电波传播理论闻映红电子课件ch5天波传播模式.ppt

第3节 各波段电波在电离层中的传播特性 * * 超短波（1mmλ10m） 电离层对超短波来讲是透明的，超短波在电离层中会发生散射、折射和色散。 利用散射作用有可能实现电波的远距离传播 短波（10mλ100m） 电离层对短波传播有着特殊的作用。利用电离层的反射可实现短波的远距离通信。 3f30MHz * * 中波（100mλ1000m） 中波白天穿过D层时，被全部吸收，因此白天不能由电离层反射。夜间D层消失，中波能由E层反射传播较远的距离。 E层 长波（1000mλ10000m） 电离层对长波来讲是良导体，长波可在由电离层和地表面组成的大气波导中来回反射而传播到很远的距离。 但长波在电离层中的反射损耗较大。 * * 对长波来讲，接收点总的场强ER应是地波场强Eg和天波场强ES的矢量和。ER的幅值为： 的相位差 经验公式： 当f 50kHz，需考虑对流层不均匀性的影响 * * 超长波（10kmλ100km）与极长波（100kmλ1000km） 由于电离层对超长波的反射损耗较小，接收点的场强会因天波和地波的干涉而形成衰落。 极长波传播损耗很低，电离层对其损耗也很小，因此，极长波可以在由地球表面和电离层所构成的球形空腔内形成“谐振”。 * * * * 在电离层中电波的传播方式为天波 * 半厚度：电子密度下降到最大值的一半时之间的厚度 * 由于频率不同，所以寻常波和非寻常波的反射高度、折射系数、延迟时间和损耗都不相同。寻常波的损耗比非寻常波要小得多。 * 尚辅网 / 第五章、天波传播模式 天波传播模式就是一定频率范围内的无线电波利用电离层的反射和折射作用进行远距离传输的方式。天波传播对于短波通信而言具有非常重要的意义。 * * 第1节、电离层介绍 D layer (55-90 km) E layer (90-150 km) F layer (150-400 km) * * 1. 电离层的结构和特点 电离层： 指80~700km高度范围内自由电 子密度较高区域。 电离层的分层结构及其特点： 根据大气中自由电子密度的分布情况，电离层由下至上分为D、E、F三层。在夏季的白天，F层又分为F1和F2层。 * * 各电离层分层的特点 D层 E层 F1层 F2层 夏季白天高度（ｋｍ） ８０～９０ ９０～１６０ １７０～２２０ ２２５～４５０ 冬季白天高度（ｋｍ） ６０～９０ ９０～１６０ １６０～１８０ １７０以上 白天最大电子密度（个／ｍ３） 大约 ２．５?１０９ 大约 ２?１０１１ ２ ～ ４?１０１１ ８～２０?１０１１ 最大电子密度所在的高度 （ｋｍ） 大约８０ 大约１１０ 大约１８０ ２００～３５０ 碰撞次数 （个／ｓ） １０６～１０８ １０５～１０６ １０４ １０～１０３ 半厚度 （ｋｍ） １０ ２０～２５ 约５０ １００～２００ * * 电离层的变化： （１）电离层的规则变化：电离层的周期性重复变化 　一天中昼夜的周期性重复 　季节性的周期变化 　以约１１年为周期的太阳活动性的变化 一般用太阳黑子数R12表征太阳的活动性 * * （２）电离层的反常变化：电离层的非周期性的、不 　　　　　　　　　　　　可预测的不规则变化 　Ｅｓ层的出现 　　强烈的电离区，不定期出现，持续时间为几小时。对于电波传播来讲，有利有弊。 　电离层骚扰 　　太阳黑子耀斑爆发辐射出的极强的紫外线和x射线使电离层的D层电离程度加剧，增加对电波的吸收损耗，可使通信中断。但持续时间只有几分钟。 　电离层暴乱 　　太阳黑子耀斑爆发喷出的大量带电粒子使电离层的电子分布发生剧烈变动，持续时间长，危害最大。 * * ２．电离层的电特性 由于电离层中粒子之间的平均距离远小于波长，所以，电离层可看成一种媒质，具有等效电特性参数?r和?。 当电波通过电离层时，在电离层中的麦克斯韦方程： * * 1）如果不考虑电子与其它粒子的碰撞，电场力所作的功全部转化为电子的动能，则 电离层具有理想电介质的特性 * * 2）考虑电子与其它粒子的碰撞，电场力所作的功部分转化为电子的动能，部分转化为电离层的热能 设电子与其它粒子单位时间内的碰撞数为?，并认为电子在发生碰撞时，动能全部转移给别的粒子，则 * * * * 其中， * * 对于一般的无线电波，有 有频率的量纲，所以令 称为等离子体频率 * * 3. 地磁场对电离层的影响 地磁场产生原因：地球的自传在地核中所形成