期末总复习.pptx

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1、电波传播概论电波传播概论期末总复习期末总复习西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论在实际媒质中，电磁波空间传播应主要从以下三方面进行学习和研究：在实际媒质中，电磁波空间传播应主要从以下三方面进行学习和研究：（）电电磁磁波波传传播播的的环环境境（媒媒质质）特特性性。主主要要包包括括媒媒质质的的电电学学性性质质、空空间间结结构构与与边边界界特特性性以以及及规规则则或或随随机机的的时时空空变变化化。不

2、不均均匀匀的的空空间间变变化化以以及及非非平平稳稳的的随随机机时时间间变变化化过过程程等等复复杂杂现现象象，是是电电磁磁波波传传播播各各种种时时、空空、频频域效应的根源。域效应的根源。（）电电磁磁波波传传播播的的物物理理机机制制与与传传播播模模式式。电电磁磁波波在在各各种种特特性性媒媒质质中中的的传传播播机机制制可可能能涉涉及及吸吸收收、折折射射、反反射射、散散射射、绕绕射射、导导引引和和谐谐振振以以及及多多径径干干涉涉和和多多普普勒勒(Doppler)频频移移效效应应等等一一系系列列物物理理过过程程。这这些些过过程程既既取取决决于于媒媒质质的的特特性性，也也与与波波的的特特性性密密切切相相关

3、关。电电磁磁波波传传播播的的状状况况，取取决决于于电电磁波特性参数与媒质特性参数及边界条件的匹配。磁波特性参数与媒质特性参数及边界条件的匹配。（）信信号号的的媒媒质质效效应应和和传传播播特特性性。无无线线电电信信号号在在各各种种媒媒质质的的传传播播过过程程中中，可可能能遭遭受受衰衰减减、衰衰落落、极极化化偏偏移移和和时时、频频域域畸畸变变等等效效应应，并并因因此此而而具具有有复复杂杂的的时时空空变变化化特特性性。某某些些媒媒质质效效应应对对信信息息传传输输的的质质量量和和可可靠靠性性会会产产生生严严重重的的影影响响。但但在在有有些些情情况况下下，媒媒质质效效应应也也被被用用以以作作为为信信息息

4、传传输输的的支撑。支撑。2电磁波传播过程就是电磁波与媒质相互作用的物理过程。电磁波传播过程就是电磁波与媒质相互作用的物理过程。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论3积分形式：积分形式：积分形式：积分形式：微分形式：微分形式：微分形式：微分形式：注意各式的物理意义注意各式的物理意义！西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院

5、电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论4各向同性各向同性：mm和和ee是标量是标量 各向异性各向异性：mm和和ee是张量是张量色散介质色散介质：mm和和ee与频率有与频率有关关非非 色色 散散：mm和和ee与频率无关与频率无关西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论切向边界条件切向边界条件5法向边界条件法向边界

6、条件界面处自由界面处自由电荷面密度电荷面密度界面处传导界面处传导电流密度电流密度西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论6如果是理想介质如果是理想介质如果是理想如果是理想导体表面呢导体表面呢？西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波

7、传播概论电波传播概论电波传播概论7坡印亭定理坡印亭定理能量守恒积分形式能量守恒积分形式定义定义为为坡印亭矢量坡印亭矢量，表示功率流密度（，表示功率流密度（W/m2）。）。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论8其中：其中：流出面流出面 的总功率的总功率所储电能和磁能的时间变化率所储电能和磁能的时间变化率电流电流 所供给的功率所供给的功率西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技

8、大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论9西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论10时谐场的边界条件与一般时变场的边界条件相同，唯一区时谐场的边界条件与一般时变场的边界条件相同，唯一区别是将其中的瞬时场换成对应的相量式，即别是将其中的瞬时场换成对应的相量式，

9、即法法向边界条件向边界条件切向边界条件切向边界条件西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论11在一个时间周期内求平均，可得在一个时间周期内求平均，可得平均坡印亭矢量平均坡印亭矢量西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传

10、播概论电波传播概论12假设假设：线性、无：线性、无耗、均匀、耗、均匀、各向同性媒质各向同性媒质西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论13西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论14西安电子科技大学西

11、安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论15无源区域无源区域西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论16西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院

12、电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论17西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论18无源区域无源区域西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传

13、播概论电波传播概论电波传播概论19电磁波波动方程电磁波波动方程电磁波波动方程电磁波波动方程 矢量亥姆霍兹方程矢量亥姆霍兹方程矢量亥姆霍兹方程矢量亥姆霍兹方程真空波动方程真空波动方程真空波动方程真空波动方程西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论20考虑考虑有有上上式式表表明明电电场场波波动动是是横横波波，E可可以以在在垂垂直直于于k的的任任意意方方向向上上振荡。振荡。由由上上式式知知B与与E和和k

14、互互相相垂垂直直，综综合合可可知知，平平面面波波为为TEM波。波。同时可知，同时可知，B与与E同相，振幅比为同相，振幅比为定义波阻抗定义波阻抗Z为为西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论21地面对电波传播的影响主要表现为两个方面：地面对电波传播的影响主要表现为两个方面：地地面面的的不不平平坦坦性性，当当地地面面起起伏伏不不平平的的程程度度相相对对于于电电波波波波长长来来说说很很小小时时，地地面面

15、可可近近似似看看成成是是光光滑滑地地面面。对对于于长长波波和和中波传播，除高山外均可视地面为平坦的。中波传播，除高山外均可视地面为平坦的。地地质质的的情情况况，主主要要研研究究它它的的电电磁磁特特性性。地地面面可可以以被被作作为为非非磁磁性性介介质质来来看看待待，其其导导磁磁率率与与真真空空中中的的相相同同，即即相相对对磁磁导导率率r=1。描描述述大大地地电电磁磁特特性性的的主主要要参参数数是是介介电电常常数数（或或相对介电常数相对介电常数r）和电导率）和电导率。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理

16、与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论传导电流密度传导电流密度Js与位移电流密度与位移电流密度JD之比。之比。衡量标准衡量标准衡量标准衡量标准l 时，大地具有良导体性质时，大地具有良导体性质;l 时，可将大地视为电介质时，可将大地视为电介质;l而二者相差不大时，为半电介质。而二者相差不大时，为半电介质。判断某种媒质是呈现导电性还是介电性判断某种媒质是呈现导电性还是介电性判断某种媒质是呈现导电性还是介电性判断某种媒质是呈现导电性还是介电性西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播

17、研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论23在对流层中在对流层中,一般温度随高度以一般温度随高度以6.5/km的速率下降。的速率下降。在在对对流流层层顶顶(在在中中国国境境内内,一一般般高高度度为为1113 km)时时,温温度度不再降低不再降低,一般达到大约一般达到大约56的恒定值的恒定值。当当然然,有有时时会会出出现现特特殊殊情情况况,如如在在对对流流层层的的局局部部高高度度范范围围内内有有时时会会出出现现温温度度随随高高度度上上升升的的反反常常情情况况,这这种种现现象象称称为为温温

18、度逆增度逆增。另另外外,风风、雨雨、雷雷、电电等等现现象象都都发发生生在在对对流流层层内内,因因此此对对流流层层的的另另一一个个重重要要特特点点就就是是含含有有大大量量的的水水份份,如如水水汽汽和和降降水水(形式如雨、形式如雨、雾、雾、雪、雪、雹等雹等)。水水份份主主要要出出现现在在近近地地面面数数千千米米的的高高度度范范围围内内,它它们们对对电电波波传播有很大的影响。传播有很大的影响。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传

19、播概论电波传播概论电波传播概论大气的温度与地理纬度、大气的温度与地理纬度、大气层高度和季节有关大气层高度和季节有关。平平均均说说来来,由由地地球球的的赤赤道道向向两两极极方方向向,纬纬度度每每增增加加1度度(相相当当于于111 km的地面距离的地面距离),地面气温降低地面气温降低1。高度高度每增加每增加1 km,气温下降气温下降6.5。地地面面气气温温在在一一年年内内的的变变化化可可高高达达7080,随随地地点点不不同同而而不不同同。在在赤赤道道附附近近,海海洋洋性性地地区区温温差差小小。在在高高纬纬度度地地区区，沙沙漠地区温差大。漠地区温差大。气温还有气温还有周日周日变化变化,特别是在近地面

20、大气层。特别是在近地面大气层。与与气气压压相相比比,低低层层大大气气中中的的温温度度是是变变化化比比较较大大的的参参量量。引引起起气气温温变变化化的的因因素素有有太太阳阳热热辐辐射射引引起起的的热热交交换换、热热传传导导、对流、对流、平流和绝热变化平流和绝热变化过程。过程。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论收收发发点点TR连连线线上上一一点点O，过过O作作垂垂直直于于TR的的平平面面S，S与

21、与通通过过TR的的垂垂直直平平面面交交PQ，在在PQ上上，取取O1、O2On点点，使使它们满足它们满足LOS路径（视距路径）路径（视距路径）西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论满满足足上上面面第第i个个方方程程的的所所有有Oi点点在在TOiR平平面面上上是是个个以以T和和R为为焦焦点点的的椭椭圆圆，将将该该椭椭圆圆以以TR为为轴轴旋旋转转得得到到一一个个旋旋转转椭椭球球面面，上上式式中中每每个

22、个方方程程都都对对应应一一个个旋旋转转椭椭球球面面。这这些些椭椭球球面面所所包包围围的的空空间间区区域域称称为为第第i菲菲涅涅尔尔区区。相相邻邻菲菲涅涅尔尔区区之之间间的的相相位位差差为为180度度（l l/2的波程差）。的波程差）。O1、O2、On在在旋旋转转过过程程中中形形成成相相应应的的圆圆周周，Oi-1与与Oi之之间间的的圆圆环环称称为为第第i菲菲涅涅尔尔带带。第第一一菲菲涅涅尔尔带带是是一一个个以以OO1为为半半径径的圆面。令的圆面。令Fi=OOi，Fi为第为第i带的外半径，称为带的外半径，称为第第i菲涅尔半径菲涅尔半径西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学

23、物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论设设，则，则将其代入将其代入得得第一菲涅尔半径第一菲涅尔半径距距离离越越长长，波波长长越越短短，菲菲涅涅尔尔半半径径就就越越小小，并并且且菲涅尔半径在收发中点菲涅尔半径在收发中点处（处（d1=d2）取）取最大值。最大值。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论

24、电波传播概论电波传播概论电波传播概论波波长长越越短短，第第一一菲菲涅涅尔尔区区半半径径越越小小，对对应应的的第第一一菲菲涅涅尔尔椭椭球球越越细细长长。对对于于波波长长非非常常短短的的光光学学波波段段，椭椭球球体体更更加加细细长长，因而产生了光学中研究过的纯粹的因而产生了光学中研究过的纯粹的射线传播射线传播。第一菲涅尔椭球为电波传播的主要通道第一菲涅尔椭球为电波传播的主要通道 由由于于电电波波传传播播的的主主要要通通道道并并不不是是一一条条直直线线，因因此此即即使使某某凸凸出出物物并并没没有有挡挡住住收收、发发两两点点间间的的几几何何射射线线，但但是是已已进进入入了了第第一一菲菲涅涅尔尔椭椭球球

25、，此此时时接接收收点点的的场场强强已已经经受受到到影影响响，该该收收、发发两两点点之之间间不不能能视视为为自自由由空空间间传传播播。而而当当凸凸出出物物未未进进入入第第一一菲菲涅涅尔尔椭椭球球，即即电电波波传传播播的的主主要要通通道道，此此时时才才可可以以认认为为该收、发两点之间被视为自由空间传播。该收、发两点之间被视为自由空间传播。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论即即使使在在地地面面上上

26、的的障障碍碍物物遮遮住住收收、发发两两点点间间的的几几何何射射线线的的情情况况下下，由由于于电电波波传传播播的的主主要要通通道道未未被被全全部部遮遮挡挡住住，因因此此接接收收点点仍仍然然可可以以收收到到信信号号，此此种种现现象象被被称称为为电电波波绕绕射射。在在地地面面上上的的障障碍碍物物高高度度一一定定的的情情况况下下，波波长长越越长长，电电波波传传播播的的主主要要通通道道的的横横截截面面积积越越大大，相相对对遮遮挡挡面面积积就就越越小小，接接收收点点的的场场强强就就越越大，因此大，因此频率越低，绕射能力越强频率越低，绕射能力越强。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技

27、大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论自自由由空空间间传传播播损损耗耗是是指指：当当发发射射天天线线和和接接收收天天线线的的方方向向系系数数都都为为1时时，发发射射天天线线的的辐辐射射功功率率Pr与与接接收收天天线线的的最最佳佳接接收收功率功率PL的比值，记为的比值，记为L0，即，即或或西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电

28、工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论D=1的无方向性发射天线产生的功率密度为的无方向性发射天线产生的功率密度为D=1的无方向性接收天线的有效接收面积为的无方向性接收天线的有效接收面积为所以该接收天线的接收功率为所以该接收天线的接收功率为西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论于是自由空间传播损耗为于是自由空间传播损耗为或或西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科

29、技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论自自由由空空间间基基本本传传输输损损耗耗L0仅仅与与频频率率f和和距距离离r有有关关。当当f 和和r扩大一倍时，扩大一倍时，L0均增加均增加6dB。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论设设点点源源发

30、发射射天天线线辐辐射射功功率率为为P Pt t，则则距距离离发发射射天天线线处处的的接接收收天线处的能流密度天线处的能流密度S S为为考考虑虑到到发发射射天天线线的的增增益益G Gt t使使接接收收点点的的能能流流密密度度增增大大的的效效果果后后，实际上接收点的能流密度为实际上接收点的能流密度为西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论另外，平均能流密度又可表示为另外，平均能流密度又可表示为对比对比

31、可以得到接收点的场强为可以得到接收点的场强为西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论36衰减因子衰减因子A：接收点的实际场强：接收点的实际场强E与自由空间场强与自由空间场强E0之比。之比。或或实际接收点的实际接收点的场强场强E为：为：衰衰减减因因子子A是是与与工工作作频频率率、传传播播距距离离、媒媒质质参参数数、地地貌貌地地物物状状况况、传传输输方方式式等等因因素素有有关关的的量量，因因此此衰衰减

32、减因因子子对对电电波传播的研究是一个很重要的参数。波传播的研究是一个很重要的参数。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论37实际能流密度实际能流密度S接收功率接收功率Pr信信道道的的传传输输损损耗耗L：发发射射天天线线的的输输入入功功率率Pt与与接接收收天天线线的的输输出功率出功率Pr（匹配情况时）之比（匹配情况时）之比如用分贝表示，则有如用分贝表示，则有西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子

33、科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论38如如果果不不考考虑虑设设备备的的影影响响，只只考考虑虑信信道道（传传输输媒媒质质）中中功功率率的的传传输输情情况况，则则称称为为“路路径径传传输输损损耗耗”或或称称为为“基基本本传传输输损耗损耗”由由于于衰衰减减因因子子A随随不不同同的的传传播播方方式式、不不同同的的传传播播情情况况而而不不同，因此，计算衰减因子同，因此，计算衰减因子A时应结合不同传播方式进行。时应结合不同传播方式进行。西安电

34、子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论信号电平随时间的起伏变化现象信号电平随时间的起伏变化现象根据衰落成因不同可以分为：根据衰落成因不同可以分为：吸收型衰落吸收型衰落和和干涉型衰落干涉型衰落吸吸收收型型衰衰落落:由由于于媒媒质质的的电电参参数数变变化化，使使信信号号衰衰减减发发生生了了变化，周期一般较长，为变化，周期一般较长，为慢衰落慢衰落。干干涉涉型型衰衰落落:由由于于信信号号传传输输的的多多经经效

35、效应应造造成成信信号号干干涉涉加加强强或或者者减减弱弱，在在移移动动通通信信中中更更为为强强烈烈，一一般般变变化化强强烈烈，称称为为快衰落快衰落。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论40波波前前倾倾斜斜现现象象是是指指由由于于地地面面损损耗耗造造成成电电场场向向传传播播方方向向倾倾斜的一种现象，地面波传播的重要特点之一。斜的一种现象，地面波传播的重要特点之一。(a)电场方向电场方向 (b)坡印

36、廷矢量方向坡印廷矢量方向西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论波前倾斜现象的解释波前倾斜现象的解释1设设直直立立天天线线沿沿x轴轴放放置置，辐辐射射垂垂直直极极化化波波，电电波波能能量量沿沿z轴轴传传播播，辐辐射射场场为为Ex1和和Hy1。当当某某瞬瞬间间Ex1位位于于A点点，在在地地面面上上必必然然会会产产生生感感应应电电荷荷。当当波波向向前前传传播播时时，便便产产生生了了沿沿z方方向向的的感

37、感应应电电流流。由由于于大大地地是是半半导导电电媒媒质质，有有一一定定的的地地电电阻阻，故故在在z轴轴方方向向产产生生电电压压降降，也也即即在在z方方向向产产生生新新的的水水平平分分量量Ez2。由由于于边边界界电电场场切切向向分分量量连连续续，即即存存在在Ez1，这这样样靠靠近近地地面面的的合合电电场场E1就就向向传传播播方方向向倾斜。倾斜。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论波前倾斜现象的解

38、释波前倾斜现象的解释2从从能能量量的的角角度度看看，由由于于地地面面是是半半导导电电媒媒质质，电电波波沿沿地地面面传传播播时时产产生生衰衰减减，这这就就意意味味着着有有一一部部分分电电磁磁能能量量由由空空气气层层进进入入大大地地内内。坡坡印印亭亭矢矢量量的的方方向向不不再再平平行行于于地地面面而而发发生生倾倾斜斜，出出现现了了垂垂直直于于地地面面向向地地下下传传播播的的功功率率流流密密度度Sx1，这这一一部部分分电电磁磁能能量量被被大大地地吸吸收收。由由电电磁磁理理论论知知道道，坡坡印印亭亭矢矢量量是是与与等等相相面面即即波波前前垂垂直直的的，故故当当存存在在地地面面吸吸收收时时，在在地地面面

39、附附近近的的波波前前将将向向传传播播方方向向倾倾斜斜。显显然然，地地面面吸吸收收越越大大，Sx1越越大大，倾倾斜斜将将越越严严重重。只只有有沿沿地地面面传传播播的的Sz1分量才是有用的。分量才是有用的。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论l地面波传播采用地面波传播采用垂直极化波垂直极化波，天线则多采用，天线则多采用直立天线直立天线。l波波前前倾倾斜斜现现象象具具有有很很大大的的实实用用意意义义

40、。可可以以采采用用相相应应形形式式的天线，有效地接收各场强分量。的天线，有效地接收各场强分量。地面上：垂直分量大于水平分量地面上：垂直分量大于水平分量地面下：水平分量大于垂直分量地面下：水平分量大于垂直分量西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论l地地面面上上电电场场为为狭狭长长椭椭圆圆极极化化波波。在在短短波波、超超短短波波段段，垂垂直直分分量量与与水水平平分分量量相相位位差差趋趋于于零零，所所

41、以以可可近近似似认认为为电电场场是是与与椭圆长轴方向一致的线极化波。椭圆长轴方向一致的线极化波。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论l地面波在传播过程中有地面波在传播过程中有衰减衰减。沿沿-x方向传播的功率流密度方向传播的功率流密度电波的传输损耗电波的传输损耗频率越低，地面对电波的吸收越小频率越低，地面对电波的吸收越小。因此地面波传。因此地面波传播方式特别适用于长波、超长波波段。播方式特别适用

42、于长波、超长波波段。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论无线电波绕过传播道路上障碍物的现象称为无线电波绕过传播道路上障碍物的现象称为绕射。绕射。从电磁学的基础知识可知从电磁学的基础知识可知,无线电波的绕射现象只有当无线电波的绕射现象只有当障碍障碍物大小与波长接近时物大小与波长接近时才显著。才显著。突出地形和建筑物等障碍突出地形和建筑物等障碍,可能从下方接近甚至遮蔽发射与可能从下方接近甚至遮蔽发

43、射与接收天线间的直接射线接收天线间的直接射线,此时无线电波会以绕射方式越过障此时无线电波会以绕射方式越过障碍进行传播碍进行传播,从而经受相对于自由空间的附加衰减从而经受相对于自由空间的附加衰减,即即障碍障碍绕射衰减绕射衰减。光滑球面地上的无线电波绕射一般分为光滑球面地上的无线电波绕射一般分为刃形障刃形障碍绕射碍绕射和和圆形障碍绕射圆形障碍绕射。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论球面分层大气的

44、斯奈尔定律球面分层大气的斯奈尔定律如如果果球球面面的的半半径径为为无无限限大大,也也即即球球面面退退化化成成平平面面,此此时时有有平平面面分分层情况下的折射公式层情况下的折射公式,即即西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论大大气气折折射射指指数数的的梯梯度度决决定定了了射射线线的的弯弯曲曲程程度度。因因此此,可可按按射射线曲率半径和与地球半径比值的大小线曲率半径和与地球半径比值的大小对折射进行分

45、类。对折射进行分类。当当r/a=1时时,射线平行于地面射线平行于地面,称为称为临界折射临界折射当当r/a1时时,射射线线弯弯向向地地面面,再再经经地地面面反反射射,可可传传到到很很远远的的地地方方,称为称为超折射超折射;在标准大气情况下在标准大气情况下,r/a=4,称为称为标准折射标准折射;射线在标准折射和临界折射之间射线在标准折射和临界折射之间,称为称为过折射过折射;当当dn/dh=0时时,r,射射线线不不弯弯曲曲;射射线线在在直直线线和和标标准准射射线线之之间称为间称为次折射次折射;当当dn/dh0,r/a0时时,射线向上凹射线向上凹,称为称为负折射负折射。西安电子科技大学西安电子科技大学

46、西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论如如果果某某一一区区段段的的折折射射率率梯梯度度远远远远偏偏离离正正常常值值，刚刚称称这这一一区段为区段为层结层结。在在电电波波传传播播研研究究中中，特特别别关关心心大大气气折折射射率率梯梯度度负负得得很很厉厉害的层结，即害的层结，即超折射率层或波导层超折射率层或波导层。所所谓谓大大气气波波导导是是在在低低层层大大气气中中能能使使无无线线电电波波在在某某一一高高度度上，出现全反射的大气层结

47、。上，出现全反射的大气层结。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论以折射率梯度表示的波导传播条件以折射率梯度表示的波导传播条件以以M指数梯度表示的波导传播条件指数梯度表示的波导传播条件以以温温度度梯梯度度、湿湿度度梯梯度度 表示的波导传播条件表示的波导传播条件西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电

48、工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论温温度度的的逆逆增增和和湿湿度度随随高高度度的的剧剧烈烈逆逆降降都都会会形形成成大大气气波波导导。与与之之相相对对应应的的大大气气过过程程可可以以分分为为四四类类：空空气气的的对对流流、下下沉沉、地面的辐射冷却和蒸发地面的辐射冷却和蒸发。(1)对流过程对流过程:对流分以下几种情况：对流分以下几种情况：干干热热的的空空气气流流向向湿湿冷冷的的表表面面。如如：当当沙沙漠漠地地区区来来的的干干热热空空气气流流过过冷冷湿湿的的海海面面时时，贴贴近近地地面面的的空空气气将将热热量量传传给给了了海海平平面

49、面使使自自身身温温度度有有所所下下降降，而而较较高高高高度度上上的的空空气气仍仍然然保保持持干干热热的的状状态态；另另一一方方面面，海海面面由由于于受受热热而而蒸蒸发发，水水汽汽进进入入贴贴近近海海面面的的空空气气层层。形形成成高高地地面面较较高高的的空空气气温温度度高高且且湿湿度度小小，而而测测控控海海面面的的却却相相反反，于于是是温温度度逆逆增增层层和和湿湿层层同同时时存存在，形成大气波导。在，形成大气波导。来来自自水水面面的的湿湿冷冷空空气气吹吹向向干干热热的的陆陆地地。此此时时贴贴近近陆陆地地的的空空气气中中显显然然会会出出现现湿湿层层和和温温度度逆逆增增层层，因因为为在在较较高高的的

50、高高度度上空气是干热的。上空气是干热的。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所物理与光电工程学院电波传播研究所电波传播概论电波传播概论电波传播概论电波传播概论干干冷冷的的空空气气吹吹向向热热湿湿的的表表面面。此此时时表表面面的的蒸蒸发发将将水水汽汽带带入入干干冷冷空空气气中中，形形成成梯梯度度很很大大的的湿湿层层，如如果果湿湿度度随随高高度度的的递递降降得得足足以以抵抵偿偿温温度度随随高高度度的的下下降降的的影影响响，也也会会产产生生大大气气 波导。波导。(2)(2)下下沉