通信导航监视系统-2.2无线电信号的传播..ppt

2.2 无线电信号的传播 2.2.1 无线电波传播的基本规律 2.2.1.1 无线电波传播速度 无线电波传播速度由介质的介电系数（）和导磁系数（）决定，其中 08.8551012法/米， 01.257106亨/米 在真空中，无线电波的传播速度等于光速c（c3108m/s） 在其他媒质中，无线电波的传播速度可由下式表示式中，r为相对介电系数；r为相对导磁系数 电波传播速度比真空中小2.2.1.2 在均匀媒质中的传播 无线电波在均匀媒质中是以恒定的速度沿直线传播的例如:VHF通信/导航,二次雷达等2.2.1.3 在不均匀媒质中的传播 电波在不均匀的媒质中传播，传播速度发生变化，还会产生反射、折射、绕射、散射等现象1、反射 (1)产生原因 (2)影响反射强弱的因素： 介质的导电性能 电波频率 (3)利用反射原理工作的设备： 一次雷达、无线电高度表 2、折射(1)产生原因(2)影响折射强弱的因素： A、 相对介电系数 B、工作频率 C、入射角(3)连线折射3、绕射 (1)绕射现象 (2)影响绕射的因素： 电波工作频率 波长/障碍物尺寸 (3)利用绕射工作的设备： 短波通信、广播4、散射 (1)散射现象 (2)产生原因 (3)影响散射的因素： 工作频率2.2.1.4电波传播过程中能量的变化 D增加-W减少，E减弱(扩散和吸收) 1、电波在真空中传播：扩散 2、在其他媒质中传播：扩散、吸收 吸收的强弱与电波的频率和介质的导电性能有关2.2.2 无线电频率的划分2.2.2.1 电波的频率与波长 电波的频率（f）:交变电磁场每秒钟变化的周数； 电波的波长（）:信号在一个周期内电波前进的距离 ； 频率和波长的关系:2.2.2.2 无线电频段的划分频段名称频段范围波长范围波段名称用 途甚低频（VLF）30kHz10000m超长波导 航低 频（LF）30300kHz100001000m长 波导 航中 频（MF）3003000kHz1000100m中 波导航、广播高 频（HF）330MHz10010m短 波通 信甚高频（VHF）30300MHz101m米 波通信、导航特高频（UHF）3003000MHz10010cm分米波导航、卫星通信超高频（SHF）330GHz101cm厘米波雷达、卫星导航极高频（EHF）30300GHz1cm1mm毫米波雷 达微波常用波段代号 波段代号标称波长（cm）波长范围（cm）频率范围（GHz）L2215301.02.0S107.5152.04.0C53.757.54.08.0X32.43.758.012.5Ku21.672.412.518.0K1.251.131.6718.026.5Ka0.80.751.1326.540.02.2.3地面和大气层对电波传播的影响2.2.3.1 地面对电波传播的影响吸收作用-E减弱 1、地面吸收能量的原因 2、影响地面吸收的因素： A、地面导电性能越好，衰减越小 如天线发射功率为1000瓦,频率为1MHz,要求接收地点场强在50微伏/米以上,传播距离为:海洋650KM;湿地210KM,干地95KM B、电波频率越低，衰减越小 频率不同,地面的导电性能不同2.2.3.2 大气层对电波传播的影响 大气层的分层： 对流层-从地面至1012KM 同温层-12KM至60KM 电离层-60KM以上的空间 60KM以上的大气层中，气体受阳光中紫外线照射，电离成自由电子和正离子。

1)电离层的形成(1)电离层的形成： 60KM以上的大气层中，气体受阳光中紫外线照射，电离成电离层自由电子和正离子2)影响电离的因素： 昼夜、纬度、季节、年份、大气性质(大气成份、温度、密度等) (2)电离层的分层和变化规律： D层：6080KM；白天存在，夜间消失 E层：100 120KM；白天和夜间都存在，白天密度大，夜间密度小，夏季最大，冬季最小 F层：F1层-200KM左右；白天存在， 夜间消失 F2层-250 400KM；下午电子 密度达到最大，入夜后逐渐减小， 到黎明最小F2层对高频通信的影响： 高频通信主要利用F2层传播； F2层的特性： 冬季特性-下午密度最大，黎明密度最小，日夜密度变化非常大 夏季特性-日夜密度变化比较缓和，傍晚时密度达最大，黎明时密度达最小 高频通信昼夜换频(3) 电离层对电波的折射作用 =1-80.8106N/f2 原因：N变化-变化-传播速度V 变化-连线折射-返回地面或穿透电离层 影响折射的因素： 入射角 电波频率 电子密度（4）电离层对无线电波的吸收作用 能量衰减的原因： 电子振动-碰撞-转变成热能 影响吸收的因素： 电波的频率-频率越高，衰减越小 电子密度-密度越大，能量损失越大2.2.4 无线电波的传播方式2.2.4.1 传播方式 天波(传播距离很远，但传播效果不稳定 ) 地波(传播效果稳定、可靠，距离较远 ) 空间波(直射波, 反射波)(传播距离较近，传播效果较好 ) 散射波(传播方式难以控制，传播效果较差 )2.2.4.2 各频段无线电波的传播方式及特点1 、甚低频(VLF)和低频(LF)频段电波的传播特点 传播方式 波导模 传播特点 传播信号稳定，损耗小，传播距离 远；存在“日变效应”。

2、中频()频段电波的传播特点 (1)传播方式 白天以地波方式为主；夜间地波、天波共同存在 (2)传播特点 传播信号稳定；传播距离较远 (3)夜间中频接收机存在窜台现象 AM收音机(530-1600KMz)3、高频频段电波的传播特点(1)传播方式 地波传播距离近，以天波为主(2)传播特点 地波衰减快，天波信号极不稳定；容易产生衰落和越距现象；可作远距离传输衰落现象n指所接收到的信号强度出现忽大忽小的不规则现象 n种类: 干涉衰落(不同传播路径的电波间干涉引起的衰落) 吸收衰落(电离层散射引起) 极化衰落(受地球磁场影响，电波分解成寻常波与非寻常波引起的)3. 衰落现象的克服 提高信噪比； 选择最佳工作频率； 在接收机内加装强力自动增益控制(AGC)电路，以均衡信号的强弱现象越距现象 1 、指高频信号依靠天波传播方式传播的最近距离和依靠地波传播方式传播的最远距离之间的区域接收不到信号 2 、影响静区大小的因素 天线辐射功率 电波的入射角 电子密度 电波的工作频率2 、静区的克服 增大发射功率，减小发射频率； 根据电子密度调整工作频率4 、甚高频（VHF）频段电波的传播特点 (1)传播方式 空间波传播为主 (2)传播特点 传播距离近，与发射和接收天线的高度有关；利用散射波可作远距离传播。

频带宽，容纳电台多；受干扰小高频的地波传播形式天波传播形式多路径传播天波传播形式衰落返回返回返回不同入射角电波进入电离层后的折射电离层对不同频率电波的折射返回返回波导模理论：b a 2 a 时，波就能在矩形波导中传播 0 = 2 a 为截至波长如：电离层地面为壁的大气波导 H60KM时， 0 2H120KM， 其f 0 =2.5KHZ 30KHZ，所以可以波导模方式传播。