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微波传播

什么是微波电磁波频谱微波是电磁波频谱中的一部分，频率范围为300MHz到300GHz。电磁辐射微波与可见光、红外线、紫外线等同属电磁辐射，但波长更短，频率更高。应用广泛微波在通信、雷达、医疗、工业加热等领域都有广泛应用。

微波频段划分频段频率范围(GHz)应用L波段1-2卫星通信、雷达S波段2-4雷达、卫星通信C波段4-8卫星通信、地面通信X波段8-12雷达、卫星通信Ku波段12-18卫星通信、地面通信K波段18-27雷达、卫星通信Ka波段27-40卫星通信、地面通信

微波的特性高频频率范围从300MHz到300GHz，比无线电波频率高。短波长波长短，可以实现定向发射和接收，提高传输效率。直线传播微波在空气中以直线传播，不易绕过障碍物，需要设置中继站。

自由空间中的微波传播1直线传播微波在自由空间中以直线形式传播。2衰减传播过程中信号强度会随着距离增加而衰减。3路径损耗路径损耗取决于频率和距离。

掩蔽区与Fresnel区掩蔽区地球表面存在遮挡物时，微波信号无法直接到达接收点，形成的区域称为掩蔽区。Fresnel区在发射天线与接收天线之间，微波信号传播路径上存在若干个半波长圆形区域，称为Fresnel区。影响因素掩蔽区大小受遮挡物高度和距离影响，Fresnel区大小受波长和距离影响。

反射与折射反射当电磁波遇到不同介质的界面时，一部分能量会反射回原介质。折射另一部分能量会进入新介质，并发生方向改变，即折射现象。

大气对微波传播的影响大气对微波传播的影响主要表现在以下方面：大气对微波信号的吸收和衰减，例如氧气和水蒸气对微波的吸收。大气的折射率会随着高度和温度的变化而变化，导致微波信号在传播过程中发生偏转。大气中存在各种干扰源，例如雷电、太阳活动等，会对微波信号造成干扰。

雨雾衰减10dB/km雨雾衰减值1GHz频率20dB衰减

折射率剖面标准折射率剖面空气中折射率随高度变化，形成折射率剖面。标准折射率剖面假设空气温度随高度线性下降。非标准折射率剖面实际大气中，温度随高度变化并不总是线性下降，导致非标准折射率剖面。例如，对流层逆温层。

离子层反射电离层地球大气层中的高层，含有大量的带电粒子，形成电离层。反射微波在电离层中遇到带电粒子，会发生折射和反射。应用利用电离层反射，可以实现远距离无线电通信。

散射定义当电磁波遇到障碍物时，会发生偏离直线传播方向的现象，称为散射。类型散射可分为瑞利散射、米氏散射和非相干散射等，取决于散射物的大小和波长。影响散射会导致信号衰减，并影响通信质量，尤其在雨雾环境下。

穿透性障碍物微波可以穿透某些障碍物，例如墙壁、树木和轻微的雨雪。频率穿透能力与频率有关，频率越高，穿透能力越强。应用微波穿透性在无线通信、雷达、医疗成像等领域有着广泛的应用。

空间导波传播1大气波导大气波导是一种特殊类型的波导，其中电磁波被困在大气层中。2地表波导地表波导发生在地面和电离层之间，其中电磁波被这两个表面反射并引导。3传播特性空间导波传播可以显著改变微波信号的传播路径和强度。

地球站与卫星通信地球站是地面上连接卫星的枢纽，负责接收和发送来自卫星的信号。地球站通常配备大型天线、接收机和发射机，以及其他必要设备。卫星通信利用卫星作为中继站，将信号从一个地面站传输到另一个地面站，从而实现全球范围内的通信。卫星通信应用广泛，包括广播电视、互联网接入、移动通信、导航定位、气象预报等。

地球站天线抛物面天线地球站天线通常采用抛物面天线，以集中信号并最大化信号强度。馈源馈源位于抛物面天线的焦点，负责将信号发射或接收。极化天线通常采用线性或圆极化，以确保信号在传播过程中保持一致。

卫星天线卫星天线是用于卫星通信系统中的天线，主要用于接收和发射微波信号。卫星天线通常具有高增益、低噪声的特点，能够在较大的距离上进行有效的信息传输。卫星天线的设计和制造需要考虑多种因素，包括天线的尺寸、形状、材料、频率、增益、方向性等。

收发机原理接收接收来自卫星的微波信号。放大对微弱信号进行放大。解调将微波信号转换为音频或视频信号。发送将音频或视频信号转换为微波信号。

增益与噪声温度增益增益是指天线将功率集中到特定方向的能力。增益越高，信号强度越高。噪声温度噪声温度是衡量接收系统中噪声水平的指标。噪声温度越低，信号质量越好。

频率复用技术频率复用同一频段在不同地点重复使用，提高频谱利用率。卫星通信不同卫星使用不同频率，避免干扰。蜂窝移动通信不同小区使用不同频率，降低干扰。

编码与调制编码将数字信息转换为适合无线传输的信号。调制将编码后的信号叠加到载波信号上。解调在接收端，将信号从载波信号中分离出来。解码将信号还原为原始的数字信息。

信道划分频分复用(FDM)将频谱划分为多个子频带，每个子频带用于一个独立的信道。时分复用(T