电波传输课程学习.pptx

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1、会计学1电波电波(din b)传输传输第一页，共97页。无线电波传播无线电波传播无线电波传播无线电波传播(chunb)(chunb)(chunb)(chunb)的途径及其特点的途径及其特点的途径及其特点的途径及其特点 1 1、地面、地面(dmin)(dmin)波传播波传播 2 2、空间波传播、空间波传播 3 3、散射传播、散射传播 4 4、天波传播、天波传播返回(fnhu)目录第1页/共97页第二页，共97页。第2页/共97页第三页，共97页。1 1 1 1、地面、地面、地面、地面(dmin)(dmin)(dmin)(dmin)波传播波传播波传播波传播n n地地面面波波传传播播（又又叫叫表表面

2、面波波传传播播）是是指指电电磁磁波波沿沿地地球球表表面面的的绕绕射射传传播播。由由于于地地面面对对电电磁磁波波有有吸吸收收作作用用，所所以以地地面面波波的的强强度度随随距距离离(jl)(jl)的的增增加加而而逐逐渐渐降降低低，降降低低的的程程度与地面波的频率及地面结构有关。度与地面波的频率及地面结构有关。返回(fnhu)第3页/共97页第四页，共97页。2 2、空间波传播、空间波传播空间波传播是指发射的电磁波，经空间以直线的方式直接到达接收点，以空间波传播是指发射的电磁波，经空间以直线的方式直接到达接收点，以及经地表面反射后到达接收点的传播方式。这种空间波的传播，由于及经地表面反射后到达接收点

3、的传播方式。这种空间波的传播，由于受地球曲率半径的影响，传播距离较近，一般仅数十公里，基本与视受地球曲率半径的影响，传播距离较近，一般仅数十公里，基本与视线范围相同线范围相同(xin tn)(xin tn)（视距传播），因而天线架得越高，通信距（视距传播），因而天线架得越高，通信距离就越远。离就越远。返回(fnhu)第4页/共97页第五页，共97页。3、散射传播由 于 对 流 层（距 地 面(dmin)12-13km的大气层）中大气的温度、压力和湿度是随高度变化而变化的，使大气层介电常数也随高度发生变化。当频率60-10000MHz的电磁波通过这些介电常数不均匀的大气层时就会产生散射，使无线电

4、波重新返回地面(dmin)，散射传播通信电路就是利用这种电波传播方式建立起来的。返回(fnhu)第5页/共97页第六页，共97页。4 4、天波、天波、天波、天波(tinb)(tinb)传播传播传播传播 天天 波波 传传 播播 指指 发发 射射(fsh)(fsh)的的电电磁磁波波被被距距地地面面70-80km70-80km以以上上的的“电电离离层层”反反射射到到达达接接收收地地点点的的传传播播方方式式。电电磁磁波波的的频频率率较较低低，电电离离层层对对其其吸吸收收较较强强，电电磁磁波波的的衰衰减减就就较较大大。当当电电磁磁波波频频率率很很高高时时，就就会会穿穿透透电电离离层层而而不不能能反反射射

5、。只只有有短短波波在在电电离离层层才才能能得得到到良良好好的的传传播播而而建建立立起起短短波电路。波电路。返回(fnhu)目录返回第6页/共97页第七页，共97页。第7页/共97页第八页，共97页。大气层概况大气层概况 在地球引力作用下，大量气体聚集在地球周围，形成数千公里的大气层。气在地球引力作用下，大量气体聚集在地球周围，形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开始依次根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层

6、（电离层）和外大气层。分为对流层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。接近地球表面接近地球表面101012Km12Km以内的一层大气，空气的移动是以上升气流和下降以内的一层大气，空气的移动是以上升气流和下降气流为主的对流运动，叫做气流为主的对流运动，叫做“对流层对流层”，是大气中最稠密的一层。大气层中的，是大气中最稠密的一层。大气层中的水气几乎都集中于此，风、雨、雷、电等天气现象都发生在对流层内。水气几乎都集中于此，风、雨、雷、电等天气现象都发生在对流层内。对流层上面，直到高于海平面对流层上面，直到高于海平面6060公里这一层，气流主要表现为水平方向运动，公里这一层，气流主要表现为水平方

7、向运动，对流现象减弱，这一大气层叫做对流现象减弱，这一大气层叫做“平流层平流层”，又称，又称“同温层同温层”。这里基本上没。这里基本上没有水气，晴朗无云，很少发生天气变化，适合于飞机航行。在有水气，晴朗无云，很少发生天气变化，适合于飞机航行。在20203030公里高处，公里高处，氧分子在紫外线作用下，形成臭氧层，像一道屏障保护着地球上的生物免受太氧分子在紫外线作用下，形成臭氧层，像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳阳(tiyng)(tiyng)高能粒子的袭击。高能粒子的袭击。第8页/共97页第九页，共97页。n n平流层以上，到离地球表面平流层以上，到离地球表面8585公里公里(n l)(n

8、l)，叫做，叫做“中间层中间层”，又称，又称“散逸散逸层层”。中间层以上，到离地球表面。中间层以上，到离地球表面10001000公里公里(n l)(n l)的区域，叫做的区域，叫做“热层热层”。热层的大气因受太阳辐射，温度较高。热层的大气因受太阳辐射，温度较高。“热层热层”又称电离层，是由自由电子、又称电离层，是由自由电子、正离子、负离子、中性分子和原子组成的等离子体。正离子、负离子、中性分子和原子组成的等离子体。n n热层顶以上是外大气层，大气已极其稀薄，延伸至距地球表面上万公里热层顶以上是外大气层，大气已极其稀薄，延伸至距地球表面上万公里(n l)(n l)处。这里的温度很高，可达数千度。

9、外大气层是由高空存在的带电处。这里的温度很高，可达数千度。外大气层是由高空存在的带电粒子组成的辐射带粒子组成的辐射带,也称为磁层。也称为磁层。第9页/共97页第十页，共97页。n n等离子：物质存在的状态呈现出固态、液态、气态三种形式。对于等离子：物质存在的状态呈现出固态、液态、气态三种形式。对于气态物质，温度升至几千度时，由于物质分子热运动加剧，相互间气态物质，温度升至几千度时，由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组成的混合物。我们把物质的这种存在状态互作用的正离

10、子和电子组成的混合物。我们把物质的这种存在状态称为物质的第四态，即等离子体。也可以称为物质的第四态，即等离子体。也可以(ky(ky)把等离子体定义为把等离子体定义为正离子和电子密度大致相等的电离气体。通常，等离子体中存在电正离子和电子密度大致相等的电离气体。通常，等离子体中存在电子、正离子和中性粒子等三种粒子。子、正离子和中性粒子等三种粒子。第10页/共97页第十一页，共97页。电离层电离层电离层电离层 1、电离层的结构 环绕地球外围的是一个大气层，其中距离地面70-1000KM左右，处于电离状态的高层大气区域就是电离层。这种中性大气被电离的主要来源是太阳的紫外线辐射、日冕的软X射线和从太阳表

11、面喷射出来的微粒流等。其中以太阳的紫外线辐射为最主要。电离层由围绕地球的几个导电层组成。来自太阳的辐射是这些导电层电离及其强弱变化的主要原因。太阳辐射增强使得各层的反射能力增加，以致能将电波反射再回到地面。但与此同时，对无线电发射(fsh)机发射(fsh)能量的衰减也变大了。由于太阳辐射是不规则的，所以各电离层也不是固定不变的，随一天中的时刻、季节和太阳黑子活跃性而有很大的变化，故发射(fsh)频率的传输可能性也相应的有所变化。第11页/共97页第十二页，共97页。电离层的结构电离层的结构电离层的结构电离层的结构(jigu)(jigu)第12页/共97页第十三页，共97页。电离层是如何电离层是

12、如何电离层是如何电离层是如何(rh)(rh)形成的呢？形成的呢？形成的呢？形成的呢？n n物质是由该物质的分子构成的，分子是由更小的物质微粒物质是由该物质的分子构成的，分子是由更小的物质微粒原子所组成。原子是原子所组成。原子是由原子核以及核外的电子所构成的。原子核由质子和中子组成。质子的数目总是由原子核以及核外的电子所构成的。原子核由质子和中子组成。质子的数目总是等于核外的电子数。中子不带电，质子和电子都是带电的粒子。质子带正电荷，等于核外的电子数。中子不带电，质子和电子都是带电的粒子。质子带正电荷，电子带负电荷。在同一原子中质子和电子所带的正、负电荷必定相等，就整个原电子带负电荷。在同一原子

13、中质子和电子所带的正、负电荷必定相等，就整个原子来说正负电荷的作用恰好抵消，所以物体平时不显示带电的现象。电子是围绕子来说正负电荷的作用恰好抵消，所以物体平时不显示带电的现象。电子是围绕原子核旋转的，联系比较原子核旋转的，联系比较(b(b jio)jio)松散，在外力的影响下，很容易挣脱原子核的松散，在外力的影响下，很容易挣脱原子核的束缚。失去电子，原子核带正电，电子带负电。束缚。失去电子，原子核带正电，电子带负电。第13页/共97页第十四页，共97页。n n由此我们知道，由于高空中性的气体分子或原子由此我们知道，由于高空中性的气体分子或原子(yunz)(yunz)及其它中及其它中性粒子从太阳

14、辐射的紫外线、性粒子从太阳辐射的紫外线、X X射线、高能带电微粒流及宇宙射线中射线、高能带电微粒流及宇宙射线中获得能量，气体原子获得能量，气体原子(yunz)(yunz)中原子中原子(yunz)(yunz)核周围的电子脱离束核周围的电子脱离束缚成为游离的负离子，失去电子的原子缚成为游离的负离子，失去电子的原子(yunz)(yunz)呈现正电荷，成为呈现正电荷，成为正离子，得到电子的原子正离子，得到电子的原子(yunz)(yunz)呈现负电荷，成为负离子，这样呈现负电荷，成为负离子，这样使原本呈中性的大气成为了具有导电性的电离层。使原本呈中性的大气成为了具有导电性的电离层。n n大气电离的程度以

15、电子密度大气电离的程度以电子密度N N（电子数（电子数/m3/m3）来衡量。电离层的电子）来衡量。电离层的电子密度随高度的分布如图所示。密度随高度的分布如图所示。第14页/共97页第十五页，共97页。n n电子密度的大小与气体密度及电子密度的大小与气体密度及电离能量有关。对每层气体而电离能量有关。对每层气体而言，气体密度是上疏下密，而言，气体密度是上疏下密，而太阳照射则上强下弱，因而被太阳照射则上强下弱，因而被电离出来电离出来(ch li)(ch li)的最大电的最大电子密度将出现在几个不同的高子密度将出现在几个不同的高度上，每一个最大值所在的范度上，每一个最大值所在的范围叫做一个层，由下而上

16、分别围叫做一个层，由下而上分别以以D D、E E、F1F1、F2F2等符号来表示。等符号来表示。n n从图中可看出，从图中可看出，D D、E E、F1F1和和F2F2层的电子密度随高度的增加而层的电子密度随高度的增加而增加。增加。n n在正常情况下，电离层就是由在正常情况下，电离层就是由D D层、层、E E层、层、F1F1层和层和F2F2层组成的。层组成的。第15页/共97页第十六页，共97页。n n由于电离层的电离源主要是太阳光中紫外线，因此，电离层的电子密度将随太由于电离层的电离源主要是太阳光中紫外线，因此，电离层的电子密度将随太阳辐射的强度而变化。电子引起阳辐射的强度而变化。电子引起(y

17、(y nqnq)大气层的导电性，但电子不断地和离大气层的导电性，但电子不断地和离子发生碰撞，互相中和（即复合）。子发生碰撞，互相中和（即复合）。n n电离强度增加，自由电子和离子数目都持续地增加。当太阳升到最高位置时达电离强度增加，自由电子和离子数目都持续地增加。当太阳升到最高位置时达到最大值。从日出到正午这段时间里，电离超过复合。此后随太阳的降落，电到最大值。从日出到正午这段时间里，电离超过复合。此后随太阳的降落，电离渐弱而复合增加，日落之后再次恢复到完全中性状态。上述过程在气体密度离渐弱而复合增加，日落之后再次恢复到完全中性状态。上述过程在气体密度较高的地方即低高度上发生的更快些，而在比较

18、大的高度上，白天电离快于复较高的地方即低高度上发生的更快些，而在比较大的高度上，白天电离快于复合而产生各个电离层，夜间虽然电离大大减少，但在比较大的高度上由于电离合而产生各个电离层，夜间虽然电离大大减少，但在比较大的高度上由于电离层的电子浓度低，电子与离子发生碰撞的机率减小，因此复合减慢，残余电离层的电子浓度低，电子与离子发生碰撞的机率减小，因此复合减慢，残余电离对短波的传输实际上的仍然起作用。对短波的传输实际上的仍然起作用。第16页/共97页第十七页，共97页。n n电离层对通过它的电波有折射、散射、反射和吸收的作用，人类借助于电离层对通过它的电波有折射、散射、反射和吸收的作用，人类借助于电

19、离层，实现远距离的无线电通信。但电离层反射电波的能力与电波的电离层，实现远距离的无线电通信。但电离层反射电波的能力与电波的频率和波长有密切关系，而电离层的电子密度是有一定限度的，因此所频率和波长有密切关系，而电离层的电子密度是有一定限度的，因此所能反射的电波是有一定频率范围的。电磁波的频率低，如中波和长波以能反射的电波是有一定频率范围的。电磁波的频率低，如中波和长波以下频段，电离层对其吸收较强，电磁波的衰减就较大下频段，电离层对其吸收较强，电磁波的衰减就较大(jio d)(jio d)；当电磁；当电磁波频率很高时，如超短波以上频段，电离层对其而言相当于是透明的，波频率很高时，如超短波以上频段，

20、电离层对其而言相当于是透明的，电磁波就会穿透电离层而不能反射。因此只有介于中波和超短波之间的电磁波就会穿透电离层而不能反射。因此只有介于中波和超短波之间的短波频段才能在电离层中得到良好的传播而建立起短波电路。短波频段才能在电离层中得到良好的传播而建立起短波电路。第17页/共97页第十八页，共97页。n nD D层：层：D D层的地面高度约层的地面高度约606090km90km，是电离层中的最低层，空气密度较大，是电离层中的最低层，空气密度较大，电离产生的电子平均几分钟就与其它粒子复合而消失。电离产生的电子平均几分钟就与其它粒子复合而消失。D D层在日出后出现，层在日出后出现，当太阳位置最高时其

21、电离达到最强，此后，随着复合越来越强，到了夜当太阳位置最高时其电离达到最强，此后，随着复合越来越强，到了夜间，没有了太阳的辐射，电子与其它粒子完全中和而使大气又恢复到中间，没有了太阳的辐射，电子与其它粒子完全中和而使大气又恢复到中性状态，性状态，D D层消失。层消失。D D层是各层电离层中电子浓度最低的，其浓度不足以层是各层电离层中电子浓度最低的，其浓度不足以反射短波。短波可以穿透反射短波。短波可以穿透D D层，但会有严重的衰减，这种衰减比相邻的层，但会有严重的衰减，这种衰减比相邻的E E层和层和F F层要大得多。因此，为使短波良好地传播，确保良好的接收效果，层要大得多。因此，为使短波良好地传

22、播，确保良好的接收效果，日间存在的日间存在的D D层是确定电波达到的范围层是确定电波达到的范围(fnwi)(fnwi)、发射功率和天线增益时、发射功率和天线增益时必不可少的因素。必不可少的因素。n nD D层是一个损耗层，不仅会造成短波的严重衰减，对中波也会产生强烈的层是一个损耗层，不仅会造成短波的严重衰减，对中波也会产生强烈的吸收。白天由于吸收。白天由于D D层的存在，中波的天波能量几乎完全被吸收而无法建立层的存在，中波的天波能量几乎完全被吸收而无法建立传播电路。传播电路。第18页/共97页第十九页，共97页。n nE E层：层：E E层的最大电离出现在地面高度为层的最大电离出现在地面高度为

23、110km110km处，和处，和D D层一样，电离也是从日层一样，电离也是从日出时开始到中午前后达到最大，此后该层逐渐衰变，日落之后只有很小的浓出时开始到中午前后达到最大，此后该层逐渐衰变，日落之后只有很小的浓度。度。E E层的电子浓度小于层的电子浓度小于F F层，大于层，大于D D层，不能有效和稳定地反射频率高的短层，不能有效和稳定地反射频率高的短波频率，但在夜间可以比较稳定地反射频率较低的中波频率，是中波天波的波频率，但在夜间可以比较稳定地反射频率较低的中波频率，是中波天波的主要反射层。主要反射层。n n 从日出开始到中午前后从日出开始到中午前后E E层电离密度较大，可反射层电离密度较大，

24、可反射1.5MHZ1.5MHZ以上的频率。以上的频率。n nESES层：又称杂散层：又称杂散E E层，约位于层，约位于120km120km的地面高度上。它只是偶然发生的，是一的地面高度上。它只是偶然发生的，是一种异常电离现象，其结构有不同形状，有时呈圆盘种异常电离现象，其结构有不同形状，有时呈圆盘(yun pn)(yun pn)状，有时很状，有时很不规则。因电子浓度很高，能反射远大于短波波段的频率，有时能反射不规则。因电子浓度很高，能反射远大于短波波段的频率，有时能反射505080MHz 80MHz 的电波。的电波。第19页/共97页第二十页，共97页。n nF F层：层：F F层对短波传输来

25、说是很重要的，因为层对短波传输来说是很重要的，因为F F层很高，能使电波跨越很远层很高，能使电波跨越很远的距离。的距离。F F层的低层和高层之间变化性质有所不同，因而又分为层的低层和高层之间变化性质有所不同，因而又分为F1F1和和F2F2两两层，但在两层之间，电子浓度层，但在两层之间，电子浓度(nngd)(nngd)的垂直分布并无明显的分层。的垂直分布并无明显的分层。n nF F层的第一部分是层的第一部分是F1F1层，地面高度为层，地面高度为170170至至220km220km。F1F1层只在白天存在，夜层只在白天存在，夜间间F1F1与与F2F2合二为一。合二为一。n nF2F2层位于地面高度

26、层位于地面高度225225至至450km450km上。该层的高度与一天中的时刻和季节有上。该层的高度与一天中的时刻和季节有关。同样在日间，冬季高度最低，夏季高度最高。关。同样在日间，冬季高度最低，夏季高度最高。F2F2层在日落之后不完层在日落之后不完全消失，残余电离存在的原因在于电子浓度全消失，残余电离存在的原因在于电子浓度(nngd)(nngd)低，故此复合减慢，低，故此复合减慢，以及黑暗之后数小时仍然有粒子辐射。夜间，残余电离仍允许传输短波以及黑暗之后数小时仍然有粒子辐射。夜间，残余电离仍允许传输短波频段，但能够传输的频率比日间可用频率要低许多。对可用工作频率来频段，但能够传输的频率比日间

27、可用频率要低许多。对可用工作频率来说，各层的电子浓度说，各层的电子浓度(nngd)(nngd)是至关重要要的，较高的工作频率要电子是至关重要要的，较高的工作频率要电子浓度浓度(nngd)(nngd)高的电离层来反射，如果电离层的浓度高的电离层来反射，如果电离层的浓度(nngd)(nngd)比较低，比较低，同样的频率就穿透了。同样的频率就穿透了。第20页/共97页第二十一页，共97页。2.电离层对电波电离层对电波(din b)传播的影响传播的影响 电离层对电波的能量有吸收电离层对电波的能量有吸收(xshu)(xshu)作用作用 电离层对电波能量的吸收电离层对电波能量的吸收(xshu)(xshu)

28、与电子浓度和中性分子密度有关与电子浓度和中性分子密度有关 电离层对电波能量的吸收电离层对电波能量的吸收(xshu)(xshu)与其频率的高低有关与其频率的高低有关第21页/共97页第二十二页，共97页。电离层对电波的能量有吸收电离层对电波的能量有吸收电离层对电波的能量有吸收电离层对电波的能量有吸收(xshu)(xshu)(xshu)(xshu)作用作用作用作用 无线电波(wxin dinb)在电离层传播过程中将引起衰减。衰减的主要机制是电离层中的自由电子受电波力作用而产生振荡，电子与重粒子发生碰撞时电子取自电波的能量发生迁移。以后，在场力作用下开始新一轮振荡。这种不断反复的过程使电波能量受到吸

29、收衰减，这种现象称为电离层的吸收。返回(fnhu)第22页/共97页第二十三页，共97页。电离层对电波电离层对电波电离层对电波电离层对电波(din b)(din b)(din b)(din b)能量的吸收与电子浓度和中性分子密度有关能量的吸收与电子浓度和中性分子密度有关能量的吸收与电子浓度和中性分子密度有关能量的吸收与电子浓度和中性分子密度有关 电离层电离密度电离层电离密度(md)(md)大时，单位体积大时，单位体积内的自由电子的数目就多，其它粒子的内的自由电子的数目就多，其它粒子的密度密度(md)(md)也大，则自由电子和其它粒子也大，则自由电子和其它粒子碰撞的机会就多，吸收就大，反之，吸碰

30、撞的机会就多，吸收就大，反之，吸收就小。收就小。返回(fnhu)第23页/共97页第二十四页，共97页。电离层对电波能量的吸收电离层对电波能量的吸收电离层对电波能量的吸收电离层对电波能量的吸收(xshu)(xshu)(xshu)(xshu)与其频率的高低有关与其频率的高低有关与其频率的高低有关与其频率的高低有关 频率低（波长长），自由电子受电波的作用时间长（周期长），这些自由电子与中性分子(fnz)或正离子的碰撞机会就多，所以损耗大，反之，频率高则损耗小。返回(fnhu)第24页/共97页第二十五页，共97页。3.无线电波无线电波(wxin dinb)在电离层中的折在电离层中的折射与反射射与反

31、射 无线电波在电离层中的折射系数(xsh)如下式表示：式中，N的单位是自由电子数/m3；f的单位是Hz。第25页/共97页第二十六页，共97页。电磁波在电离层中的折射(zhsh)第26页/共97页第二十七页，共97页。根据全反射条件根据全反射条件根据全反射条件根据全反射条件(tiojin)(tiojin)，当电磁波，当电磁波，当电磁波，当电磁波频率频率频率频率f f、入射角、入射角、入射角、入射角00和电磁波反射点的电子密和电磁波反射点的电子密和电磁波反射点的电子密和电磁波反射点的电子密度度度度N N之间满足下式之间满足下式之间满足下式之间满足下式F2=81N/Cos2 0F2=81N/Cos

32、2 0时，电时，电时，电时，电磁波才能由该点反射回来。如图所示。磁波才能由该点反射回来。如图所示。磁波才能由该点反射回来。如图所示。磁波才能由该点反射回来。如图所示。第27页/共97页第二十八页，共97页。4.4.4.4.几个特定几个特定几个特定几个特定(tdng)(tdng)(tdng)(tdng)频率频率频率频率 n n 欲建立可靠的短波通信，在短波频段(pn dun)内任意选择一个频率是不行的，在给定距离和方向的路径上，在一定时间内，短波通信只能应用一个有限的频带，即最高可用频率（MUF）和 最 低 可 用 频 率（LUF）两者之间的频带。n n临界频率n n 电波垂直向上发射时，电离层

33、能反射回来的最大频率。第28页/共97页第二十九页，共97页。n n最高可用频率最高可用频率MUF MUF n n 在在确确定定时时间间，收收发发两两端端之之间间仅仅计计及及电电波波靠靠电电离离层层折折射射反反射射传传播播的的最最高高频频率率，超超过过此此频频率率时时，电电波波将将穿穿透透电电离离层层而而不不返返回回地地面面，此此时时的的电电波波频频率率叫叫基基本本最最高高可可用用频频率率，即即基基本本MUFMUF，靠靠E E层层传传播播的的最最高高频率称为频率称为E E层基本层基本MUFMUF，靠，靠F F层传播的最高频率称为层传播的最高频率称为F F层基本层基本MUFMUF。n n 最最高

34、高可可用用频频率率与与电电离离层层的的电电子子密密度度及及电电波波入入射射角角有有关关。电电子子密密度度越越大大，fumefume值值越越高高。而而电电子子密密度度随随年年份份、季季节节、昼昼夜夜、地地点点等等因因素素而而变变化化，所所以以fumefume也也随随这这些些因因素素变变化化。其其次次，对对于于一一定定(ydng)(ydng)的的电电离离层层高高度度，通通信信距距离离越越远远，fumefume就就越越高高。这这是是因因为为通通信信距距离离越越远，其电波入射角远，其电波入射角00就越大。就越大。第29页/共97页第三十页，共97页。n n最低可用频率最低可用频率LUFLUFn n 一

35、一定定发发射射类类型型的的业业务务，要要求求一一定定的的信信号号强强度度与与噪噪声声强强度度之之比比。如如果果到到达达接接收收点点的的信信噪噪比比低低于于业业务务要要求求，则则接接收收到到的的信信号号成成为为无无用用信信号号。为为了了改改善善信信号号质质量量，就就需需增增大大接接收收场场强强，而而提提高高工工作作频频率率是是减减少少路路径径电电离离层层吸吸收收损损耗耗、增增大大接接收收场场强强的的一一种种有有效效方方法法之之一一。反反之之，工工作作频频率率越越低低，电电离离层层吸吸收收损损耗耗越越大大，因因此此工工作作频频率率存存在在一一个个最最低低的的限限界界，也也就就是是说说短短波波通通信

36、信(tng(tng xn)xn)中中存存在在着着一一个个最最低低可可用用频频率率LUFLUF。在在给给定定时时间间和和特特定定工工作作条条件件下下，某某频频率率信信号号经经电电离离层层传传播播到到接接收收点点处处的的信信噪噪比比等等于于最最低所需信噪比时，该频率即为最低可用频率。低所需信噪比时，该频率即为最低可用频率。第30页/共97页第三十一页，共97页。n n最佳工作频率最佳工作频率n n工工作作频频率率选选择择的的是是否否(sh(sh fu)fu)合合适适，直直接接影影响响到到短短波波通通信信的的质质量量。若若频频率率选选的的太太高高，电电离离层层的的吸吸收收虽虽然然小小，但但由由于于电

37、电离离层层的的不不稳稳定定性性，电电波波容容易易穿穿透透电电离离层层；若若频频率率选选的的太太低低，虽虽然然能能被被电电离离层层反反射射，但但一一方方面面电电波波将将受受到到电电离离层层的的强强烈烈吸吸收收，另另一一方方面面短短波波波波段段的的噪噪声声随随着着频频率率的的降降低低而而增增强强，结结果果使使信信噪噪比比变变坏坏。因因此此，在在保保证证电电波波可可以以反反射射回回来来的的条条件件下下，尽尽量量把把频频率率选选得得高高一一些些，习习惯惯上上选选择择工工作作频频率率为为最最高高可可用用频频率率的的85%85%，这这个个频频率率称称为为最最佳佳工工作作频频率率，用用fOWFfOWF表示，

38、即表示，即n nfOWF=85%fMUFfOWF=85%fMUF返回(fnhu)第31页/共97页第三十二页，共97页。短波短波短波短波(dunb)(dunb)(dunb)(dunb)传播传播传播传播 1、短波传播与传播模式 短波传播的基本形式有两种：一种为沿地球表面传播，称为(chn wi)地波传播，适用的频段为短波的低频端。由于短波波长较短，绕射能力差，沿地面传播的衰减较大，所以传播距离较近，在几十公里到上百公里之间；另一种是电波经电离层反射回地面接收点的传播，称为(chn wi)天波传播，天波传播可以实现远距离的通信，比地波传播的用途广泛的多。第32页/共97页第三十三页，共97页。短波

39、天波的传播模式通常指短波传播短波天波的传播模式通常指短波传播的路径。短波的天波波束是较宽的，发的路径。短波的天波波束是较宽的，发射的电波波束具有一定的张角，同时天射的电波波束具有一定的张角，同时天空中存在多层的电离层，所以电波的多空中存在多层的电离层，所以电波的多条射线可能在不同的高度被反射而到达条射线可能在不同的高度被反射而到达同一接收点。电波从电离层反射，当仰同一接收点。电波从电离层反射，当仰角为零时角为零时(ln(ln sh)sh)，可达到最远的传播，可达到最远的传播距离。若从较低的距离。若从较低的E E层反射，设其有效层反射，设其有效高度为高度为110km110km，E E层一次反射（

40、一跳）的层一次反射（一跳）的最远距离为最远距离为2000km2000km，若从较高的，若从较高的F2F2层反层反射，设其有效高度为射，设其有效高度为320km320km，则反射的，则反射的一跳最远距离为一跳最远距离为4000km4000km。不同的通信距。不同的通信距离可能有不同的传播模式，而相同的通离可能有不同的传播模式，而相同的通信距离也可能存在多种传播模式信距离也可能存在多种传播模式 。第33页/共97页第三十四页，共97页。第34页/共97页第三十五页，共97页。各种通信各种通信各种通信各种通信(tng xn)(tng xn)(tng xn)(tng xn)距离可能存在的传播模式距离可

41、能存在的传播模式距离可能存在的传播模式距离可能存在的传播模式 1E，1F，2E2F等代表(dibio)E层一跳、F层一跳、E层二跳F层二跳模式 第35页/共97页第三十六页，共97页。杜巴杜巴杜巴杜巴(DHA)(DHA)(DHA)(DHA)发射点覆盖图发射点覆盖图发射点覆盖图发射点覆盖图 RFA RFA RFA RFA维语维语维语维语 09:00-10:00 11945KHz 09:00-10:00 11945KHz 09:00-10:00 11945KHz 09:00-10:00 11945KHz 功率：功率：功率：功率：500KW 500KW 500KW 500KW 主向：主向：主向：主向

42、：50505050度度度度 天线天线天线天线(tinxin)(tinxin)(tinxin)(tinxin)程式：程式：程式：程式：AHR(S)4/4/1.0AHR(S)4/4/1.0AHR(S)4/4/1.0AHR(S)4/4/1.0第36页/共97页第三十七页，共97页。立陶宛立陶宛立陶宛立陶宛(SIT)(SIT)(SIT)(SIT)发射点覆盖图发射点覆盖图发射点覆盖图发射点覆盖图 RFA RFA RFA RFA维语维语维语维语 09:00-10:00 9490KHz 09:00-10:00 9490KHz 09:00-10:00 9490KHz 09:00-10:00 9490KHz功率

43、：功率：功率：功率：100KW100KW100KW100KW主向：主向：主向：主向：79797979度度度度 天线天线天线天线(tinxin)(tinxin)(tinxin)(tinxin)程式：程式：程式：程式：AHR(S)4/4/0.5AHR(S)4/4/0.5AHR(S)4/4/0.5AHR(S)4/4/0.5第37页/共97页第三十八页，共97页。第38页/共97页第三十九页，共97页。第39页/共97页第四十页，共97页。n n在实际的无线电远距离通信中，多次反射模式不是在实际的无线电远距离通信中，多次反射模式不是(b shi)(b shi)唯一的方式。当唯一的方式。当电波频率比电波

44、频率比F2F2层的临界频率低，电波总被反射；若频率比最高反射频率高，层的临界频率低，电波总被反射；若频率比最高反射频率高，则波穿透。在临界频率和最高反射频率之间选定一频率，改变电波离开发射则波穿透。在临界频率和最高反射频率之间选定一频率，改变电波离开发射天线时的入射角，可实现电波在电离层中的滑行传播，即短波传播在某特定天线时的入射角，可实现电波在电离层中的滑行传播，即短波传播在某特定条件下，存在不经电离层多跳传播而通过滑行传播，可达到超远距离进行通条件下，存在不经电离层多跳传播而通过滑行传播，可达到超远距离进行通信联络的目的，有可能实现离地面站很远的，在电离层极大密度以上或以下信联络的目的，有

45、可能实现离地面站很远的，在电离层极大密度以上或以下的卫星与地面站之间的通信，其意义是很大的。的卫星与地面站之间的通信，其意义是很大的。第40页/共97页第四十一页，共97页。2 2 2 2、短波、短波、短波、短波(dunb)(dunb)(dunb)(dunb)传播中的寂静区和回波现象传播中的寂静区和回波现象传播中的寂静区和回波现象传播中的寂静区和回波现象 n n寂寂静静区区：围围绕绕着着发发射射机机有有一一个个收收不不到到它它的的信信号号的的区区域域。在在这这个个区区域域里里，因因短短波波频频率率高高，地地波波衰衰减减很很快快而而传传输输(chun(chun sh)sh)不不到到，天天波波又又

46、因因距距离离太太近近反反射射不不到到，这这个个收收不不到到信信号号的的区区域域称为寂静区。称为寂静区。第41页/共97页第四十二页，共97页。n n寂静区的的范围大致位于距离发射机寂静区的的范围大致位于距离发射机100100至至300KM300KM之间，当接收地点位于这个范之间，当接收地点位于这个范围内时，将接收不到电台信号。而围内时，将接收不到电台信号。而300300至至500KM500KM之间甚至更远一些的距离，天波之间甚至更远一些的距离，天波信号虽然能够反射下来，但由于电离层的随机变化，信号是很不稳定的，不能信号虽然能够反射下来，但由于电离层的随机变化，信号是很不稳定的，不能作为发射机的

47、服务区。如全向发射的频率的服务区范围为作为发射机的服务区。如全向发射的频率的服务区范围为500500至至1000KM1000KM，小于，小于500KM500KM的范围是它的地波区、寂静区和信号不稳定区域，不是它的服务区。而对的范围是它的地波区、寂静区和信号不稳定区域，不是它的服务区。而对中远距离广播的定向发射的频率，由于发射仰角比全向发射频率的小，一次反中远距离广播的定向发射的频率，由于发射仰角比全向发射频率的小，一次反射的跨度射的跨度(kud)(kud)更大，因而它的寂静区和信号不稳定区域更大。更大，因而它的寂静区和信号不稳定区域更大。第42页/共97页第四十三页，共97页。n n回波：当电

48、波传播条件适当，发射信号较强时，无线电波经电离层回波：当电波传播条件适当，发射信号较强时，无线电波经电离层反射，环绕地球一周以上再到达接收点。回波分正向回波和反向回反射，环绕地球一周以上再到达接收点。回波分正向回波和反向回波，正向回波即环球回波；反向回波即电波不是围绕地球走过整个波，正向回波即环球回波；反向回波即电波不是围绕地球走过整个一圈，而只是在相反一圈，而只是在相反(xingfn)(xingfn)方向走过地球的一部分再到达接收方向走过地球的一部分再到达接收点。当出现回波现象时，听到的节目声前后有两个相同的声音，一点。当出现回波现象时，听到的节目声前后有两个相同的声音，一强一弱，类似山谷中

49、的回声，也称重音效应。强一弱，类似山谷中的回声，也称重音效应。n n回波现象大多出现在日出、日落之际，频率越高越明显，回波现象大多出现在日出、日落之际，频率越高越明显，17MHz17MHz以以上频段出现的较多。上频段出现的较多。第43页/共97页第四十四页，共97页。3 3 3 3、衰落、衰落、衰落、衰落(shuilu)(shuilu)(shuilu)(shuilu)效应效应效应效应n n在短波电离层传播过程中，由于多径波的干涉、电离层的变化等原因，使远处在短波电离层传播过程中，由于多径波的干涉、电离层的变化等原因，使远处接收点的信号场强呈现不规则的变化。这种信号电平的随机起伏变化就是信号接收

50、点的信号场强呈现不规则的变化。这种信号电平的随机起伏变化就是信号的衰落。信号衰落是天波传播不可避免的现象，只是的衰落。信号衰落是天波传播不可避免的现象，只是(zh(zh sh)sh)衰落幅度的大小衰落幅度的大小和周期的长短不同。强衰落时信号强度的变化可达几十倍到几百倍。衰落周期和周期的长短不同。强衰落时信号强度的变化可达几十倍到几百倍。衰落周期是指信号起伏变化时相邻的两个最大值或两个最小值的间隔时间。周期短的称是指信号起伏变化时相邻的两个最大值或两个最小值的间隔时间。周期短的称快衰弱，周期长的称慢衰落。快衰弱，周期长的称慢衰落。第44页/共97页第四十五页，共97页。第45页/共97页第四十六