电波传播

电波主要传播方式2008-06-05 11:25:45 作者：不详电波传输不依靠电线，也不象声波那样，必须依靠空气媒介帮它传播，有些电波能够在地球表面传播，有些波能够在空间直线传播，也能够从大气层上空反射传播，有些波甚至能穿透大气层，飞向遥远的宇宙空间。

任何一种无线电信号传输系统均由发信部分、收信部分和传输媒质三部分组成。

传输无线电信号的媒质主要有地表、对流层和电离层等，这些媒质的电特性对不同波段的无线电波的传播有着不同的影响。

根据媒质及不同媒质分界面对电波传播产生的主要影响，可将电波传播方式分成下列几种：地表传播对有些电波来说，地球本身就是一个障碍物。

当接收天线距离发射天线较远时，地面就象拱形大桥将两者隔开。

那些走直线的电波就过不去了。

只有某些电波能够沿着地球拱起的部分传播出去，这种沿着地球表面传播的电波就叫地波，也叫表面波。

地面波传播无线电波沿着地球表面的传播方式，称为地面波传播。

其特点是信号比较稳定，但电波频率愈高，地面波随距离的增加衰减愈快。

因此，这种传播方式主要适用于长波和中波波段。

天波传播声音碰到墙壁或高山就会反射回来形成回声，光线射到镜面上也会反射。

无线电波也能够反射。

在大气层中，从几十公里至几百公里的高空有几层“电离层”形成了一种天然的反射体，就象一只悬空的金属盖，电波射到“电离层’就会被反射回来，走这一途径的电波就称为天波或反射波。

在电波中，主要是短波具有这种特性。

电离层是怎样形成的呢？原来，有些气层受到阳光照射，就会产生电离。

太阳表面温度大约有6000℃，它辐射出来的电磁波包含很宽的频带。

其中紫外线部分会对大气层上空气体产生电离作用，这是形成电离层的主要原因。

电离层一方面反射电波，另一方面也要吸收电波。

电离层对电波的反射和吸收与频率(波长)有关。

频率越高，吸收越少，频率越低，吸收越多。

所以，短波的天波可以用作远距离通讯。

此外，反射和吸收与白天还是黑夜也有关。

白天，电离层可把中波几乎全部吸收掉，收音机只能收听当地的电台，而夜里却能收到远距离的电台。

无线电波的传播方式一、无线电波的传播方式无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后，是经过不同的传播路径到达接收点的。

人们根据这些各具特点的传播方式，把无线电波归纳为四种主要类型。

1）地波，这是沿地球表面传播的无线电波。

2）天波，也即电离层波。

地球大气层的高层存在着“电离层”。

无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”。

因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。

我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。

3）空间波，由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。

有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。

直射波和反射波合称为空间波。

4）散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。

在业余无线电通信中，运用最多的是“天波”传播方式，这是短波远距离通信向必要条件。

空间波和散射波的运用多见于超高频通信，而地波传播“般只用于低波段和近距离通信。

二、电离层与天波传播1．电离层概况在业余无线电中，短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。

短波段信号的传播主要依靠的是天波，所以我们必需对电离层有所了解。

地球表面被厚厚的大气层包围着。

大气层的底层部分是“对流层”，其高度在极区约为九公里，在赤道约为十六公里。

在这里，气温除局部外总是随高度上升而下降。

人们常见的电闪雷鸣、阴晴雨雪都发生在对流层，但这些气象现象一般只对直射波传播有影响。

在离地面约10到50公里的大气层是“同温层”。

它对电波传播基本上没有影响。

离地面约50到400公里高空的空气很少流动。

在太阳紫外线强烈照射下，气体分子中的电子挣脱了原子的束缚，形成了自由电子和离子，即电离层。

由于气体分子本身重量的不同以及受到紫外线不同强度的照射，电离层形成了四个具有不同电子密度和厚度的分层，每个分层的密度都是中间大两边小。

电波传播标准
电波传播标准是指在电磁波传播的过程中，对于电磁波的频率、功率、传播路径和接收条件等方面的规定和要求。

电波传播标准主要由各个国家或地区的电信管理机构制定和管理，其目的是确保无线电通信设备的正常运行，并避免对其他设备和人员造成干扰和危害。

电波传播标准涉及到多个方面，包括以下几个主要内容：
1. 频率范围：规定了不同频段的使用范围和频率间隔，以保证不同系统之间的频谱资源充分利用和相互之间的干扰控制。

2. 功率限制：规定了设备在不同频段下允许的最大发射功率，以保证对其他设备和周围环境的干扰控制。

3. 传播路径要求：规定了不同地域和环境下的传播路径特性，例如建筑物、山地、海洋等环境对电磁波传播的影响。

4. 接收条件：规定了设备接收电磁波的条件，例如灵敏度、截断频率等，以确保设备能够正确接收到所需的信号。

除了以上主要内容，电波传播标准还可能包括设备技术要求、设备测试和认证要求等方面的规定。

对于无线电通信设备的设计、制造和使用，遵守电波传播标准是非常重要的，以确保设备的性能和安全。

电波的传输原理电波是一种无线电波，是由电磁感应产生的。

电波的形成和传输是基于电场和磁场的规律。

电场是由带电物体产生的一种力场，它可用电场强度来描述。

当带电物体发生振动或受到变化电场时，电场强度也会随之变化。

这种变化在空间中扩散形成电磁波，也就是电波。

电波的产生是由带电物体的振动或变化电场引起的，有规律的电流变化会形成有规律的电场变化。

磁场是由带电物体运动时所产生的力场，它可用磁感应强度来描述。

当电场有变化时，磁场也会有变化。

根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场会产生电场，进而产生电流。

这种由电场和磁场相互作用产生的变化称为“电磁感应”。

电磁感应现象是电波产生的基础，它使电波传播过程中的信息得以传递。

当变化电场和磁场相互作用时，就能产生电波。

电波的传播速度等于电磁场强度的传播速度，也就是光速。

电波的传播可以通过波动理论来解释。

根据波动理论，电波是以波动的形式传播的，它具有波长、频率和振幅等特征。

振幅决定了电波的强弱，频率决定了电波的音调或颜色。

比如，低频电波用于长波广播，高频电波用于卫星通信。

电波在传播过程中会受到干扰和衰减。

干扰是由其他电波或物质对电波传播的影响，如果多个电波频率不同，可以通过调谐来解决干扰问题。

衰减是电波在传输过程中逐渐减弱的现象，它会导致电波信号的质量下降。

电波的衰减与距离、信号频率、传播环境等因素有关。

电波的传输有多种方式，其中最常见的是通过天线传输。

天线是一种特殊的装置，它能够将电波转换成电信号，或将电信号转换成电波。

在发送端，电信号经过调制后被转换成电波，然后通过天线发射出去。

在接收端，天线接收到电波后将其转换成电信号，经过解调后得到原始信息。

总之，电波的传输原理是基于电场和磁场相互作用的电磁感应现象。

电波以波动的形式传播，其中的信息通过电场和磁场变化来传递。

电波的传输方式多样，其中最常见的是通过天线进行传输。

电波的产生和传输是现代通信技术中不可或缺的基础。

电波传播原理
电波传播原理是指电磁波在空间中传播的方式和规律。

电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等，它们在传播时具有相同的物理性质。

电磁波的传播需要介质的支持，可以是气体、液体、固体或真空。

在传播过程中，电磁波会通过周期性的变化产生电场和磁场，形成电磁场的波动。

电磁波的传播速度是一个重要的参数，通常用光速来表示。

在真空中，电磁波的传播速度为299,792,458米/秒。

在不同的介质中，电磁波的传播速度会发生变化，根据介质的不同，传播速度会减小或增大。

电磁波的传播具有直线传播和衍射传播两种方式。

直线传播指的是电磁波在空间中传播的直线路径，不会发生弯曲或偏折。

衍射传播是指电磁波在遇到边缘或障碍物时发生弯曲和扩散，改变传播方向。

电磁波的传播还受到频率和波长的影响。

不同频率和波长的电磁波具有不同的传播特性。

低频电磁波会更容易穿透建筑物和其他障碍物，但传播范围较短；高频电磁波传播范围更广，但对障碍物的穿透能力较差。

总而言之，电波传播原理是通过介质支持电磁波在空间中传播的方式和规律。

它涉及到电磁场的波动、传播速度、传播方式
以及频率和波长等因素的影响。

电波传播原理是无线通信和广播等电磁波应用的基础。

电波传播方程电波传播是指电磁波在空间中传播的过程。

电磁波是由电场和磁场相互耦合而形成的一种波动现象，广泛应用于通信、雷达、卫星导航等领域。

在研究电波传播过程中，我们需要借助电波传播方程来描述电磁波在空间中的行为。

本文将介绍电波传播方程的基本原理和应用。

电波传播方程是由麦克斯韦方程组推导而来。

麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程，包括麦克斯韦方程和洛伦兹力方程。

在电磁波传播过程中，我们通常关注电场和磁场的变化情况，因此可以从麦克斯韦方程组中分离出关于电场和磁场的方程。

首先，我们考虑电场的传播。

根据麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律和安培环路定理，可以得到电场的传播方程，即电场的波动方程。

该方程描述了电场在空间中的传播行为。

在自由空间中，电场的波动方程可以写为：∇²E -με∂²E/∂t²= 0其中，∇²表示拉普拉斯算子，E表示电场强度，μ表示真空中的磁导率，ε表示真空中的电介质常数，t表示时间。

这个方程说明了电场强度在空间中满足的波动特性。

类似地，我们可以得到磁场的传播方程，即磁场的波动方程。

在自由空间中，磁场的波动方程可以写为：∇²H -με∂²H/∂t²= 0其中，H表示磁场强度。

这个方程描述了磁场强度在空间中的传播行为。

电波传播方程的解可以是各种形式的电磁波。

其中，最常见的是平面波解和球面波解。

平面波解表示电磁波以平行于某个方向传播，具有均匀的波前面和波长。

球面波解表示电磁波从某个点源出发，以球面波的形式向外传播。

电波传播方程在电磁波传播理论和工程应用中起着重要的作用。

通过求解电波传播方程，我们可以预测和分析电磁波在不同环境中的传播特性。

这对于通信系统设计、天线设计、无线电频谱管理等方面都具有重要意义。

在实际应用中，电波传播方程可以结合边界条件和介质特性，进一步求解出具体的电磁场分布和传播路径。

例如，在无线通信系统中，我们可以利用电波传播方程来优化基站和天线的布局，以获得更好的信号覆盖和传输质量。

第2章电波传播无线电信息传输时，无线电波由发射天线辐射出去后，经过一定的传播路径才能到达接收点，被接收天线接收。

电波传播路径中会涉及各种各样的传播媒介，如地面、水面、对流层大气、电离层、星际空间等，电波的传播过程就是电波与媒介相互作用的物理过程。

电波在媒介中基本上是以光速传播的。

因此，无论是通信、广播、雷达、导航、遥测遥控等任何与无线电波有关的设备，其性能均与所使用的无线电频率及其电波传播方式密切相关。

电波在传播过程中，有两个方面需要进行研究。

一是电波传播的物理机制和传播模式，包括吸收、折射、反射、绕射、散射、多径和多普勒效应等物理过程，这些过程的形成由媒介特性和电波特性共同决定。

二是信号的传播特性。

无线电信号在传播过程中，可能遭受到衰减、衰落、极化偏移和时域、频域畸变等效应这些效应可能对信息传输的质量和可靠性产生影响。

研究电波传播特性，是理解是理解各种用频设备特性的基础。

本章先介绍大气层、电离层和几种电波传播方式，以及自由空间传播损耗概念及计算；然后分别详细介绍几种主要电波的传播特性以及场强计算理论和计算方法；最后以移动通信设计为例介绍电波传播模型的选择与应用方法。

2.1 地球大气2. 1 .1 大气层电磁波主要是在地球大气层中传播。

大气层又叫大气圈，其厚度在1000km以上，但没有明显的界限。

整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层，大气层之外就是星际空间，如图2.1所示。

对流层位于大气层最底层，其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。

在低纬度地区平均高度为17~18km,在中纬度地区平均为10~12km,极地平均为8~9km；夏季高于冬季由于地面吸收太阳辐射（红外、可见光及波长大于300nm的紫外波段）能量，转化为热能而向上传输，引起大气强烈的对流，因此称为对流层。

对流层空气的温度是下面高上面低，顶部气温约在-50℃。

对流层集中了全部大气质量的约3/4和90%以上的水汽，几乎所有的气象现象如雨、雪、雷、电、云、雾等都发生在对流层内。