电波传播理论徐立勤db10.ppt

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1、,10-1,电波传播理论,第10章自由空间与地反射理论传播模型,基本要求：1.掌握自由空间传播模型的基本概念；2.掌握地面反射，特别是光滑平坦地面对无线电波传播的影响；3.了解地面反射的几何参数；4.了解计及平坦地面反射影响时基本传输损耗的几种预测模型。,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,撇轩烦徒尹拼俯目昭帚鞍氯狼蛤搏票葬佛针窒拖欢谱贫波幼喜乔唐砰最规电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-2,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,10.1 自由空间传播模型,当电波传播路径远离地面、地物并且大气对电波传播的影响也可以忽略时，可以近似地认为无线电

2、波的传播是自由空间传播，此时传播预测可以采用自由空间传播模型。在其他复杂传播条件下，自由空间传播模型虽然已不再适用但可作为一个参考标准。是否可以忽略大气对电波传播的影响，与电波的频率有极大的关系。例如，在短波、超短波频段，对流层大气的气体分子对电波能量的吸收以及降雨对电波的衰减是可以忽略不计的，而在微波和毫米波频段就不能忽略这些传播效应；再比如，微波可以直接穿透电离层不受其影响，而短波则不能，投射到电离层的短波信号会被电离层反射、吸收、衰减后返回地面。是否可以忽略地面、地物对电波传播的影响，也与频率有关，这个问题实质上是电波传播的通道问题。,琅加舆慨磐中臃翌尹悬庚句畴涤撼捏褂寻孩狡绥笨龚奈陪寓

3、埠娜柏联篷恿电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-3,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,自由空间基本传输损耗的几个重要公式：自由空间模型可应用于任何频率。工程实践中，在HF、VHF、UHF频段，频率通常以MHz为单位，此时宜使用 式（10.3）计算自由空间传输损耗；但是，对于微波和毫米波频段，使用式（10.4）是比较方便的，通常在微波和毫米波频段习惯使用GHz作为频率的单位。,（10.1）,（10.2）,（10.3）,（10.4）,吱毫棱骑善煌榨芒狠霸幌悬捌夺贫绎意井斜差旦具抓名词洋牙餐杭健企呵电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤

4、）db10,10-4,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,自由空间的接收电平：自由空间接收电平；发射功率；发射天线增益；接收天线增益；发射端馈线损耗（含插入损耗）；接收端馈线损耗（含插入损耗）。自由空间基本传输损耗 相对于各向同性天线的增益,（10.5）,潘雀肆藩潜莱诞做圆乾魁紫婶乙学缓宣翟炼鸿规监阵浆寄趁划坝漏褥锣貉电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-5,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,10.2 地面反射理论传播模型,在工程实践中，考虑地反射对电波传播的影响，需要计算以下参数：反射点离发射站的水平距离，反射点离接收站的水

5、平距离；入射线和地反射线的起始点和终结点的空间座标；反射区的大小，即反射区费涅尔椭圆的长轴和短轴；地面反射系数以及地面反射损耗等。,原堪吧拟灶舆司晴喷柑昨粥召沉韧恢码坞帽大遗峦郝耶尿轰蚂琵躲盖颈呈电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-6,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,10.2.1 反射点离发射站和接收站的水平距离,地面反射点F到发射端T和接收端R的距离公式中各有关参数的定义说明参见教材。,（10.6）,（10.7）,啪肤烹耗衫蓉孪镭往焰钢催宏呻肘泥弧争尔倾润抄根胚慧嗜铰跟秆砷短励电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,

6、10-7,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,10.2.2 入射线和地反射线的作图,发射点T、接收点R和地面反射点F在直角坐标系中的坐标 在等效地球的地形剖面上，连接T与R点的直线就是直接射线，连接T与F点的直线就是入射线，连接F和R点的直线即是地面的反射线。,躯恿什吮燕惮杯迢叛扦剂仿观嘶乐辞轮珊撰乞壤净蛛仕设按菲贩我触闷魏电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-8,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,10.2.3 地面反射区的第一费涅尔椭圆,地面反射的费涅尔区以发射源的镜像和接收点为焦点的费涅尔椭球与地面反射的等效平面相交在地面

7、上截取的部分地面（椭圆面）。地面反射区的第一费涅尔椭圆以发射源的镜像和接收点为焦点的第一费涅尔椭圆与地面反射的等效平面相交在地面上截取的椭圆面。,讲荔府煎簧喧慑潮窜嚼喇滤浚驮碉喝缝惦吓数灸挚艰遍悯捉厂俺帖貌胯撬电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-9,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,地面反射区的第一费涅尔椭圆中心离发射端的距离 以及椭圆的长轴 和短轴,（10.18）,卿仕氖匀咒例昨渴辗赊契抚颗猛把慷篇谈档执屹刮壮候颠撤潍提淖搏稚朗电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-10,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射

8、理论传播模型,地面反射区的第一费涅尔椭圆代表地面反射的有效作用区域，该区域的地面特性直接决定地面反射波的强弱程度。如果该区域落在粗糙的地面，如山区或森林地区，则地面镜发射分量就很弱，主要是非相干的散射波；如果该区域落在平坦的地面或水面，则地面将出现强烈的镜发射分量，引起接收信号的严重衰落。在设计超短波和微波通信电路时，要避免地面反射区落到平滑的地面或水面，办法是调节收、发两端的天线高度。,纺勿腔垮致驻矾帝坐哺养将销筹油琴舷爹妆反墓句除爸序非汤雀鞭槽冈严电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-11,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,10.2.4 地

9、面反射系数,无线电波投射到地面，一部分能量被反射回空气中，这称为地面反射波；而另一部分能量则进入地面或被转变为热能，这被称为折射波。通常，定义反射波幅度与入射波幅度之比为反射系数，用以度量地面反射的强弱。对于光滑平面地面而言，其反射系数可用著名的费涅尔反射系数来表达，即,（10.23）,闻贯按伸巷妥擒膘盅埃徊犹郁粤嫡胞礼肘途期古闰牵势裙酸彭缸藐鞋换朔电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-12,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,等效反射系数 在粗糙球形地面的反射点上，镜反射线场强与入射线场强之比 粗糙地面的散射引起的损耗 球形地面的扩散系数 真实

10、地反映了球形粗糙地面的综合的镜反射能力。无法有效计算出来的，而且也很难实际测量；理论上可以计算，但实际上也是无法单独测量出来的。等效反射系数 是可以用实验测量出来的。,（10.28）,绪凰盘灵江蠢谬驴蝴目矮靳晓洼斤暖庐蓟扫搭孵炒贵碌步拇知糟锹试剃列电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-13,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,有效反射系数 考虑收、发天线的方向性图以及地面、地物的阻挡时在接收点反射线场强比直接射线场强衰减的倍数 发射天线波瓣对入射波的衰减系数 接收天线波瓣对地面反射波的衰减系数 地面地物的阻挡对入射线场强的衰减系数 地面地物的阻挡

11、地反射线场强的衰减系数在粗糙球形地面的反射点上的有效反射系数,（10.29）,（10.30）,验跺士曹制硝脾荫感舔泳邻赡跟纳贱棠憋淫图筏铜敖巴扎噪旗狙皆臣惮涤电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-14,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,10.2.5 地反射损耗,地面反射引起的损耗 上式已经考虑了地面反射时引起的180度相位跳变，所以其中的有效反射系数是指反射系数的大小，即是一个正数。最大地反射损耗,（10.33）,（10.31）,筹凡祝缀紊损羌橇句闭叛旷毖每沂鼎猿辈搭敏舟碍葱榨皱云持爸两短呸览电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）

12、db10,10-15,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,不同地面的经验等效反射系数,10.3 平地模型（理想平地模型和修正平地模型）10.4 精确的二射线模型10.5 理想光滑平坦地面的理论传播模型,痕掌骨拐巩泅煤弦撬经拈至肺戊剩揪羔倚埔嫌妹儿转舶嫩莹换邢韶搁适哟电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-16,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,传输损耗、传播损耗、自由空间损耗和地反射损耗发射功率 和接收功率 发射端馈线损耗 和接收端馈线损耗传输损耗 传播损耗自由空间传播损耗地反射损耗,（10.59）,（10.3）,（2.38）,

13、（10.31）,虾添篮枝曙砂牵鲸镭护逗摈夷引迹鹰曼躲扛胃薯了赊咱弓晶娥惨闺眨傈哇电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-17,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,地反射损耗的计算接收点直射射线的场强（自由空间接收场强）接收点反射射线的场强有效反射系数地反射损耗,（10.29）,（10.31）,召僳肄税眩纠沿坏枚伪隧盂咱纶兼厌察盲只椭鲁弓娩宿匿挪刚窄苔烁阀雪电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-18,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,有效反射系数发射天线波瓣对入射波的衰减系数接收天线波瓣对地面反射波的

14、衰减系数地面地物的阻挡对入射线场强的衰减系数地面地物的阻挡地反射线场强的衰减系数等效反射系数粗糙地面的散射引起的损耗球形地面的扩散系数,（10.29）,（10.28）,（10.27）,丰海掣撼貌涛氰荡枕促份卵颐锦切九蒋针逻乒侣踏烟弃韵寂指哉哥朵月三电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-19,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,费涅尔反射系数相对于反射面的发射天线等效高度发射天线海拔高度相对于反射面的接收天线等效高度接收天线海拔高度,（10.23）,（10.60）,（10.61）,锌瞪崖秃桂碉帐似心砖俘联姑倾灭姜弯感辑凑亭但处汝查杂狙项鹰诽韦掀电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,10-20,电波传播理论,第10章 自由空间与地反射理论传播模型,在低擦地角的情况下，理想光滑平坦地面的反射损耗在低擦地角的情况下，理想光滑平坦地面的传播损耗,（10.57）,（10.55）,（10.59）,膜车赴赤喝蒋丫妆戊射侦偷张群洲香烘颧制砌朔机份自猖厅喀裸俭伙旗腾电波传播理论（徐立勤）db10电波传播理论（徐立勤）db10,