第五章 微波传输基本理论VIP免费

第五章微波传输基本理论内容提要无线电波传播的方式及特性微波传输衰落及抗衰落技术微波传输系统及应用各种波段波的特性长波的穿射能力最强，电磁波靠地波传播，但其收发信天线的占用场地很大，常用于海上通信。中波比较稳定，主要用于广播。短波在传输过程中，碰到电离层会发生反射现象因而其传输距离很远，故短波常用于远距离通信或广播。但极易受电离层变化的影响，信号会时强时弱。超短波的传输特性同光波一样，是沿直线传播的，要求通信双方之间（两微波站之间）没有阻挡物，信号方能传输到对方。微波传输特性也和光波一样，只能沿直线传播即视距传播，绕射能力弱，且在传播中遇到不均匀的介质时，将产生折射和反射。5.1无线电波传播的方式及特性5.1.1电波传播所涉及到的地球大气层电波传播会涉及到地球大气层，地球上面的大气层的结构如图。对流层平流层电离层大气层的结构5.1.2无线电波在空间的传播模式电磁波在其横向平面中场值的大小和方向都不变，则称为均匀平面波。为简化起见，下面只讨论均匀平面波在自由空间中的传播情况。在无边界（开放）的无限空间中，电磁波的场结构只有横电磁波TEM。5．1．3无线电波传播的方式及特性无线电波由发射天线辐射到空间的各区域后，可依不同的路径到达接收天线处。5.1.3.1地表面波传播——地表波传播这是一种沿着地球表面传播的电磁波，简称地表波。主要用在中、长波波段(广播)。5.1.3.2对流层电波传播无线电波在低层大气层——对流层中的传播就称为对流层电波传播。按传播机制区分，又可分为：直射波传播、散射波传播和地面反射波传播。直射波电离层对流层天波散射波地波地反射波CTR图5-3无线电波传播的几种方式1.直射波传播当收、发天线架设高度较高时，电波从发射天线直射到接收天线的传播方式，亦可称为视距传播。一般用在超短波和微波波段，主要用于微波中继通信、甚高频和超高频广播、电视、雷达等业务。直射波传播是最主要的无线电波传播方式。2.散射波传播这种传播主要是由于电磁波投射到大气层（如对流层）中不均匀气团上时产生散射，特别适用于无法建立微波中继站的地区，例如海岛之间或需跨越湖泊、沙漠、雪山等的地区。3.地面反射波传播电波经地面反射后到达接收地点的传播方式。5.1.3.3电离层电波传播无线电波经电离层反射或散射后到达接收点的一种传播方式。依传播机制又可分为：电离层反射传播、电离层散射传播和流星电离余迹反（散）射传播。5.1.3.4外大气层及行星际空间电波传播5.1.3.5电波传播的特性电磁波的频段或波长不同，其传播方式和特点也不同,但有以下共同特性。1.电磁波在均匀媒质中沿直线传播在均匀媒质中，电磁波各射线的传播速度相同,传播方向不变.2.辐射能量的扩散与吸收——能量衰减当电磁波离开天线后，便向四面八方扩散，随着传播距离增加，空间的电磁场就越来越弱.假设发射天线置于自由空间（一个没有能够反射、折射、绕射、散射和吸收电磁波的无限大的真空中），若无方向性天线，辐射功率为PT瓦，则距离辐射源d米处的电场强度有效值为：上式表明，电场/磁场强度与传播距离成反比，当电波经一段路径传播后，增加能量仍然会受到衰减，这是由于辐射能量的扩散而引起的。)/(300mVdPET3.反射与折射当电波由一种媒质传播到另一种媒质时，在两种媒质的交界面上，传播方向会发生改变，产生反射和折射现象。并遵守光学的折射和反射定律。4.电波的干涉由同一电波源所产生的电磁波，经过不同的路径到达某接收点场强由不同路径的电波合成，这种现象叫做波的干涉，也称作多径效应。接收点的场强是由直射波和地面反射波合成的。5.绕射现象电波在传播过程中有一定的绕过障碍物的能力，这种现象称为绕射5.1.4传输媒质对电波传播的影响5.1.4.1传播损耗1．自由空间的传播损耗自由空间传播指天线周围为无限大真空时的电波传播，能量既不会被吸收，也不会产生反射和散射。此时的电波扩散损耗称自由空间传播损耗由电磁场理论可知，若无方向性（也称全向天线）天线的辐射功率为瓦时，则距辐射源d米处的电场强度和磁场强度有效值分别为：单位面积上的电波功率密度Ws为：Ws=PT/4πd2（W/m2...