电波传播理论闻映红电子课件ch1电波传播理论基础.ppt

第6节、电波的反射、绕射和散射 当电磁波入射到不同电特性的媒质分界面上时首先会发生反射，当电磁波遇到的物体大小与波长可比拟时会发生绕射，而当电磁波遇到的物体小于波长且单位体积空间内此类物体的数量很大时会发生散射。 * * （a）电场在入射波平面内 (b)电场垂直于入射波平面 注：对于UPW，E和H互相垂直，且都与电波传播方向垂直，大小相差一个波阻抗，因此，只需要对E进行分析和计算 1、电波传播的反射和透射 电介质对电磁波的发射 按照复波阻抗的计算方法计算分界面两侧介质的波阻抗，分别为η1和η2。 电场在入射波平面内的反射系数 电场垂直于入射波平面的反射系数 * * 反射电场和透射电场分别为 一般方向的电磁波，可以将电场做正交分解，分别对垂直和平行两个极化方向的电场进行计算和分析。 入射角等于反射角 入射角与折射角的关系满足Snell定律 Brewster角——全折射临界角 全折射只在平行极化时出现 =0 * * 理想导体反射 一定是全反射，即反射系数恒为-1或1，需要根据电场的极化方式与边界条件确定。 多层有耗媒质的反射系数和透射系数 * * 2、电波传播的绕射 边缘绕射是电波在城市环境和室内传播中最常见的绕射现象。如图所示，当入射角与夹角为 的障碍物边缘相遇时发生绕射现象，产生无数条以绕射点为顶点P的绕边缘成伞状的绕射射线。绕射系数 和 由计算如下。分别表示相对于入射面的垂直极化和水平极化（入射面由入射射线和绕射边缘构成）。 * * 单峰楔形绕射 当阻挡物是由单个物体（例如山或山脉）引起时，通过把阻挡体看作单峰契形障碍物来绕射损耗。这种情况下的绕射损耗可用针对单峰契形障碍物后面（称为半平面）场强的经典费涅尔方法来估计。 * * 多峰契形障碍物的绕射 布灵顿等效法，用一个等效阻挡体代替一系列阻挡体，就可以使用单峰契形障碍物绕射模型计算路径损耗，极大的简化了计算，并且给出了比较好的接收信号强度的估计。 * * 相对于自由空间的单个契形障碍物的绕射损耗L(dB) 注意： 传播余隙接近于零时，电波越过峰顶的预期损耗为6dB； 电波越过光滑球形地面时，绕射损耗约为20dB。 * * 在各种不同地形上绕射损耗较精确的结果L(dB) * * 2. 契形多峰绕射 T R hp1 hp2 h1 d1 d2 d2’ d1’ h2 * * 3. 非契形障碍物绕射 （1）球面近似法 或 * * 非契形障碍物的绕射损耗 * * 结 论 由球面近似法求得的衰减因子在6~20cm（5GHz~150MHz）波段，误差较小，L30~35dB。而波长在2m和0.65m(150MHz~460MHz)时，需要进行修正，即求得的绕射损耗需加上修正值 L。 f(MHz) L(dB) 150 10~14 460 18~22 * * （2）阴影三角形近似法 * * 注 意 用这种方法预测值与测量值的差别可能较大。如：在50～150MHZ范围内，相差5～6dB的路径大约有50％，相差10～12dB的大约有10％，最大可相差20dB。 * * 3、电波传播的散射 当电波遇到粗糙表面时，反射能量由于散射而分布于所有方向。 有利：使得能够接收到电磁波的范围增大 不利：接收电磁波的场强需要乘一个散射损耗系数 * * 雷达有效截面模型 散射体的雷达有效截面(RCS)定义为在接收机方向上散射信号的功率密度与入射波功率的比值。可用绕射几何理论和物理光学来分析散射场强。 对于城区的移动通信系统，基于双基地雷达方程的模型可用于计算远地散射的接收场强。双基地雷达方程模型描述了波在自由空间中遇到较远散射物体后在接收方向上再次传播的情况： 上式可应用于发射机和接收机的远地散射，它对预测大物体（如建筑物）散射接收机功率是非常有用的。 * * * * 尚辅网 / 第一章电波传播的理论基础 * * 第1节 Maxwell方程组 * * 1．麦克斯韦方程组是电磁现象的基础，可以用来解释所有的微观电磁现象 2．麦克斯韦方程组用三维空间中矢量的某种数学运算来描述——场论和矢量运算 ??B = 0 ??D = ? * * 微分形式 积分形式 詹姆斯·麦克斯韦（1831--1879) ，伟大的英国物理学家、数学家。麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。 麦克斯韦在前人成就的基础上，对整个电磁现象作了系统、全面的研究，将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表示出来，经后人整理和改写，成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。据此，1865年他预言了电磁波的存在，并计算了电磁波的传