4-无线电波传播特性

无线电信号的传播原理无线电波是指在空间中传播的电磁波，具有特定的频率和波长。

无线电信号的传播原理是电磁波的传播原理，要了解其原理，首先需要了解电磁波的基本特性。

一、电磁波的基本特性1.频率和波长无线电波具有特定的频率和波长，频率和波长是电磁波两个基本参数中的关系。

频率越高，波长越短，能量越强。

例如，如果有两个无线电波，一个频率为1MHz，一个频率为2MHz，那么2MHz的无线电波的波长是1MHz的无线电波的一半。

2.传播速度无线电波是在真空中传播的，其传播速度为光速，即约为300,000 km/s。

3.极化电磁波的方向和振动方向之间的关系称为极化。

无线电波可以是水平、垂直或圆极化。

不同极化方式的无线电波在传播过程中受到的衰减程度也不同。

二、无线电信号的传播方式无线电波的传播可以分为三种主要的传播方式：地面波、天波和空间波。

1.地面波地面波是指沿着大地表面传播的电磁波。

地面波的传播距离一般不超过数百千米，其主要特点是传输距离较短，适用于在负责的局域内通信。

2.天波天波是指折射在电离层上方的电磁波。

由于电离层具有反射和折射的特性，天波可以传播数千千米，其主要特点是传输距离较远，适用于远距离通信。

3.空间波空间波是指由天线向空间发射的电磁波，其传播距离与地球曲率半径成正比，可以传播数百到数千千米。

空间波传输主要分为直射和反射两种方式，具体的传播方式取决于天线的高度和环境的情况。

三、无线电信号的传播影响因素无线电信号的传播受到各种因素的影响，主要包括：1.频率无线电波传播的频率越高，传输距离越短，对障碍物的穿透能力越差。

2.反射和衰减无线电波在传播过程中会遇到障碍物并遭到反射、折射和散射，这些因素会改变信号的传播方向和功率，导致信号衰减。

3.天气状况天气的变化会对无线电波的传播产生影响。

例如，电离层的变化会影响天波信号的传播，大气条件的变化会影响空间波信号的传播。

4.传输距离传输距离对无线电波的传播也有很大的影响。

无线电波的传播特性（一）移动通信的一个重要基础是无线电波的传播，无线电波通过多种方式从发射天线传播到接收天线，我们按照无线电波的波长人为地把电波分为长波（波长 1000米以上），中波（波长100-1000米），短波（波长10-100米），超短波和微波（波长为10米以下）等等。

为了更好地说明移动通信的问题，我们先介绍一下电波的各种传播方式：1. 表面波传播表面波传播是指电波沿着地球表面传播的情况。

这时电波是紧靠着地面传播的，地面的性质，地貌，地物等的情况都会影响电波的传播。

当电波紧靠着实际地面--起伏不平的地面传播时，由于地球表面是半导体，因此一方面使电波发生变化和引起电波的吸收。

另一方面由于地球表面是球型，使沿它传播的电波发生绕射。

从物理知识中我们已经知道，只有当波长与障碍物高度可以比较的时候，才能有绕射功能。

由此可知，在实际情况中只有长波，中波以及短波的部分波段能绕过地球表面的大部分障碍到达较远的地方。

在短波的部分波段和超短波，微波波段，由于障碍高度比波长大，因而电波在地面上不绕射，而是按直线传播。

2. 天波传播短波能传至地球上较远的地方，这种现象并不能用绕射或其他的现象做解释。

直到1925年，利用在地面上垂直向上发射一个脉冲，并收到其反射回波，才直接证明了高层大气中存在电离层。

籍此电离层的反射作用，电波在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方。

我们把经过电离层反射到地面的电波叫作天波。

电离层是指分布在地球周围的大气层中，从60km以上的电离区域。

在这个区域中，存在有大量的自由电子与正离子，还可能有大量的负离子，以及未被电离的中性离子。

发现电离层后，尤其近三四十年来，随着火箭与卫星技术的发展，利用这些工具对电离层进行了深入的试验和研究。

当前电离层的研究已经成为空间物理的一个重要的组成部分，其研究的空间范围和频段也日益宽广。

在电离层中，当被调制的无线电波信号在电离层内传播时，组成信号的不同频率成分有着不同的传播速度。

无线电波的传播特性分析随着社会的发展和科技的改善，人们越来越依赖于无线电通讯系统。

无线电通讯试验表明，无线电波在移动通信、卫星通信、广播电视、雷达、导航、天文学、医学设备、物理实验等领域都有着重要的应用。

因此无线电波的传播特性研究是通信领域的重要课题。

本文将对无线电波的传播特性进行分析。

一、无线电波的概念及特点无线电波是指具有从发射端到接收端传输信息的电磁波。

其特点是不需要空气、水、电线或其他物质介质的支持，具有穿透力强、速度快、方向性好等特点。

无线电波的振幅、频率和波长是测量其特性的重要参数。

二、无线电波的传播方式通常无线电波的传播方式可以分为地波传播和空气波传播两种方式。

1.地波传播地波传播是指在接收机基准面附近的地面或水面上以及建筑物等障碍物中反射、散射和直射而形成的波。

无线电波在地面或水面上远距离传输时，会遇到地球曲率、地形以及自然和人为障碍物的影响。

因此，地波传播适用于距离较短、发射功率较小的低频率无线电信号。

2.空气波传播空气波传播是指无线电波以大气为传导介质，经过电离层反射折射等多次反射模式，形成传播现象。

空气波传播分为天距通信和地距通信两种。

地距通信主要指空气波与障碍物的地面相互作用，而天距通信则是指空气波穿透电离层达到对地通信。

三、无线电波的频率对传输距离的影响无线电波的频率对于通信质量和可靠性具有很大的影响。

从传播距离和功率来看，如果无线电波的频率越高，那么穿透障碍物的能力就越弱，信号的传输距离就越短且对障碍物更敏感；如果无线电波的频率越低，传输的距离则越远，而穿透障碍物的能力也越强。

因此，不同频率的无线电波适用于不同的场合，需要根据实际情况来选择信号的频率。

四、无线电波的衰减和传播损耗无线电波在传输过程中会受到一系列的影响，如传输途经的障碍物、电离层、大气层摩擦阻力等。

由于这些变量的存在，无线电波会产生衰减和传播损耗。

当信号从透明的媒介中穿过非均匀材料时，无论是反射、吸收、散射还是折射，都会使信号发生衰减和传播损耗，影响信号的传输质量和可靠性。

无线电波发射原理一、什么是无线电波无线电波是指在电磁波谱中频率范围在300Hz至300GHz之间的电磁波。

它是一种通过空气传播的电磁辐射，具有不可见、不可闻、可以穿透物体的特点。

二、无线电波的产生2.1 带电粒子的运动当带电粒子（如电子）在电场或磁场中受到力的作用时，将产生高频交变电流。

这种交变电流就是产生无线电波的基础。

2.2 电流的高频振荡带电粒子的高频交变电流将产生高频振荡电流，这种振荡电流将在天线或振荡电路中产生。

2.3 振荡电流与天线的相互作用振荡电流通过天线，产生交变电场和磁场。

交变电场和磁场的变化形成了无线电波的振荡。

三、无线电波的发射机制3.1 天线的作用天线是将振荡电流转化为无线电波的装置。

当振荡电流通过天线时，会产生电场和磁场的变化，从而形成无线电波。

天线的结构和尺寸会对发射的无线电波的频率和方向产生影响。

3.2 调制技术为了将信息转化为无线电波进行传输，需要进行调制。

调制技术可以将音频、视频等信号与高频振荡电流相互作用，使得无线电波在振幅、频率或相位上产生变化。

常见的调制技术包括调幅（AM）、调频（FM）和脉冲调制等。

3.3 功率放大通过放大器对调制后的信号进行功率放大，以增加传输距离和穿透力。

3.4 辐射调制和功率放大后的信号通过天线辐射出去。

辐射出去的无线电波以球面波的形式向四面八方传播。

四、无线电波的特性4.1 频率无线电波的频率决定了它所处的频带和特定的应用。

不同频率的无线电波在传播和穿透物体方面有着不同的特性。

4.2 波长无线电波的波长和频率之间有关系：波速 = 波长× 频率。

波长越短，频率越高，波长越长，频率越低。

4.3 传播特性无线电波的传播特性受到地理、大气条件和传播距离等因素的影响。

常见的传播方式有地面波、天波和空间波等。

4.4 干扰和衰减无线电波在传播过程中会受到多种干扰和衰减的影响，如多径传播、自由空间损耗、多普勒效应等。

五、无线电波的应用5.1 通信无线电波是实现无线通信的重要手段，包括广播、电视、移动通信、卫星通信等。

无线电波传播无线电波通过介质或在介质分界面的连续折射或反射，由发射点传播到接收点的过程。

无线电通信是利用无线电波的传播特性而实现的。

因此，研究无线电波的传播特性和模式，是提高无线电通信质量的重大课题。

传播模式通常指电磁波在各种介质中传播的一些典型方式。

在地球上，无线电波的传播介质有地壳、海水、大气等。

根据物理性质，可将地球介质由下而上地分为地壳高温电离层、地壳介质岩层、地壳表面导电层、大气对流层、高空电离层。

不同频率的无线电波，在各层介质中传播的折射率n和吸收衰减常数ɑ各不相同。

因而各种频段的无线电波在介质中传播均有其衰减较小的传播模式。

适于通信的传播模式主要有以下九种。

地壳波导传播以地壳表面导电层和地壳高温电离层为界面，以地壳介质岩层为介质形成地壳波导的传播模式。

超长波或更长波段的电波可以在地壳波导中传播到千余公里。

但由于深入地下数公里的天线难以建造，现在还不能实际应用于通信。

水下传播无线电波在海水中传播的传播模式。

电波在海水中的吸收衰减随频率升高而增大，目前仅用于超长波水下通信。

地表波传播无线电波沿地壳表面传播的传播模式，又称地波传播。

地面吸收衰减导致波阵面前倾，使单位距离吸收衰减率随传播距离的增大而增大。

地面吸收衰减随频率升高而增大。

地波传播无线电波传播无线电波传播用于中频（中波）以下频段。

电离层传播利用电离层和地面对电磁波的一次或多次反射进行传播的传播模式，又称天波传播。

电离层按高度由下而上地分为D、E、F1和F2等几个主要层次。

各个层次中部的电子密度最大值由下而上逐层增加，而电子和中性气体分子的单位时间碰撞次数则逐层减少。

电离层的高度和电子密度均随季节、昼夜和太阳黑子活动而变化（见图）。

无线电波只能在折射率n值随高度递减的区域开始折返地面，电波途径最高点处的折射率n值等于电波入射角θ0的正弦函数。

对应于某一折射角，存在一个最高频率，其传播途径的最高点可以达到F2层的最大电子密度区。

此频率称为最高可用频率MUF。

无线电波的传播特性电波在不同的地形地貌和移动速度的环境下传播，表现为直射波、反射波、绕射波、折射波、散射波等传播方式。

首先在无阻挡物的自由空间中:电波以直射波形式传播，即视距传播LOS （line-of-sight) ，比如卫星通信。

在地面无线通信中，由于发射机与接收机之间通常不存在直接的视距路径，因此地面无线通信主要依靠的是反射、绕射和散射。

当电磁波遇到比波长大得多的物体时，会发生反射；当接收机和发射机之间的无线路径被尖锐的边缘阻挡时，会发生绕射；当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，会发生散射。

一、反射反射发生在地面以及建筑物的表面，当电磁波遇到比其波长大得多的物体时就会发生反射。

通常，在考虑地面对电波的反射时，按平面波处理，即电波在反射点的反射角等于入射角。

电磁波的反射发生在不同物体界面上，这些界面可能规则也可能不规则，可能平滑也可能粗糙。

为了简化，我们考虑反射表面都是平滑的，也称为理想介质表面。

电磁波通过理想介质表面后反射，电磁波的能量会全波反射回来。

二、绕射绕射也指衍射。

绕射是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。

当信号遇到大于波长的不可穿透物的边缘，如无线电波中途遇到的尖锐不规则的边缘物时，即使没有来自发送器的视线信号，也可接收到信号。

下图表示了无线电波的绕射现象。

三、散射在实际的无线环境中，接收的信号通常比单独绕射和反射模型预测的要强一些。

这是因为当电磁波在传播中遇到粗糙表面时，反射能量由于散射而散布于所有方向，像灯柱、树叶等这样的物体都会在所有方向上散射能量，这就给接收机提供了额外的能量。

四、传播路径在一个典型的蜂窝移动通信环境中，移动台总是比基站天线矮很多，接收机与发射机之间的直达路径被建筑物或其他物体所阻碍。

所以，在蜂窝基站与移动台之间的通信不是通过直达路径，而是通过许多其他路径完成的。

在无线通信频段中，从发射机到接收机电磁波的主要传播模式有反射、绕射和散射。