[基础知识]无线电波传播原理

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地波传播 一般来说，地波由三个部分组成：直接波，地面反射波和表面波，如图2—2所示。地波的场强取决于无线电频率，发射机功率，发射天线的特性，以及地面的电特性(电导率和介电常数)。用表面波传播甚低频和特低频，要比传播高频好得多。当使用大功率发射机和高效能天线，频率为2MHz时，地面波的传播距离可达大约500公里(300英里)，然而随着频率增高，其传播距离缩短。通常，最大距离为80公里<50英里)左右。常用移动设备用的地波的传播距离还要短些。 直接波部分 (1)直接波就是从发射天线直达接收天线的电波成分。在地面通信中，直接波的传播距离是有限的，就是从发射机到地平线之间的距离，加上地球曲面周围大气层对电波的折射增加的那L小段距离。这就是视线距离。这段距离可以通过增加发射天线或接收天线的高度(或者两者都增加)来加长。直接波也适用于星际通信 (2)直接波可用于空对地通信。但是多数短距离空对地通信都采用甚高频(vhf)或特高频)。 地面反射波部分 地面反射波部分，顾名思义，就是经过地面或海面反射才到达接收天线的那部分辐射波。经过地面的反射，近擦地波产生180。的相移。因为反射成份经过更长的时间才到达目的地，因而产生的相位位移比由反射引起的180。相移还大，最终结果是直接波减弱，其减弱量近似于反射波的强度。 表面波部分 (1)表面波主要受地球电导率和介电常数的影响。当发射天线和接收天线都接近地面时，地波的直接波部分和地面反射部分就趋于消失，合成场强主要就是地表面波的场强。表面波并不是局限于地表面，而是伸展到相当的高度，随高度的升高，场强逐渐减小。在地面上大约一个波长的高度或在海面上五至十个波长的高度处，地表面的强度则可忽略不计。 (2)部分表面波能量被地面吸收，这就衰减了表面波的强度。其衰减值决定于电波所经过的地表面的相对电导率。 传播表面波的最好地表面是海面。这种地形的电特性对表面波场强的衰减影响甚微，因此，海面传输具有相对稳定的特性。 (3)地球对于水平极化波具有短路效应，导致其电场严重衰减。然而，地球对垂直极化波的影响却小得多。因而，当用表面波来进行通信时，通常发射垂直极化波。无线电波在地球里传播比在空气中传播要慢些，这就导致波前的前向倾斜。这个前向倾斜意味着电波直接朝向地面。这就是天线稍高出地面便具有良好效能的原因。导电不良的地面会引起高损耗和更大倾斜。 2—4极化 a． 无线电波具有电(E)场和磁(H)场。电场和磁场互相垂直，并与传播方向成直角。水平极化波的电场与地面平行}垂直极化波的电场与地面垂直。图2—3表示出水平极化波和垂直极化波。 _Df"N b． 传播波的极化首先取决于发射天线的类型和结构。一般来说，垂直导体辐射垂直极花波，水平导体辐射水平极化波。诸如圆极化波和椭圆极化波之类的更复杂的波也可能产生。这些波在空中传播时，其幅值电压的方向依传输频率而旋转。这些复杂波由特种天线产生，但是当线极化波通过非均匀介质(如电离层)时，偶尔也可能形成这类复杂波。若利用人射波的极化作用，就可以提高接收天线的效率。然而，高频电波穿过电离层时，其极化作用会出现随机变化，故使发射天线和远处接收天线的极化作用相匹配并非十分必要。当然，如有可能，垂直极化天线和水平极化天线都应该校准。当由于传播路径的要求决定了只能用表面波传播时，收发天线保持同样的极化却是十分重要的。然而，垂直极化天线提传最有效的表面波覆盖范围。