微波技術(shù)與天線第7章(參考版)
2025-05-15 06:12本頁(yè)面
【正文】 ③ 這種傳播方式的優(yōu)點(diǎn)是 : 容量大 , 可靠性高 , 保密性好 , 單跳跨距達(dá) 300~800 km, 一般用于無(wú)法建立微波中繼站的地區(qū) , 如用于海島之間或跨越湖泊 、 沙漠 、 雪山等地區(qū) 。 這種隨機(jī)多徑傳播現(xiàn)象 , 使信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的快衰落 。 通過(guò)上述分析 , 可以看出對(duì)流層散射傳播具有下列特點(diǎn) : 第 7章電波傳播概論 ① 由于散射波相當(dāng)微弱 , 即傳輸損耗很大 （ 包括自由空間傳輸損耗 、 散射損耗 、 大氣吸收損耗及來(lái)自天線方面的損耗 , 一般超過(guò) 200dB） , 因此對(duì)流層散射通信要采用大功率發(fā)射機(jī) 、 高靈敏度接收機(jī)和高增益天線 。 電磁波的這種無(wú)規(guī)則 、 無(wú)方向的輻射 , 即為散射 , 相應(yīng)的介質(zhì)團(tuán)稱為散射體 , 如圖 7 16 所示 。 當(dāng)超短波 、 短波投射到這些不均勻體時(shí) , 就在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流 , 成為一個(gè)二次輻射源 , 將入射的電磁能量向四面八方再輻射 。 5千米的區(qū)域 , 在太陽(yáng)的輻射下 ， 受熱的地面通過(guò)大氣的垂直對(duì)流作用 , 對(duì)流層升溫 。 現(xiàn)以對(duì)流層散射為例簡(jiǎn)單介紹不均勻媒質(zhì)的散射傳播的原理 。 電離層散射主要用于 30～ 100MHz頻段 , 對(duì)流層散射主要用于 100 MHz以上頻段 。 第 7章電波傳播概論 除了上述三種基本傳輸方式外 , 還有散射波傳播 。 根據(jù)橫磁波存在的各場(chǎng)分量 Ex1, Ez1, Hy1, 其電場(chǎng)分量在入射平面內(nèi) , 故稱為垂直極化波 。 應(yīng)該指出 , 地面波的傳播情況與電波的極化形式有很大關(guān)系 。但在某些場(chǎng)合 , 由于受到條件的限制 , 也可以采用低架水平天線接收 。 ② 地面波的波前傾斜現(xiàn)象在接收地面上的無(wú)線電波中具有實(shí)用意義 。 因此 , 地面波傳播主要用于長(zhǎng) 、 中波傳播 , 短波和米波小型電臺(tái)采用這種傳播方式工作時(shí) , 只能進(jìn)行幾千米或十幾千米的近距離通信 。 第 7章電波傳播概論 圖 7 – 14 理想導(dǎo)電地面的場(chǎng)結(jié)構(gòu) xEx 1Hy 1yz第 7章電波傳播概論 圖 7 – 15 非理想導(dǎo)電地面的場(chǎng)結(jié)構(gòu) ?Ex 1Ez 1xz第 7章電波傳播概論 從以上知識(shí)可以得到如下結(jié)論 : ① 垂直極化波沿非理想導(dǎo)電地面?zhèn)鞑r(shí) , 由于大地對(duì)電波能量的吸收作用 , 產(chǎn)生了沿傳播方向的電場(chǎng)縱向分量 Ez1, 因此可以用 Ez1的大小來(lái)說(shuō)明傳播損耗的情況 。 并沿地表面形成較小的電場(chǎng)水平分量 , 致使波前傾斜 , 并變?yōu)闄E圓極化波 , 如圖 7 15所示 。 設(shè)有一直立天線架設(shè)于地面之上 , 輻射的垂直極化波沿地面?zhèn)鞑r(shí) , 若大地是理想導(dǎo)體 , 則接收天線接收到的仍是垂直極化波 （ 圖 7 14） 。 第 7章電波傳播概論 地 面 波 傳 無(wú)線電波沿地球表面?zhèn)鞑サ膫鞑シ绞椒Q為地面波傳播 , 當(dāng)天線低架于地面 , 且最大輻射方向沿地面時(shí) , 這時(shí)主要是地面波傳播 。 ⑤ 由于天波傳播是靠高空電離層的反射 , 因而受地面的吸收及障礙物的影響較小 , 也就是說(shuō)這種傳播方式的傳輸損耗較小 , 因此能以較小功率進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信 。 ④ 電離層所能反射的頻率范圍是有限的 , 一般是短波范圍 。 因此 , 對(duì)傳輸信號(hào)的帶寬有很大限制 , 特別是對(duì)于數(shù)字通信來(lái)說(shuō) , 為了保證通信質(zhì)量 , 在接收時(shí)必須采用相應(yīng)的抗多徑措施 。 但為了避免換頻的次數(shù)太多 , 通常一日之內(nèi)使用兩個(gè) （ 日頻和夜頻 ） 或三個(gè)頻率 。 同樣的電離層狀況 , 通信距離近的 , 最高可用頻率低 , 通信距離遠(yuǎn)的 , 最高可用頻率高 。 因此 ， 通信頻率必須選擇在最佳頻率附近 。 總之 , 天波通信具有以下特點(diǎn) : 第 7章電波傳播概論 ① 頻率的選擇很重要 , 頻率太高 , 電波穿透電離層射向太空 。 然而當(dāng)工作頻率過(guò)高時(shí) , 電波需到達(dá)電子密度很大的地方才能被 “ 反射 ” 回來(lái) , 這就大大增長(zhǎng)了電波的電離層中的傳播距離 , 隨之也增大了電離層對(duì)電波的衰減 。 （ 4） 最佳工作頻率 fopt 電離層中自由電子的運(yùn)動(dòng)將耗散電波的能量 , 使電波發(fā)生衰減 , 但電離層對(duì)電波的吸收主要是 D層和 E層 。 電離層的電子密度隨氣候不時(shí)發(fā)生起伏 , 引起各射線路徑也不時(shí)變化 , 這樣 , 各射線間的波程差也不斷變化 , 從而使接收點(diǎn)的合成場(chǎng)的大小發(fā)生波動(dòng) , 這種由多徑傳輸引起的接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的起伏變化稱為多徑效應(yīng) 。 由于入射角 θ0＜ θ0min的電波不能被電離層 “ 反射 ” 回來(lái) , 使得以發(fā)射天線為中心的 、 一定半徑的區(qū)域內(nèi)就不可能有天波到達(dá) , 從而形成了天波的靜區(qū) 。 （ 2） 由式 （ 7 3 4） 可得電離層能把頻率為 f(Hz)的電波 “ 反射 ”回來(lái)的最小入射角 θ0 min為 第 7章電波傳播概論 圖 7 – 11 θ0 一定而頻率不同時(shí)的射線 ?0f1f2f3＞ fm axf3＞ f2＞ f1第 7章電波傳播概論 2m a xm i n0 rc s i nfN??? 這就是說(shuō) ， 當(dāng)電波頻率一定時(shí) , 射線對(duì)電離層的入射角 θ0越小 , 電波需要到達(dá)電子濃度較高的地方才能被反射回來(lái) , 且通信距離越近 ， 如圖 7 12 的曲線 “ 1”、
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