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微波技術與天線第7章(編輯修改稿)

2026-06-16 06:12 本頁面

　

【文章內容簡介】射波 ?? ′dh1h2h1z第 7章電波傳播概論設 h1為發射天線高度 , h2為接收天線高度 , d為收、發天線間距 , E為接收點場強 , Eθ1為直射波 , Eθ2為反射波。根據上面的分析 , E=Eθ1+Eθ2 Eθ1=E 0 f(θ) re jkr?Eθ2=RE0f(θ′) re rjk??? 式中 , R為反射點處的反射系數 , R=|R|e jφ, f(θ)為天線方向函數。如果兩天線間距離 dh1, h2, 則有第 7章電波傳播概論 θ=θ′ FrefEaEjk r?? )(0 ??])([1 ??????? rrkjeRF式中，而 dhhdhhdhhrr 21212221 22)(2)( ???????將其代入式（ 7 2 7）得 )/( 2121 ????? dhhkjeRF當地面電導率為有限值時 , 若射線仰角很小 , 則有 RH≈RV≈1 第 7章電波傳播概論式中 , RH為水平極化波的反射系數。 RV垂直極化波的反射系數。對于視距通信電路來說 , 電波的射線仰角是很小的（通常小于 1176。） , 所以有 )2s i n(21 21/2 21 ??d hheF dhhjk ??? ? 由上式可得到下列結論 : ① 當工作波長和收、發天線間距不變時 , 接收點場強隨天線高度 h1和 h2的變化而在零值與最大值之間波動，如圖 7 6 所示。 ② 當工作波長 λ和兩天線高度 h1和 h2都不變時 , 接收點場強隨兩天線間距的增大而呈波動變化 , 間距減小，波動范圍減小，如圖 7 7所示。第 7章電波傳播概論圖 7 – 6 接收點場強隨天線高度的變化曲圖 7 –7 接收點場強隨間距 d的變化曲線第 7章電波傳播概論 ③ 當兩天線高度 h1和 h2和間距 d不變時 , 接收點場強隨工作波長 λ呈波動變化，如圖 7 8 所示。總之 , 在微波視距通信設計中 , 為使接收點場強穩定 , 希望反射波的成分愈小愈好。所以在通信信道路徑的設計和選擇時 , 要盡可能地利用起伏不平的地形或地物 , 使反射波場強削弱或改變反射波的傳播方向 , 使其不能到達接收點 , 以保證接收點場強穩定。第 7章電波傳播概論圖 7 – 8 接收點場強隨工作波長 λ的變化曲線 0 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 41 . 61 . 8210 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ? / m衰減因子 F第 7章電波傳播概論天波傳播通常是指自發射天線發出的電波在高空被電離層反射后到達接收點的傳播方式 , 有時也稱電離層電波傳播 , 主要用于中波和短波波段。 1. 電離層是地球高空大氣層的一部分 , 從離地面 60km的高度一直延伸到 1000 km的高空。由于電離層電子密度不是均勻分布的 , 因此 , 按電子密度隨高度的變化相應地分為 D, E, F1, F2四層 , 每一個區域的電子濃度都有一個最大值 , 如圖 7 9所示。電離層主要是太陽的紫外輻射形成的 , 因此其電子密度與日照密切相關 ——白天大 , 晚間小 , 而且晚間 D層消失。電離層電子密度又隨四季不同而發生變化。除此之外 , 太陽的騷動與黑子活動也對電離層電子密度產生很大影響。第 7章電波傳播概論圖 7 9 電離層電子密度的高度分布 1031041051065001000F2電子濃度 / ( 個數 / c m3 )高度 / kmF1DE第 7章電波傳播概論 2. 仿照電波在視距傳播中的介紹方法 , 可將電離層分成許多薄片層 , 每一薄片層的電子密度是均勻的 , 但彼此是不等的。根據經典電動力學可求得自由電子密度為 Ne的各向同性均勻媒質的相對介電常數為 2fN er ???其折射率為 2 ??? f Nn e式中 , f為電波的頻率。第 7章電波傳播概論當電波入射到空氣 —電離層界面時 , 由于電離層折射率小于空氣折射率 , 折射角大于入射角 , 射線要向下偏折。當電波進入電離層后 , 由于電子密度隨高度的增加而逐漸減小 , 因此各薄片層的折射率依次變小 , 電波將連續下折 , 直至到達某一高度處電波開始折回地面。可見 , 電離層對電波的反射實質上是電波在電離層中連續折射的結果。如圖 7 10, 在各薄片層間的界面上連續應用折射定律可得 n0 sinθ0=n1 sinθ1=…= ni sinθi 式中 , n0為空氣折射率 , n0=1,θ0為電波進入電離層時的入射角。設電波在第 i層處到達最高點 , 然后即開始折回地面 , 則將θi=90176。代入上式得第 7章電波傳播概論圖 7 –10 電離層對電波的連續折射 ?0?1

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