第9章地面波传播概述.ppt

作业 地面波在一湿地上传播，衰减系数A=0.67，天线辐射功率Pr=10kW,方向系数D=3，波长1200m，求距天线250km处的场强。 当Pr≠1kW，D≠3时，则换算关系为 当Pr=1kW，D=3时 9.4 地面不均匀性对地面波传播的影响 近似计算方法 假设电波在第2段路径遭受到的吸收与第1段的吸收无关，可以分段计算。首先按下式计算B点的场强: 式中A1(r1)是第1种地面上距离为r1的衰减因子。如果把第1段地面用与第2段性质相同的地面代替，则要在B点保持场强不变，天线辐射功率应由原来的Pr调整到一个新的数值P′r，其大小由下式确定: 所以 式中A2(r1)是地质为ε2、σ2，距离为r1的衰减因子。现在，辐射功率P′r 在完全是第2种地质情况下传播至C点的场强就被认为是原来的数值。因而可求得C点的场强为 式中, E1(r1)是电波在第1种媒质传播r1距离后的场强; E2(r1)是以第2种媒质代替第1种媒质传播r1距离后的场强; E2(r1＋r2)是以第2种媒质代替第1种媒质传播r1+r2距离后的场强。 ——不满足互易原理。 为了补救这一缺点，密林顿（Millington）提出取两者的几何平均作为近似解，即接收点场强为 用上述方法计算场强虽然不严格，但方法简便，结果符合工程要求，所以应用很广。上述方法可以推广到多种不同电参数组成的混合路径的传播。 对电波在不同性质地面上的传播进行计算，所得结果对于合理选择收发两点的地质情况具有重要意义。 三段不同性质地面传播示意图 例如，在下图所示的条件下，地面波从A点出发，经混合路径到达B点，可算出衰减因子。 三段不同性质地面传播的衰减因子 由图可见，虽然总的路径是相等的，但“海洋-干土-海洋”的路径损耗小于“干土-海洋-干土”的路径损耗。这说明地面波路径的各段起的作用不相同，邻近发射天线和接收天线的地区，对地面波的吸收起决定性的作用，而路径中段的地质情况对整个路径衰减的影响不如两端大。 可以把地面波的传播过程和飞机的飞行相比拟，好像电波是从发射天线地区起飞，在离开地表面一定高度上向接收天线方向飞行，然后在到达接收天线的区域降落。只有在起飞和降落时，地面对飞机才起作用。这种现象称为地面波的“起飞-着陆”效应。 在实际工作中适当选择发射、接收天线附近的地质是很重要的。 “起飞-着陆” 第9章 地面波传播 9.0 媒质对电波的影响 9.1 地球表面电特性 9.2 地面波的传播特性 9.3 地面波场强的计算 9.4 地面不均匀性对地面波传播的影响 本章内容 无线电波传播的实际媒质包括地球环境和宇宙空间。 主要有两方面： 电波在其中传播时受媒质的电参数的影响； 电波遇到不同媒质交界面的影响 媒质对平面波的影响 均匀媒质的复介电常数 为了既反映媒质的介电性εr，又反映媒质的导电性σ，可采用相对复介电常数 其中,ε0＝1/36π×10-9 F/m；λ是自由空间波长。 对极大多数媒质 即 半导电媒质中的电磁波 均匀绝缘介质中 介质折射率 半导电媒质中 半导电媒质中 折射率 媒质吸收系数 相位常数 衰减常数 因媒质吸收能量而振幅衰减，衰减快慢与介质和频率有关。 传播速度与介质和频率有关。 色散：电波传播的相速与频率有关的现象。 电波在半导电媒质中传播 传播速度 媒质吸收系数 判断某种媒质是呈现导电性还是介电性? 判断标准 通常把传导电流密度Jf与位移电流密度JD作为衡量标准。 当传导电流比位移电流大得多,即60λσ/εr1时，媒质具有良导体性质； 当位移电流比传导电流大得多,即60λσ/ εr 1时，可视为电介质； 而二者相差不大时，称为半导电介质。 不同介质分界面上的反射与折射 反射波：入射角等于反射角 折射波：入射角与折射角与两介质的折射率有关 n1 n2 地面波传播Ground Wave Propagation/表面波传播Surface-Wave Propagation ：无线电沿着地球表面传播。 适用波段：中波、长波和超长波的远距离导航、对潜通信； 短波、超短波的军事近距离通信、侦察和干扰。 优点：传输损耗小，作用距离远；受电离层扰动影响小；传输情况稳定，有较强穿透土壤和海水的能力。 缺点：大气噪声电平高，工作频带窄。 9.1 地球表面电特性 地球结构示意图 地面对电波传播的影响主要表现为两个方面： 地面的不平坦性，当地面起伏不平的程度相对于电波波长来说很小时，地面可近似看成是光滑地面。对于长波和中波传播，除高山外均可视地面为平坦的。 地质的情况，主要研究它的电磁特性。描述大地电磁特