汽是大气气体吸收的主要成分，因而在<10GHz时，可不考 虑大气吸收的影响电波投射到雨滴上时，雨滴对电波的散射和吸收会使微波衰 减，降雨引起的衰减主要来自散射，这些吸收和散射衰落随信号频率升高而加重 云、雾对电波造成的衰减主要是由吸收引起，散射可以忽略大气噪声主要对低 频以下各波段的无线电系统产生干扰。