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第10章 天波传播(2)

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80米无线电测向机设计

80米无线电测向机设计

摘要无线电测向即是根据无线电波在空气中传播的特点——直线传播，利用无线电测向机来判断出发射机的位置的过程，航海、航空的导航系统，都是依靠电子技术的无线电测向原理。

无线电测向接收机的电路程式和外形结构等种类繁多，但不论在任何频段上工作或任何型式的测向机，它的组成都可以大致分为测向天线、收信机和指示器三部分。

测向天线可以将在空间传播的电磁波能转化为高频电能输送到接收机，利用磁性天线与环形天线的方向性可以确定无线电台的方向。

测向接收机主要由放大器、检波器、变频器等部分组成。

该部分可对测向天线送来的感应电势进行放大、解调等各种处理，使天线信号变成指示器所需要的信号，用以判断电台方向。

关键词：无线电测向；接收机；天线方向性AbstractThe wireless measure is a process of judging the position of the shoot machine by making use of the wireless measure machine, according to the characteristic of the spread of the electric wave in the air---the straight line dissemination. The navigation system of the voyage, aviation, all depends on this principle.The wireless measure receiver has various electric circuit programs and the shape structure. However, no matter which pattern it works in and no matter which kind of machine it is, usually it consists of direction-measure antenna，receiver machine and indicator. The direction-measure antenna can transfer the electric magnetic wave which spreads in the space into the electric power of high frequency, and transport to the receiver. It makes use of the magnetism antenna and the wreath form antenna directive and can make sure the direction of the radio station. Mainly the direction-measure is composed of enlarger, detector, and frequency-change machine. This part can enlarge and adjust the electricity from the direction-measure antenna, making the antenna signal become the signal that the indicatorneeds, judging the direction of the broadcasting stationKeywords: The wireless direction-measure, Receive , the directive ness of the antenna目录1 引言 (1)2 概述 (2)2.1无线电基础知识 (2)2.1.1 无线电波的概念 (2)2.1.2 无线电电波的划分及用途 (3)2.1.3 电波主要传播方式 (3)2.1.4 无线电波传输媒质对传输的影响 (5)2.2无线电测向的应用 (6)2.3短波测向的特点 (7)3 测向接收机的工作原理 (10)3.1概述 (10)3.2外差式接收机方框图 (10)3.2.1 直接检波式和高频放大式接收机 (10)3.2.2 超外差接收机 (11)3.3接收机主要性能指标 (12)4 测向机的设计 (16)4.1天线电路 (16)4.1.1 天线的作用 (16)4.1.2 天线的分类 (16)4.1.3 天线的工作原理[2]... (17)4.1.4 天线的特性 (17)4.1.5 长线传输线 (19)4.1.6 终端开路的传输线 (20)4.1.7 终端短路的传输线 (21)4.2高频放大器 (21)4.3变频器 (24)4.4中频放大 (28)4.5检波器 (29)4.5.1 检波器的作用 (29)4.5.2 检波器的组成与常用检波器 (30)4.5.3 对检波器的主要要求 (30)4.6低频放大器 (31)4.780米测向机整机介绍 (32)5测向机的调试 (36)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录A 英文原文 (40)附录B 中文翻译 (47)1 引言无线电事业的飞速发展，给我们的生活提供了极大的便利，但同时，电磁破坏也就变得更加复杂，无线电干扰的情况也时有发生。

广播电视学概论必考知识点

广播电视学概论必考知识点

1920年11月2日，由美国匹兹堡西屋电气公司开办的商业广播电台开始播音，呼号为KDKA。

它被认为世界上第一座广播电台。

广播的优势：受众多、覆盖面广，伴随性收听，移动性收听；声情并茂，引发联想；参与性强，及时反馈；技术简便，成本低廉；广告便宜，相对回报比较实惠。

广播的局限性：转瞬即逝，不易保存；容易产生歧义；线性传播的制约性电视传播特点：现场转播的“共时空效应”；视听兼备多元信息符号；时效性强；家庭式收视；电视媒介传播的明星效应；显著的广告效应。

电视传播的局限：转瞬即逝，不易保存；线性传播，选性差；不良电视节目给社会的负面影响更为直接。

电视之父：英国人白尔德世界上第一座电视台：1936年11月2日，英国伦敦市郊的亚历山大宫开办了世界上第一座正规电视台。

调幅波与调频波的区别：①调幅波抗干扰性能差；调频波抗干扰强，音质逼真②调幅波声音保真度较差;调频波声音保真度较高③调幅波除直线传播外，还能通过地面绕射，电离层反射，所以传播距离远，可达数千公里以上，但容易造成电台互相串音或差拍啸叫。

而调频波是直线传播，传播距离较近，一般只达一两百公里，需用微波中继传送才能达到远方。

（卫星传播当然就更远了）无线电波传播的特点：无线电波的传播因波长的不同而采用不同的方式；无线电波在电离层中反射的情况还与电波本身的频率有关；无线电波的传播与电离层中的带电粒子——电子和离子的密度有关。

.广播电视传播的制度：国营制度型；公共制度型；商业制度型。

.电视传播的制式：NTSC 制、塞康制（SECAM）、帕尔制（PAL）。

中国PAL制（帕尔）俄罗斯SECAM制（赛康）美国NTSC 美国四大广播电视网：NBC、CBS、ABC、CNN科学技术对广播电视事业发展起先导作用；广播电视事业需要先进的管理;生产力中人的发展推动广播电视事业的发展;生产力发展水平决定广播电视事业的运行环境。

广义的文化是人类一切生活方式的总和，包括物质文化和精神文化，有时也特指精神文化，及所有的价值结构，规范结构，信仰结构等。

精品文档-天线与电波传播(第二版)(宋铮)-第10章

精品文档-天线与电波传播(第二版)(宋铮)-第10章
解 首先利用式(10-2-7) L0=121.98+20 lgr(km)-20 lgλ(cm) =121.98+20 lg50-20 lg7.5 =121.98+33.98-17.5 =138.46 dB
第10章 电波传播的基础知识
于是考虑到馈线及分路系统一端损耗后，该电道的总传输 损耗L
L=L0+LF-Gr-GL+2×3.6 =138.46-20 lg0.7-
(6) 高频： 用于远距离通信广播，超视距天波及地波雷 达，超视距地-
(7) 米波： 用于语音广播，移动(包括卫星移动)通信， 接力(~50 km跳距)通信，航空导航信标，以及容易实现具有较
第10章 电波传播的基础知识
(8) 分米波： 用于电视广播，飞机导航、 着陆，警戒雷 达，卫星导航，卫星跟踪、数传及指令网，蜂窝无线电通信
E4
E5 2
E5 2
E6
E7 2
(10-3-4) 仔细观察上式，如果总带数足够大，利用式(10-3-2)的
结论，可以认为
E E1 2
(10-3-5)
第10章 电波传播的基础知识 令第一菲涅尔区的半径为F1，则当各参数如图10-3-2所示
(10-3-6)
F12 d12
F12
d
2 2
d
2
通常d1F1, d2F1
第10章 电波传播的基础知识 图10-1-3 视距传播
第10章 电波传播的基础知识 图 10-1-4 散射传播
第10章 电波传播的基础知识 10.2
如图10-2-1所示，有一天线置于自由空间A处，其辐射功 率为Pr，方向系数为D，在最大辐射方向上距离为r的点M处产生
(10-2-1)

天线与电波传播智慧树知到答案章节测试2023年华北科技学院

天线与电波传播智慧树知到答案章节测试2023年华北科技学院

绪论单元测试1.天线是一种开放式辐射系统，传输线是一种闭合式传输系统A:对B:错答案:A第一章测试1.设均匀双线的导线半径为，双线轴线间的距离为，则均匀双线的特性阻抗为：A:B:C:D:答案:D2.半波振子天线的方向图:A:在E面和H面都是8字形B:在H面为8字形，在E面为圆形C:在E面为8字形，在H面为圆形D:在E面和H面都是圆形答案:C3.设某天线输入功率为，增益为，辐射功率为，方向系数为，则距离天线距离为的测试点出最大电场强度为A:B:C:D:答案:AB4.某天线的增益系数为20dB，工作频率为0.6GHz，则有效接收面积为（）m2。

A:1.99B:1.97C:1.98D:2.00答案:A5.电基本振子的零功率波瓣宽度2θ0为（）A:45°B:360°C:90°D:180°答案:D第二章测试1.天线与馈线之间连接时要考虑：A:平衡输出B:交叉馈电C:阻抗匹配D:平衡馈电答案:CD2.提高直立天线效率的关键在于A:提高辐射电阻B:降低辐射电阻C:降低损耗电阻D:提高损耗电阻答案:AC3.短波鞭状天线一般具有很高的效率。

A:对B:错答案:B4.驻波天线，也称为谐振天线，天线上以驻波能量存在，其输入阻抗具有明显的谐振特性，天线工作频带较窄。

A:错B:对答案:B5.半波对称振子的方向系数D是（）A:1.67B:1.65C:1.64D:1.66答案:C第三章测试1.与驻波天线相比，行波天线具有以下优点A:较高的效率B:较好的单向辐射特性C:较高的增益D:较宽的工作带宽答案:BCD2.以下天线中行波天线有A:菱形天线B:引向天线C:螺旋天线答案:AC3.螺旋天线是一种最常用的线极化天线。

A:对B:错答案:B4.为了提高菱形天线的增益，可采用回授式菱形天线结构。

A:错B:对答案:A5.行波天线，天线上以行波能量存在，其输入阻抗基本不受频率变化影响，天线工作频带较宽。

无线网络技术导论课后习题及答案

无线网络技术导论课后习题及答案

第一章名词解释1、无线体域网：无线局域网是由依附于身体旳多种传感器构成旳网络。

2、无线穿戴网：是指基于短距离无线通信技术与可穿戴式计算机技术、穿戴在人体上、具有智能搜集人体和周围环境信息旳一种新型个域网。

3、TCP/IP:P12,即传播控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本旳协议、Internet国际互联网络旳基础，由网络层旳IP协议和传播层旳TCP协议构成。

4、OSI RM:即开放系统互连参照模型。

第一章简答1、简述计算机网络发展旳过程。

答：计算机网络发展过程可分为四个阶段。

第一阶段：诞生阶段；第二阶段：形成阶段；第三阶段：互联互通阶段；第四阶段：高速网络技术阶段。

（假如想加详细事例查p1-2）2、无线网络从覆盖范围可以提成哪些类？请合适举例阐明。

答：无线网络从覆盖范围可分为如下三类。

第一类：系统内部互连/无线个域网，例如：蓝牙技术，红外无线传播技术；第二类：无线局域网，例如：基本服务区BSA，移动Ad Hoc网络；第三类：无线城域网/广域网，例如：蜂窝系统等。

3、从应用旳角度看，无线网络有哪些？规定举例阐明。

答：从无线网络旳应用角度看，可以划分出：①无线传感器网络，例如能实时监测、感知和采集多种环境或监测对象旳信息并通过无线方式发送到顾客终端；②无线Mesh网络，例如Internet中发送E-mail；③无线穿戴网络，例如能穿戴在人体上并能智能搜集人体和周围环境信息；④无线体域网，例如远程健康监护中有效地搜集信息。

4、目前主流旳无线网络种类有哪些？答：P5（不确定）WLAN,GPRS,CDMA ，wifi5、什么是协议？请举例阐明。

答：P9第一段第三句；协议是指通信双方有关怎样进行通信旳一种约定。

举例：精确地说，它是在同等层之间旳实体通信时，有关通信规则和约定旳集合就是该层协议，例如物理层协议、传播层协议、应用层协议。

6、与网络有关旳原则化有哪些？答：重要有：国际电信原则，国际ISO原则，Internet原则1.美国国际原则化协会（ANSI）2.电气电子工程师协会(IEEE)3.国际通信联盟（ITU）4.国际原则化组织（ISO）5.Ineter协会(ISOC)和有关旳Internt工程任务组（IETF）6.电子工业联合会(EIA)和有关旳通信工业联合会（TIA）7、无线网络旳协议模型有哪些特点？答：（p13）无线网络旳协议模型显然也是基于分层体系构造旳，不过对于不一样类型旳无线网络说重点关注旳协议层次是不一样样旳。

天线与电波传播

天线与电波传播

天线与电波传播天线部分：引言天线是一种用来发射或接收电磁波的器件，是任何无线电系统中的基本组成部分。

换句话说，发射天线将传输线中的导行电磁波转换为“自由空间”波，接收天线则与此相反。

于是信息可以在不同地点之间不通过任何连接设备传输，可用来传输信息的电磁波频率构成了电磁波谱。

人类最大的自然资源之一就是电磁波谱，而天线在利用这种资源的过程中发挥了重要的作用。

第一讲：传输线基础知识在通信系统中，传输线(馈线)是连接发射机与发射天线或接收机与接收天线的器件。

为了更好的了解天线的性能与参数，首先简单介绍有关传输线的基础知识。

传输线根据频率的使用范围区分有两种类型：1、低频传输线；2、微波传输线。

这里重点介绍微波传输线中无耗传输线的基础知识，主要包括反映传输线任一点特性的参量：反射系数Γ、阻抗Z 和驻波比ρ。

一、反射系数Γ这里定义传输线上任一点处的电压反射系数为()()''''''''2()()()00j z j z j zl U z z U z U z e Uzee βββ-+--+-Γ=====Γ (1)由上式可以看出，反射系数的模是无耗传输线系统的不变量，即 ()'l z Γ=Γ (2) 此外，反射系数呈周期性，即()()''/2g z m z λΓ+=Γ (3) 二、阻抗Z这里定义传输线上任一点处的阻抗为 ()()()'''U z Z z I z =(4)经过一系列的推导，得出阻抗的最终表达式()''00'0tan tan l l Z jZ z Z z Z Z jZ zββ+=+ (5) 三、驻波比ρ(VSWR)这里定义传输线上任一点处的驻波比为 ()()'max 'minU z U zρ=(6)经过一系列的推导，得出阻抗的最终表达式 11l lρ+Γ=-Γ (7)此外，这里还给出反射系数与阻抗的关系表达式()()()()()()''''''011z Z z Z z Z z Z z Z z Z +Γ=-Γ-Γ=+ (8)这里还简单介绍一下传输线理论所要用到的一些基本参数，例如特性阻抗0Z 以与相位常数β，具体表达式如下： 02,L Z LC C πβωλ===(9) 此外，不同的系统有不同的特性阻抗0Z ，为了统一和便于研究，常常提出归一化的概念，即阻抗()'0Z z Z 称为归一化阻抗()()''Z z Z z Z =(10)第二讲：基本振子的辐射一、电基本振子的辐射电基本振子(Electric short Dipole)又称电流元，无穷小振子或赫兹电偶极子， 它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l 远小于波长λ，其半径a 远小于l ，同时振子沿线的电流I 处处等幅同相。

《短波通信系统》PPT课件 (2)


4 衰落
• 在短波通信的接收端，信号振幅总是呈现忽 大忽小的随机变化，这种现象称为“衰落” 。在短波传播中，衰落有快衰落和慢衰落之 分。
• 连续出现持续时间仅几分之一秒的信号起伏 称为快衰落，持续时间比较长的衰落（可能 达1小时或者更长）称为慢衰落。
衰落的种类（依衰落原因划分）
（1）干涉衰落：由于多径传播，到达接收端的 若干个信号的时间不同而造成的衰落。
制FM
常用调制技术
二 数据传输的相关技术
• 1 短波信道对数据传输的影响
（1）多径效应引起的衰落。它使传输的数据信号幅度 减小，甚至完全消失，是造成短波数据通信中出现突 发错误的主要原因。
（2）多径效应引起的波形展宽。它使传输的数据 码元间互相串扰，是限制数据速率的主要原因。
（3）电离层快速运动和反射层高度变化引起的多 普勒频移。它使发射信号的频率结构发生变化，相位 起伏不定，造成数据信号的错误接收。
短波通信系统
本章介绍 短波传输的特性与特点 短波通信技术 系统及发展
本章主要内容：
（1）短波通信的特点； （2）短波通信的常用调制方式；
单边带通信和调频通信的概念、基本原理、系统组成； （3）数据信号在短波信道上的传输问题； （4）重点介绍高频自适应和扩展频谱通信的原理及其在现代通信设备中的应用。
3）实现频率自适应的方法 利 用 RTCE 技 术 测 量 和 分 析 各 种 环
境参数，根据综合分析和计算的结果建立一条工 作在最佳频率上的通信线路。
四 扩展频谱技术
• 1 扩展频谱通信的基本概念和理论基础
（1）定义： 扩频通信的信号所占有的频带 宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的展宽通 过编码及调制的方法实现，与所传信息数据无关；在 接收端用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所 传信息数据。所采用的扩频码序列与所传信息数据是 无关的，丝毫不影响信息传输的透明性。扩频码序列 仅仅起扩展信号频谱的作用。

电磁波的传播方式

电磁波的传播方式
（1）地波（地表面波）传播。

沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。

其传播途径主要取决于地面的电特性。

地波在传播过程中，由于能量逐渐被大地吸收，很快减弱（波长越短，减弱越快），因而传播距离不远。

但地波不受气候影响，可靠性高。

超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。

短波近距离通信也利用地波传播。

（2）直射波传播。

直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。

直射波传播距离一般限于视距范围。

在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。

（3）天波传播。

天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线电波。

电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主要用于短波远距离通信。

（4）散射传播。

1
散射传播是由天线辐射出去的电磁波投射到低空大气层或电离层中不均匀介质时产生散射，其中一部分到达接收点。

散射传播距离远，但是效率低，不易操作，使用并不广泛。

2。

“天线与电波传播”课程教学改革思考与探索

“天线与电波传播”课程教学改革思考与探索作者：吴华宁谢慧赵林潘丽冯慧婷来源：《中国新通信》2023年第21期摘要：“天線与电波传播”课程是电子信息类专业的一门基础课程，该课程具有较强的实践性和综合性，在通信、雷达等专业人才培养中发挥着非常重要的作用。

同时，该课程理论性强、概念多且非常抽象，被认为是一门“学生难学、老师难教”的课程。

基于此，本文对该课程的教学现状进行分析，并从教学内容、教学形式和考核方式三个方面进行改革和探索，致力于激发学生的学习动力，并增强教学效果。

关键词：天线；电波传播；教学改革一、引言天线是任何无线电子系统的重要组成部分，在整个系统中起到了能量转换的作用。

“天线与电波传播”课程是普通高等学校电子信息类专业的一门非常重要的专业基础课，也是通信、雷达、电子对抗等专业的必修课。

该课程以“高等数学”“场论”“电磁场与电磁波”等课程为先导，为“雷达原理”等专业背景课夯实理论基础，在高校人才培养体系中起着承上启下的作用。

课程内容主要分为两大部分，第一部分为天线的基本原理和各种典型天线的结构特点、辐射特性及应用；第二部分为电波传播，主要讲授不同传播方式的特点。

该课程理论性强，并且涉及大量公式、物理概念抽象，因此对学生的数学和物理功底要求较高，被普遍认为是一门“学生难学，老师难教”的课程。

如何让学生较好地学习并掌握本门课程的相关知识，教师作为整个知识传授过程中的引导者和课程的组织实施者，起着非常关键的作用。

通过近几年的“天线与电波传播”课程的教学实践，笔者认真思考并总结了在教学过程中出现的问题，并基于学生的学情和课程情况，积极探索课程教学方式方法的改革，以激发学生的学习热情，提高课程的教学质量和效果。

二、“天线与电波传播”课程教学存在的问题（一）教学内容与教学学时数的矛盾突出随着国家高等本科教学的改革和学科专业的优化调整，本科院校学生所学的课程总量普遍增加。

在总学时不变的情况下，大部分课程的学时数都进行了一定的压缩。

短波各种天线传播特点

短波各种天线传播特点
短波天线传播的特点主要包括天波传播、地波传播和地表波传播。

1. 天波传播：天波是指信号从天线发出后，经过大气电离层的反射返回地面，又由地面反射回电离层，如此多次反射到达目的地。

天波的传播距离可近可远，这取决于天线仰角及电离层状况。

利用低仰角天线可实现远距离通信，利用高仰角天线可实现近距离通信。

天波的优点在于其依靠电离层的一次或多次反射实现远距离传输，使得相对地波而言，天波成为了短波通信的主流传播途径。

然而，天波也存在一定的缺点，首先是不稳定，其次由于电离层的不均匀性、分层性以及随机性，使得其在传播过程中会存在多径效应、时间延迟、电离层衰落和大气噪声等现象。

2. 地波传播：地波在行进过程中由于地面的吸收而逐渐减弱。

地波的传播距离由地表的导电率和工作频率决定，导电率越弱，频率越高，地表波被吸收的越多。

地波的优点在于其传播稳定，但由于衰减很快，传播距离有限。

鞭状天线通信时，地波最远可传播20\~30公里。

地波的距离与发射机的功率、地表特性相关，功率越大，地表越湿润，地波距离越远。

典型数据为100W发射时，北方干燥地区约为10公里，南方约20公里。

3. 地表波传播：地表波依靠地面进行反射到达接收端。

在地表波的传播过程中，由于地面的吸收而逐渐减弱。

地表波的传播距离由地表的导电率和工作频率决定，导电率越弱，频率越高，地表波被吸收的越多。

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o
(10―2―8)
(10―2―9)
在仰角为∆的条件下， 在仰角为 的条件下，电离层能反射的最高频率为 的条件下
θ0
h
∆
f max
R
2h 80.8 N max (1 + ) R = 2h 2 sin ∆ + R
(10―2―10)
O
图 10―2―5
入射角θ 与射线仰角∆的关系 入射角 0与射线仰角 的关系
(10―2―5)
f c = 80.8 N max
斜入射的电波， 对于以某一θ0斜入射的电波，能从电离层最大 电子密度Nmax处反射回来的最高频率为
f max
80.8 N max = = f c sec θ 0 2 cos θ 0
(10―2―6)
对于一般的斜入射频率f 及在同一N处反射的 对于一般的斜入射频率 f 及在同一 N处反射的 垂直入射频率
…
θ2 θ1 θ0
n2 n1 n0
电波在电离层内连续折射
Байду номын сангаас
折射定理： 折射定理： 入射角与折射角的正弦之比， 入射角与折射角的正弦之比，等于两种媒质的 折射率之反比。 折射率之反比。
sin θ1 n2 = sin θ2 n1
或 n sin θ1 = n2 sin θ2 1
θ1：入射角 θ2：折射角
：媒质1 n1：媒质1的折射率 n2：媒质2的折射率。 ：媒质2
（3）电离层的电子密度有明显的日变化规律 ） 白天电子密度大，临界频率高， 白天电子密度大，临界频率高，则允许使用的 频率就高； 频率就高； 夜间电子密度小， 夜间电子密度小，则必须降低频率才能保证天 波传播。 波传播。
10.3 短波天波传播
10.3.1 传输模式
2F
1F 1E
F层 E层
传输模式示意图 所谓传输模式， 所谓传输模式，就是电波从发射点辐射后传播 到接收点的传播路径。 到接收点的传播路径。 一跳距离：电波经电离层反射一次时的地面距离。 一跳距离：电波经电离层反射一次时的地面距离。 层反射， 从E层反射，一跳最远距离 层反射 一跳最远距离2000km 层反射， 从F层反射，一跳最远距离 层反射 一跳最远距离4000km
表 10―3―1 传输模式
通常，若通信距离小于4000km，主要传播模式 通常，若通信距离小于 ， 模式。 模式， 为1F模式。但即使是 模式，一般也存在着两条传 模式 但即使是1F模式 播路径，如图所示，其射线仰角分别为∆ 播路径，如图所示，其射线仰角分别为 1和∆2，低 仰角射线由于以较大的入射角投射电离层， 仰角射线由于以较大的入射角投射电离层，故在较 低的高度上就从电离层反射下来。 低的高度上就从电离层反射下来。
电离层的等效电参数
等效相对复介电常数
内容回顾
~ =ε + σ εr r jωε 0
等效相对介电常数
Ne 2 εr = 1− mε 0 (υ 2 + ω 2 )
等效电导率
Ne υ σ= 2 2 mε 0 (υ + ω )
2
本次课主要内容： 本次课主要内容： 10. 2 无线电波在电离层中的传播 10．3 短波天波传播 ． 10. 4 中波天波传播的介绍 重点： 重点：短波天波传播特点 难点： 难点：短波天波传播问题
0 < N1 < N 2 < N 3 L N n −1 < N n
则相应的折射率为 n 0 > n1 > n 2 > n 3 > L > n n −1 > n n
当频率为f的无线电波以一定的入射角θ0 由空 气射入电离层后， 气射入电离层后，电波在通过每一薄片层时折射一 次，当薄片层数目无限增多时，电波的轨迹变成一 当薄片层数目无限增多时， 条光滑的曲线。 条光滑的曲线。
10.2.1 反射条件
不考虑地磁场影响时， 不考虑地磁场影响时，电离层等效相对介电 条件， 常数为一标量εr，若满足ω2>>υ2条件，同时将
1 m = 9.106 × 10 kg , ε 0 = × 10−9 F / m, e = 1.602 × 10−19 C 36π
−31
代入
Ne εr = 1− mε 0 (υ 2 + ω 2 )
天波同时存在造成的衰落（近距离衰落） 图（a）地、天波同时存在造成的衰落（近距离衰落） ） 图（b）不同反射次数的天波干涉形成的衰落 ） 远距离衰落） （远距离衰落） 图（c）是由于电离层漫射现象引起的衰落 ） 图（d）地磁场影响产生双折射效应引起的衰落。 ）地磁场影响产生双折射效应引起的衰落。
(a)
日衰
20
24
本白多夜 / 小多
fMUF 和 fLUF的日变化曲线
10.3.3 短波天波传播的几个主要问题
1. 衰落现象严重 衰落现象是指接收点信号振幅忽大忽小， 衰落现象是指接收点信号振幅忽大忽小，无次序 不规则的变化现象。 不规则的变化现象。 快衰落（干涉型衰落） 快衰落（干涉型衰落） 衰落 克服办法： 克服办法：采用分集接收 慢衰落（吸收型衰落） 慢衰落（吸收型衰落） 克服办法：接收机中采用自动增益控制 克服办法：
电离层的结构特点
内容回顾
自下而上分为D、 、 自下而上分为 、E、F1、F2四层
电离层的变化规律
规则变化： 规则变化： 日夜变化、季节变化、 日夜变化、季节变化、 随太阳黑子11年周期变化、 随太阳黑子 年周期变化、随地理位置变化 年周期变化 非规则变化： 非规则变化： 突发E层 电离层突然骚扰、 突发 层、电离层突然骚扰、电离层暴
Nn
θ0
fv
f
临界频率f 的讨论： 临界频率 c的讨论：
f c = 80.8 N max
① 所有 f < f c 的电波，都能从电离层反射回来。 的电波，都能从电离层反射回来。
80.8Nn 若入射角θ> θ0 = arcsin 1− 若入射角 f2
或者频率 f < fmax = 80.8Nmax = fc secθ0 2
εn =
8 0 .8 N n 1− 2 f
(10―2―4)
式中N 是反射点的电子密度。 式中 n是反射点的电子密度。
sin θ 0 =
εn =
8 0 .8 N n 1− 2 f
该式表明了电波能从电离层返回地面时， 该式表明了电波能从电离层返回地面时，电波 频率f、入射角θ0和反射点的电子密度 n之间必须 频率 、入射角 和反射点的电子密度N 满足的关系。由该式可得出如下结论： 满足的关系。由该式可得出如下结论：
2
得
80.8 N εr = 1 − f2
(10―2―1)
式中， 为电子密度 为电子密度（ ）；f为频率 为频率（ ） 式中，N为电子密度（1/m3）； 为频率（Hz）
电离层的折射率： 定义 电离层的折射率：
N n = ε r = 1 − 80.8 2 f
(10―2―2)
假设电离层是由许多厚度极薄的平行薄片构 成的， 每一薄片内电子密度是均匀的 。 设空气中 成的 ， 每一薄片内电子密度是均匀的。 电子密度为零，而后由低到高， 电子密度为零，而后由低到高，在 Nmax以下空 域，各薄片层的电子密度依次为
通常选择工作频率为最高可用频率的85%， ， 通常选择工作频率为最高可用频率的 这个频率称为最佳工作频率 最佳工作频率， 表示， 这个频率称为最佳工作频率，用fOWF表示，即
f OWF = 85% f MUF
(10―3―2)
40
日日
36 32 28 24 f / MHz 20 16 12 8 4 0 0 4 8 12 16 fLUF fMUF
fυ 之间，也有类似的关系： 之间，也有类似的关系： f = fυ sec θ 0
(10―2―7)
电离层的正割定律： 电离层的正割定律：
如图所示。电离层的正割定律表明： 如图所示。电离层的正割定律表明： 当反射点电子密度一定时（ 一定时）， ），通信 当反射点电子密度一定时（fv一定时），通信 距离越大（ 越大），允许工作频率越高。 ），允许工作频率越高 距离越大（即θ0越大），允许工作频率越高。
n2 n1
θ2
θ1
根据折射定理， 根据折射定理，可得
n0 sin θ 0 = n1 sin θ1 = n2 sin θ 2 = K = nn sin θ n (10―2―3)
将n0=1，θn=90°代入上式，可得电波从电离层内 ， °代入上式， 反射下来的条件式： 反射下来的条件式：
sin θ 0 =
f LUF < f < f MUF
(10―3―1)
在保证可以反射回来的条件下， 在保证可以反射回来的条件下，尽量把频率选 得高些，这样可以减少电离层对电波能量的吸收。 得高些，这样可以减少电离层对电波能量的吸收。 但是，不能把频率选在f 因为电离层很不稳定， 但是，不能把频率选在 MUF，因为电离层很不稳定， 当电子密度变小时，电波很可能穿出电离层。 当电子密度变小时，电波很可能穿出电离层。
(b)
(c)
(d )
图10―3―5 干涉性衰落
2. 多径时延效应 随机多径传输现象不仅引起信号幅度的快衰落， 随机多径传输现象不仅引起信号幅度的快衰落， 而且使信号失真或使信道的传输带宽受到限制。 而且使信号失真或使信道的传输带宽受到限制。 多径时延是指多径传输中最大的传输时延与 最小的传输时延之差，以τ表示，其大小与通信 最小的传输时延之差， 表示， 距离、工作频率、时间等有关。 距离、工作频率、时间等有关。 1) 多径时延 与工作距离有较明显的关系； 多径时延τ与工作距离有较明显的关系 与工作距离有较明显的关系； 2)多径时延与工作频率有关； 多径时延与工作频率有关； 多径时延与工作频率有关 3) 多径时延随时间变化。 多径时延随时间变化。