《电波传播概论》课件.pptVIP

**********************电波传播概论电磁波的传播是无线通信的基础，也是许多现代科技的基石。本课程将探讨电磁波的特性、传播原理、以及在各种环境下的传播现象。电波的基本性质横波性质电波是电磁波的一种，电场和磁场相互垂直，并垂直于传播方向。波动性电波具有波动性，可以发生反射、折射、衍射、干涉等现象。粒子性电波也具有粒子性，表现为光量子，具有能量和动量。电波的频率、波长与传播速度电磁波的频率、波长和传播速度之间存在着密切关系，它们是电磁波的重要属性，决定了电磁波的传播特性。频率是指电磁波在单位时间内振荡的次数，单位为赫兹（Hz）。波长是指电磁波在一个周期内传播的距离，单位为米（m）。传播速度是指电磁波在介质中传播的速度，真空中的传播速度约为光速，即每秒30万公里。电磁波的频率和波长成反比关系，即频率越高，波长越短，反之亦然。电磁波的传播速度与介质的性质有关，在真空中的速度最快，在其他介质中的速度会降低。自由空间中的电波传播电波传播速度自由空间的电波传播速度近似于光速，约为每秒30万公里。电波的直线传播在自由空间中，电波沿直线传播，不受任何障碍物的阻挡，但会受到地球曲率的影响。电波的衰减随着距离的增加，电波的能量会逐渐衰减，这是由于电波能量分散到更大的空间区域。影响因素电波在自由空间中的传播受到频率、发射功率、天线特性等因素的影响。地球大气层的结构地球大气层由多层构成，每层都有独特的特性，对电波传播产生不同影响。对流层是距离地面最近的层，其高度随纬度和季节变化，对流层内温度随高度降低，空气密度大，水汽含量高，影响电波的传播。平流层位于对流层之上，温度随高度升高，空气稀薄，水汽含量低，主要影响电波的折射和反射。中间层位于平流层之上，温度随高度降低，空气密度更低，主要影响电波的吸收。热层位于中间层之上，温度随高度升高，空气极度稀薄，主要影响电波的反射和散射。外层是地球大气层的最后一层，空气极度稀薄，主要影响电波的吸收和散射。电离层的作用反射电波电离层可以反射频率较低的电波，使远距离无线电通信成为可能。这种反射是由于电离层中的电子与电波相互作用引起的。吸收电波电离层还可以吸收频率较高的电波，例如短波和微波。这使得某些频率的无线电信号无法穿透电离层，限制了它们的传播范围。影响传播路径电离层的存在会导致电波传播路径发生变化，例如折射或反射。这会影响无线电信号的到达时间和强度。空间环境监测通过监测电离层的特性，例如电子密度和温度，可以了解地球空间环境的变化，例如太阳耀斑和磁暴的影响。电离层对电波传播的影响折射现象电离层会使电波发生折射，改变其传播方向。折射程度取决于电波频率和电离层密度。反射现象当电波频率较低时，电离层可以将其反射回地面。这使得远距离无线电通信成为可能，例如短波广播。地球表面的电波传播地球表面电波传播受地形、地貌、植被等因素影响。1直射波直接从发射天线传播至接收天线2地面反射波电波遇到地面反射后到达接收天线3绕射波电波绕过障碍物后到达接收天线地表障碍物的干扰建筑物高层建筑物会阻挡电波传播，形成阴影区。信号衰减，导致通信质量下降。山脉地形山脉会造成电波的衍射和反射，信号路径更复杂，信号强度减弱。树木植被茂密的树木会吸收电波能量，造成信号衰减。树木密度和种类影响信号传播。地面反射与多径传播1多径传播信号到达接收机时，沿多条路径传播2地面反射电波撞击地面后反射3相位变化反射信号相位发生改变4信号叠加多径信号叠加，造成干扰地面反射会改变电波的传播路径，导致多径传播。多径传播会造成信号相位变化，多个信号叠加在一起，可能导致信号衰落或干扰。地面反射和多径传播是影响无线通信质量的重要因素。频率选择的影响11.多路径效应不同的频率波长不同，多路径效应的影响也不同。22.衰减不同频率的电波在传播过程中衰减程度不同。33.干扰不同频率的电波之间可能发生干扰，影响通信质量。44.信号覆盖范围不同频率的电波覆盖范围不同。极化对传播的影响极化方向电磁波的极化方向是指电场振动方向，它影响电波的传播路径和接收信号强度。垂直极化垂直极化电波的电场垂直于地面，适合用于长距离地面传播。水平极化水平极化电波的电场平行于地面，易受地面障碍物影响，适用于短距离传播。圆极化圆极化电波的电场矢量在传播方向上旋转，不受极化方向影响，适合用于卫星通信。天线的基本原理天线是无线电发射和接收系统中不可或缺的组成部分，它将电能转换为电磁波，或将电磁波转换为电能。天线的主要功能是将导线中的电流转换为电磁波进行发射