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第7章-电波传播概论备课讲稿

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[信息与通信]第7章 电波传播概论

[信息与通信]第7章 电波传播概论

第7章电波传播概论
(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。 (9) 厘米波：用于多路语音与电视信道， 雷达，卫星遥感，固定及移动卫星信道。 (10) 毫米波：用于短路径通信，雷达，卫 星遥感。此波段及以上波段的系统设备和技术 有待进一步发展。 (11) 亚毫米波：用于短路径通信。
第7章电波传播概论
2. 天波传播 如图8―1―2所示，发射天
线向高空辐射的电波在电离层内 经过连续折射而返回地面到达接 收点的传播方式称为天波传播。 尽管中波、短波都可以采用这种 传播方式，但是仍然以短波为主。 它的优点是能以较小的功率进行 可达数千千米的远距离传播。天 波传播的规律与电离层密切相关， 由于电离层具有随机变化的特点， 因此天波信号的衰落现象也比较 严重。
30~100MHz频段，传播距离 r>1000km。散射通信的主要优点是 距离远，抗毁性好，保密性强。
在各种传播方式中，媒质的 电参数（包括介电常数,磁导率与电 导率）的空间分布和时间变化及边 界状态，是传播特性的决定性因素。
第7章电波传播概论
7.1电波传播的基本概念
1. 无线电波在自由空间的传播 天线置于自由空间中, 假设发射天线是一理想的无方向性天 线, 若它的辐射功率为PΣ瓦, 则离开天线r处的球面上的功率流密 度为
此分量的合成场强呈现最大值， 如图 7 2(b)所示。 其余各成分依次 类推。显然, 若信号带宽过大, 就会引起较明显的失真。所以一般
情况下, 信号带宽不能超过1/τ。因此，引入相关带宽的概念，定
义相关带宽:
第7章电波传播4) 电波传播方向的变化 当电波在无限大的均匀、线性媒质内传播时, 射线是沿直 线传播的。 然而电波传播实际所经历的空间场所是复杂多样的: 不同媒质的分界处将使电波折射、 反射; 媒质中的不均匀体如对 流层中的湍流团将使电波产生散射; 球形地面和障碍物将使电 波产生绕射; 特别是某些传输媒质的时变性使射线轨迹随机变 化, 使得到达接收天线处的射线入射角随机起伏, 使接收信号产生 严重的衰落。 因此, 在研究实际传输媒质对电波传播的影响问题时, 电波传 播方向的变化也是重要内容之一。

《电波传播》PPT课件

《电波传播》PPT课件

0.2
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
/ (°)
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
0 0
H3.0
V3.0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
/ (°)
(a)
(b)
干土的反射系数
精选课件ppt
25
当Δ很小时，将 r 2H1H2 代入下式
F02
1 3
F12
（5）
，根据定义，有
F00.577F10.577
d1d2
d
（6）
由上式可见，当距离d一定时，波长愈小，则传播主区
的半径愈小，菲涅耳椭球区也就愈长，最后蜕化为一直线，
这就是几何光学中“光线沿直线传播”的证明
精选课件ppt
1144
地面对电波传播的影响
地质的电特性：介电常数，电导率，磁导率 地球表面的物理结构：地形起伏、植物以及人为建
(12)
精选课件ppt
28
【例】 某通信线路，工作波长λ=0.05m，通信距离 d＝50km,发射天线架高H1=100m。若选接收天线架 高H2=100m，在地面可视为光滑平面地的条件下， 接收点的E/E1=？今欲使接收点场强为最大值，调整 后的接收天线高度是多少（应使调整范围最小）？
解 地面反射波与直接波之间的相位差为
| E/ E1 | | E/ E1 |
2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 d/ 104 m
(a)
1.8 1.6
1.4 1.2
1
0.8
0.6
0.4

电波传输PPT学习教案

电波传输PPT学习教案
D层是一个损耗层，不仅会造成短波的严重衰减，对中波也会产生 强烈的吸收。白天由于D层的存在，中波的天波能量几乎完全被吸 收而无法建立传播电路。
第18页/共97页
E层：E层的最大电离出现在地面高度为110km处，和D层一样， 电离也是从日出时开始到中午前后达到最大，此后该层逐渐衰变， 日落之后只有很小的浓度。E层的电子浓度小于F层，大于D层， 不能有效和稳定地反射频率高的短波频率，但在夜间可以比较稳 定地反射频率较低的中波频率，是中波天波的主要反射层。 从日出开始到中午前后E层电离密度较大，可反射1.5MHZ以上的 频率。
第20页/共97页
2.电离层对电波传播的影响
⑴ 电离层对电波的能量有吸收作用 ⑵ 电离层对电波能量的吸收与电子浓度和中性分子密度有关 ⑶ 电离层对电波能量的吸收与其频率的高低有关
第21页/共97页
电离层对电波的能量有吸收作用
无线电波在电离层传播过程中将引起衰减。衰减的主要机 制是电离层中的自由电子受电波力作用而产生振荡，电子与重 粒子发生碰撞时电子取自电波的能量发生迁移。以后，在场力 作用下开始新一轮振荡。这种不断反复的过程使电波能量受到 吸收衰减，这种现象称为电离层的吸收。
第3页/共97页
返回
2、空间波传播
空间波传播是指发射的电磁波，经空间以直线的方式直接到达接 收点，以及经地表面反射后到达接收点的传播方式。这种空间波 的传播，由于受地球曲率半径的影响，传播距离较近，一般仅数 十公里，基本与视线范围相同（视距传播），因而天线架得越高， 通信距离就越远。
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第22页/共97页
返回
电离层对电波能量的吸收与电子浓度和中性分子密度有关
电离层电离密度大时，单位体积内的自由电子的数目就多，其它 粒子的密度也大，则自由电子和其它粒子碰撞的机会就多，吸收就 大，反之，吸收就小。

-电波传播

-电波传播

电波(diàn bō)传播理论课程(kèchéng)报告姓名：学号：授课(shòukè)教师：2015年1月目录(mùlù)一．电波(diàn bō)传播 (3)1.1 无线频谱 (3)1.2 各波段(bōduàn)电波传播方式和特点 (3)二．移动通信中的电波(diàn bō)传播 (9)2.1常用波段(bōduàn)及其传播方式和特点 (9)2.2传播(chuánbō)损耗 (10)2.3分集接收(jiēshōu)技术 (11)2.4信道预测 (14)参考文献 (15)课程总结 (15)一．电波(diàn bō)传播1.1 无线频谱电磁波按频率或按波长可划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。

其中无线电波是指频率从几赫兹到3000GHz范围的电磁波，它包括极长波、超长波、长波、中波、短波、超短波、微波、毫米波、和亚毫米波。

下表列出了国际电联(ITU)对无线电波的划分和命名，并列出了一些应用。

无线电波在地球(dìqiú)(地下、水下、及地球表面)、地球大气层(对流层、电离层、和磁层)和宇宙空间中的传播过程称为无线电传播。

1.2 各波段电波(diàn bō)传播方式和特点1.2.1 波段(bōduàn)划分表格(biǎogé) 130 MHz~300MHz 10 m~1 m甚高频VHF同轴电缆、短波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆、通信、导航300 MHz～3000 MHz 100 cm~10 cm特高频UHF波导、分米波无线电微波中继、卫星与空间通信、雷达3 GHz~30GHz 10 cm~1 cm超高频SHF波导、厘米波无线电微波中继、卫星与空间通信、雷达30 GHz~300GHz 10 mm～1mm极高频EHF波导、毫米波无线电雷达、微波中继、射电天文学107 GHz～108GHz mm～mm紫外、可见光、红外光纤激光空间传播光通信按照(ànzhào)波长进行(jìnxíng)粗略(cūlüè)的划分(huà fēn)亦可作如下(rúxià)划分表格 2名称长波中波短波超短波微波光波频率范围3~300KHz300~3000KHz3~30MHz30~1000MHz1G~300GHz1~50THz波长范围100~1km1km~100m100m~10m10m~30cm 30cm~1mm300~0.006m1.2.2大气层结构及其电磁特性大气层的不同分类地球大气层分为低层（约50千里以下）和高层，整个大气层的垂直结构可按不同的方式划分，其中按温度划分：对流层、平流层、中层、热层、和逃逸层按成分划分：均匀层、非均匀层、氢层和质子层按电磁(diàncí)性划分：中性大气层（从对流层到平流层）、电离层和磁层（参图一）图一地球大气层的一种(yī zhǒnɡ)划分对流层对流层是靠近地球表面大气的最低层,主要成份是氮、氧、氢、二氧化碳和水汽混合物，是具有(jùyǒu)旋转气团、各种云层、暖锋、冷锋、雨雪和风暴活动的湍动区,平均高度为11千米,呈中性状态。

电波传播概论

电波传播概论
Principle of Radio Wave Propagation
电波传播概论
什么是电波？ 电波又称无线电波，指频率从几十赫兹（甚至更低）到3000 千兆赫兹左右（波长从几十兆米到 0.1 毫米左右）频谱范围 内的电磁波。
什么是无线电波传播？ 发射天线或自然辐射源所辐射的无线电波，通过自然条件下 的媒质到达 接收天线的过程。
l
S
B · dS t
∮B· dS 0
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∮H· dl J
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S
D · dS t
D H J t
23
二、本构关系
电磁波的传播过程实际上电磁波与媒质相互作用 的过程。 电磁波的传播，除了考虑麦克斯韦方程所描述的 场属性，还必须考虑媒质的特性及其对电磁波传播 的影响。 与媒质电磁特性相关系的场量之间或源与场量之 间的关系，这些关系称为本构关系。 本构关系是由电磁场作用之下的媒质分子极化和 磁化或电子传导的机理，并通过实验而总结出来。
D H J t
位移电流没有热效应？
19
微分形式：
· D
B E t
· B0
对于时变电磁场，这4个方程并不是独 立的，如
B E t
E B t
E 0
· B0
D H J t
20
微分形式：
· D
E
· B0
H J
D t
B t
D H J J D t t
H 0
·J
F qE q( v B)
xyz?n121111edhb2222edhbl30将安培环路定理应用于上述回路slssdtdd????????hljdss因为y0上式左边化为??0?limlydx?????12hxhlh由于电流密度限制在很薄的一层内右边第一项变为同时由于y0则s0从而右边第二项变为????000???limlimlimsssssyyyxyyxxd????????????????????jjzjzjsz00?limlim0ssyyddstt??????????????dzsdxyz?n121111edhb2222edhbl31将slssdtdd????????hljdss全部代入??0?limlydx?????12hxhlh0?limsssyxd??????sjjz0lim0sytd???????sd????xx???12shjhxz可得????0??12shxjhz或xyz?n121111edhb2222edhbl32????0??12shxjhz由于?????xyz从而有?????0???12shyzjhz考虑矢量恒等式???bccaab得?????0???????12szyjhhz或??21???0???????szhyhjz从而可得??21?0???shyhj或??21???shyhj最终可将磁场强度的切向边界条件表示为??21???snhhj可见磁场强度的切向分量丌连续其丌连续性在数值上等于面电流密度

电波传播基本知识PPT课件

电波传播基本知识PPT课件

电波传播方式的说明
• 地表面波是建立在地球表面的一种电波传播形式，在频率小于5MHz且 天线高度小于地面半波长时，此传播形式占主导作用。其特点是传播距 离远，易与水下建立通信，不受天气与地面环境的阻挡。
• 对流层电波传播是无线通信中占主导作用的传播形式，频率在30MHz以 上时，视距传播成为主要传播方式，此时需注意对流层折射系数的影响 (一般地，此种传播又称地面传播)，传播特点是视距传播，易受地面环 境的阻挡影响，传播衰减较大。
电波反射的退极化作用
• 电波反射的退极化作用除了有耗地面的反射以外，不规则的反射目标也 是造成电波去极化的原因之一。
• 移动信道中的各种物体目标对电波的反射过程，是目标表面上每一部分 对电波的散射的综合。其中还包含某些表面结构的二次甚至更多次反射。 目标上的每一部分，相对电波发射天线的取向和形态是各异的。所以复 杂形状的目标具有极强的、多样的退极化作用。
• 《无线通信技术》，深圳市华为技术有限公司 • 《现代无线通信系统电波传播》，Hernry L.Bertoni • 《移动通信工程(理论与应用)》， • 《网络规划设计》，深圳市华为技术有限公司
第3页/共86页
课程内容
第一章 无线通信基本概念 第二章 移动通信电波传播的几个概念 第三章 移动通信电波传播特性 第四章 移动通信信道与预测
第8页/共86页
大气媒质的分层情况
第9页/共86页
第一章 无线通信的基本概念
第一节 概述 第二节 无线通信中的大
气媒质
第三节 无线通信中的电 波传播方式
第四节 无线通信的频段 划分与传播方式
第10页/共86页
电波传播方式的分类
• 根据何种介质或何种介质分界面对电波传播产生主要的影响，可将常遇 到的电波传播方式分为： • （1）地表面波传播（电波传播主要受地球表面的影响）。 • （2）对流层电波视距传播（电波传播主要受对流层影响）。 • （3）电离层电波反射传播（电波传播主要受电离层影响)。

课程思政教学竞赛说课稿《无线电波传播》

课程思政教学竞赛说课稿《无线电波传播》尊敬的评委、各位领导、亲爱的同事们：大家好！我是一名负责教授《无线电波传播》课程的教师，今天我将向大家展示一段关于这门课程的说课稿。

我希望通过这段说课稿，让大家更好地了解我们的教学目标、教学内容和教学方法。

1. 教学背景《无线电波传播》是一门重要的电子信息类专业课程，它主要介绍了无线电波的产生、传播和接收等方面的基本知识和技能。

在当前信息化社会，无线电波传播技术已经无处不在，它广泛应用于通信、广播、导航、雷达等领域。

因此，掌握无线电波传播的基本原理和技术，对于培养电子信息类专业人才具有重要意义。

2. 教学目标我们的教学目标是使学生掌握无线电波传播的基本原理、传播特性和应用技术，培养学生的科学思维和创新能力，提高学生的实践动手能力，使学生能够将所学知识应用到实际工程中。

3. 教学内容我们的教学内容主要包括以下几个方面：（1）无线电波的基本概念：介绍无线电波的产生、分类、传播特性和应用领域。

（2）无线电波传播的数学模型：讲解无线电波传播的数学建模方法，包括射线理论、衍射理论、散射理论和数值方法等。

（3）无线电波传播的实验技术：介绍无线电波传播实验的基本原理、实验设备和实验方法，使学生能够动手进行实验，提高实践能力。

（4）无线电波传播的应用：讲解无线电波传播在通信、广播、导航、雷达等领域的应用技术，使学生了解无线电波传播技术在实际工程中的应用。

4. 教学方法为了实现上述教学目标，我们采用以下教学方法：（1）理论教学：通过课堂讲授，使学生掌握无线电波传播的基本原理和传播特性。

（2）实验教学：通过动手实验，使学生掌握无线电波传播的实验技术和方法。

（3）案例教学：通过分析实际工程案例，使学生了解无线电波传播技术在实际工程中的应用。

（4）讨论教学：通过分组讨论，培养学生的科学思维和创新能力。

5. 教学评估为了保证教学效果，我们将采用以下评估方法：（1）平时成绩：通过学生的课堂表现、作业完成情况和实验报告等方面，评估学生的学习情况。

电波传播基础PPT课件

关。相应的坡印廷矢量和接收功率分别表示为：
S
PtGt
4 d 2
A2
W m2
Pr
4 d
2
A2GtGr Pt
W
第13页/共33页
(9) (10)
传输媒质对电波传播的影响
对于某一传输电路，发射天线输入功率与接收天线
输入功率（满足匹配条件）之比，定义为该电路的传输
损耗L，即
L
Pt Pr
4 d
第18页/共33页
传输媒质对电波传播的影响
❖多径传输 当电波以两个或两个以上不同长度的路径传播到达
接收地点时，则接收天线捡拾的信号是由几个不同路径 传来的电场之和。因路径长度有差别，它们到接收地点 的时间延迟（简称时延）不同。若以τ表示最大传输时 延与最小传输时延之差，若τ值太大就会引起较明显的 信号失真。图2(a)示出了接收点场强是由两条路径传来 的、振幅不等的、相位差φ=ωτ的两个电场叠加。
当接收天线与来波极化匹配并与负载阻抗匹配时，
其接收功率为
Pr
SAe
Pt Gt
4 d 2
2 4
Gr
4 d
2
PtGtGr
(W)
(3)
式中S为坡印廷矢量（W/m2）, Ae为接收天线的有 效面积（m2），Pt为发射天线的输入功率（W），Gt和 Gr分别是发射天线和接收天线的增益，λ为自由空间电 波的波长（m）。
设一天线置于自由空间，在其最大辐射方向上、距 离为d的接收点处产生的场强为
E0
60PtGt d
V m
(1)
pt为发射天线输入功率（W），Gt为发射天线增益， d为距离（m），E0为自由空间场强振幅值。为便于实用， 或写成：
第8页/共33页

微波与天线技术第7章电波传播概论


电波在地球表面传播时，会受到地面的反射和吸收作用，影响传 播效果。
地形地貌的影响
地形地貌的起伏变化会对电波传播产生影响，如山丘、建筑物等障 碍物。
应用场景
移动通信、无线局域网、广播等。
04
电波传播的应用
无线通信
无线通信是电波传播最重要的应 用之一，它利用电磁波在空气中 传播信号，实现远距离的信息传
应用场景
卫星通信、广播、雷达等。
大气中的电波传播
折射与散射
01
电波在大气中传播时，会受到大气中各种粒子的折射和散射作
用，导致传播方向发生改变。
吸收与衰减
02
大气中的水蒸气、氧气、二氧化碳等成分对电波具有吸收作用，
导致能线通信、广播、气象观测等。
地球表面上的电波传播
地面对电波的反射与吸收
随着导航技术的发展，智能交通系统、物流配送等领域也得到了广泛应用，提高了 交通效率和安全性。
05
电波传播的未来发展
电波传播技术的进步
1 2
5G及未来通信技术
随着5G技术的普及，电波传播技术将进一步优 化，实现更高速、更低延迟的数据传输。
毫米波与太赫兹波段的应用
毫米波和太赫兹波段具有大带宽和高速传输的潜 力，未来将广泛应用于电波传播领域。
电磁波的折射
当电磁波从一种介质进入另一种介质时，其 传播方向会发生改变，这种现象称为折射。 折射角与入射角和两种介质的折射率有关。
03
电波传播的介质特性
自由空间的电波传播
传播方式
电波在自由空间中以球面波的方式传播，随着距离的 增加而扩散。
传播特性
电波在自由空间中的传播损耗与频率的平方成正比， 与距离的平方成正比。
3

第7章 电波传播概论

⑥ 天波通信, 特别是短波通信, 建立迅速 ，机动性好, 设备 简单, 是短波天波传播的优点之一。
第7章电波传播概论
7.4 地面波传播
一 、概念
无线电波沿地球表面传播的传播方式称为地面波传播。
当天线低架于地面 ， 且最大辐射方向沿地面时 ， 主要是 地面波传播。
在长 、 中波和短波的低频段(几K～几MHz)常用这种传播 方式。
④ 电离层所能反射的频率范围是有限的, 一般是短波范围。 由于波段范围较窄, 因此短波电台特别拥挤, 电台间的干扰很 大 ， 尤其是夜间； 由于电离层吸收减小, 电波传播条件有所改 善, 台间干扰更大。
⑤ 由于天波传播是靠高空电离层的反射, 因而受地面的吸 收及障碍物的影响较小, 也就是说这种传播方式的传输损耗较 小, 因此能以较小功率进行远距离通信。
当超短波 、短波投射到这些不均匀体时 ， 就在其中产生感 应电流 ， 成为一个二次辐射源, 将入射的电磁能量再辐射。
这种再辐射是无序的 ， 随机 方向的辐射 ，称为散射。
通过散射 ， 电波就能到达不 均匀介质团能“看见 ”但发射点 却不能“看见 ”的超视距范围。
第7章电波传播概论
三 、散射通信的特点
几千米或十几千米的近距离通信。
海水的电导率比陆地的高 ， 因此在海面上要比陆地上传得 远的多。
2 、传输质量稳定
由于地表面的电性能及地貌 、地物等并不随时间很快地变 化 ， 并且基本上不受气候条件的影响, 因此信号稳定, 这是地面 波传播的突出优点。
第7章电波传播概论
7.5 不均匀媒质的散射传播
一 、定义 电波在低空对流层或高空电离层下缘遇到不均匀的“介质
1 、损耗大： 散射波相当微弱 ， 传输损耗很大（包括自由 空间传输损耗 、散射损耗 、大气吸收损耗及来自天线方面的损 耗, 一般超过200dB） ， 因此对流层散射通信要采用大功率发 射机 、 高灵敏度接收机和高增益天线。
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