七讲近地区域中性介质内的电波传播.pptVIP

Radio Wave Propagation 无线电波传播 第七讲 近地区域中性介质内的电波传播 2 类似于光在不均匀大气中传播中的弯曲现象，电波在对流层传播中由于大气的不均匀也会发生弯曲，电波射线的弯曲程度与折射率值无关而与其梯度相关。在标准大气环境下，大气折射指数随海拔高度增高指数递减，此时折射率沿高度的分布是条单调递降的光滑曲线。然而在反常的大气环境下，大气折射率沿高度的分布可以分成若干个区段，在某些区段折射率梯度远远偏离正常值，使电波射线的弯曲程度加大。在一定气象条件下，以较低仰角发射的电波射线甚至会折向地面，使得电波射线不断返回下垫层，再次返向折射或反射向前传播，形成类似于金属波导的传播效应，被称之为大气波导传播。 对流层传播研究过程中，为了解释对流层波导传播这样的反常传播，主要使用了三种从麦克斯韦方程组演化出来的基本理论。它们是波导模理论，抛物型方程理论以及几何光学理论。 几何光学理论在对流层传播中被演化为射线描迹技术。通过对电波射线的准确描迹可以给出波导传播的明晰物理图景，利用较先进的计算程序射线描迹也可以将大气的不均匀分布考虑在内来模拟波导传播。 4.6 对流层中电波的折射 4.6.2 对流层中的射线弯曲 4.6.3 对流层中的射线描迹 如图3一1所示，T为发射源位置，氏为电波射线的初始出射仰角，在己知地面折射指数n0，地球半径r0和 的情况下，可用地面上的距离x和高度h的函数关系代表射线的轨迹方程，一组x和h的数据，唯一的确定射线上对应点的位置。现在来推导对应的轨迹方程。 4.7 对流层散射传播 4.7.2 对流层散射传播损耗的理论计算 4.7.3 对流层散射通信的工程应用 4.8 气象对传播的影响 4.8.2 降雨和云的特征 4.8.3 降雨对电波的衰减 与自由空间传播损耗相比，有两点差别： 1）散射传播损耗正比于距离的4次方，而不是平方。即散射传播时，随距离的增加，损耗要比自由空间大得多。 2）散射传播损耗反比于 ，即有效散射面积愈小，损耗愈大。而自由空间传播中没有 这个参数。 1）通信 距 离：300 ~ 500公里 频 段：100MHz ~ 10GHz 范 围：话音、数据、电视 可靠性：99.9% 2）空间探测 3） 散射通信的特点： a）不怕原子弹爆炸 b）不受太阳黑子、磁暴、极光、雷电等骚扰影响 c）传输容量大 d）不怕高山、湖泊、沙漠等自然障碍 e）通信必威体育官网网址性较好，中间站不多，较灵活机动 f）需大功率发射机，大天线和高灵敏度接收机 4）散射传播损耗的工程计算 4.8.1 引言 超高频（SHF）和极高频（EHF）。 雨雾等拦截无线电波能量而产生小的位移电流，引起二次辐射（散射）和吸收（因加热作用）。 具体表现如下： a）波长大于雨滴尺寸（如超高频段），吸收衰减是主要的。 b）波长小于雨滴尺寸（如极高频段），散射衰减是主要的。 实验观测结果表明： a）氧和水汽引起的吸收呈现出一系列分子谐振吸收峰； b）在10 ~ 50GHz，暴雨、大雨和浓雾的衰减占主导地位； c）高于50GHz的频段，云雾吸收迅速增大。 雨的形成: （1）山地雨（高山的迎风面一侧） （2）对流雨（夏季7 ~ 8月份的午后） （3）气旋雨 雨的分类： a）强对流性暴雨型降雨 b）层状云形成的连续性降雨 雨滴特征： 雷阵雨和暴雨：雨滴大而稀，由于空气阻力的作用，雨滴的形状是短轴接近垂直方向的扁球体。 连续降雨或小雨则雨滴小而密，形状呈球形降落。 雨滴数谱分布 单位体积(m3)内直径为D(mm)与雨滴直径的每单位增量（mm）中的雨滴数N(D)之间的关系： 它称为雨滴谱分布。N0是单位体积内最小雨滴直径处单位直径增量的雨滴数。因此，单位体积内中的总雨滴数为 降雨速率R 这里，v(D)是直径为D的雨滴落速（米/秒）。 降雨衰减公式 是衰减系数。 ?是电波频率、温度和雨滴谱分布有关的参数。R为降雨速率。 由图4-44（a）可见： 1）当频率低于100GHz时，衰减随频率的增 加而快速增大； 2）在200GHz附近，衰减达到最大； 3）超过200GHz后，衰减略有下降，直到光 波频段几乎为常数。 图4-44（a）中的曲线是根据实验数据，由雨滴谱分布、雨的落速和20oC时水的复折射指数n的数据计算得出的。对球状小雨滴，这些曲线精确成立；而对于大的扁球雨滴，有10 ~ 20%的误差。 这里