《地面波传播》PPT课件

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1、第9章地面波传播重点：地面波场强计算难点：波前倾斜现象主要内容：9．1地球表面电特性9.2地面波的传播特性9．3地面波场强的计算9.4地面不均匀性对地面波的影响图9-1-1地球结构示意图9.1地球表面电特性地球由地核、地幔和地壳构成，平均半径为6370km无线电波沿地面传播，称为地面波传播。第9章地面波传播地面的电参数（2）地面电磁特性（ε、σ、μ）地面对电波传播的影响因素：（1）地面不平坦性为了既反映媒质的介电性εr，又反映媒质的导电性σ，可采用相对复介电常数(9―1―1)其中：λ为自由空间波长。什么是电流？电流

2、的方向是如何规定的？传导电流：导电媒质中的电流。运流电流：真空（或空气）中带电粒子运动所形成的电流。位移电流：由变化的电场产生的电流。电场中某点的位移电流密度等于该点电位移矢量的时间变化率，即（A/m2）60λσ/εr>>1时，大地视为良导体；60λσ/εr<<1时，大地视为电介质；Jf和JD相差不大时，称为半电介质。怎样判断某种地质呈现导电性还是介电性呢？通常把传导电流密度Jf与位移电流密度JD之比(9―1―2)作为衡量标准：各种地质的60λσ/εr值1.海水在中、长波波段呈良导体性质；3.岩石则在整个无线电波段

3、都呈现介质性质。2.湿土和干土在长波波段呈良导体性质，在短波以上就呈现介质性质；9.2地面波的传播特性当天线设置在紧靠地面上时，天线辐射的电波是沿着半导电性质和起伏不平的地表面进行传播的。由于地表面的半导电性质，对电波传播产生以下影响：（一）使场结构发生变化并引起电波吸收地面波传播还与电波的极化有关，理论计算和实验均证明地面波不宜采用水平极化波传播。图9-2-1水平极化和垂直极化波的地面波衰减水平极化波的衰减因子Ah远大于垂直极化波的衰减因子Av。水平极化波传播时在地面上引起较大的感应电流，致使电波产生很大的衰减。

4、原因：（二）使电波沿绕射路径传播只有当波长超过障碍物高度或与其相当时，才具有绕射作用，因此在实际情况中，只有长波、中波以及短波低端（频率较低的部分）能够绕射到地表面较远的地方。对于短波高端以及超短波波段，由于障碍物高度大于波长，因而绕射能力很弱。9.2.1波前倾斜现象设垂直极化波沿地表面传播，辐射场为E1x和H1y。波传播时，在z方向产生新水平分量E2z。由于边界电场切向分量连续，即存在E1z，因而合成场E1就向传播方向倾斜。波前倾斜现象是指由于地面损耗造成电场向传播方向倾斜的一种现象，也称波阵面倾斜。波前倾斜对通

5、信的影响：（1）沿地面方向的电场分量E2Z，起到了约束地面波始终沿地球表面传输的效果；（2）由于波阵面倾斜，产生E1Z、E2Z使得在地面上和地面下都能接收到地面波。（3）由于波阵面倾斜，造成对电磁波能量的损耗。减小地面波传播损耗的方法：（1）尽可能把收发天线架设在σ数值较大的媒质上，同时选择传播区域为开阔地带。（2）通过在收发天线下面埋地网的方法，提高天线场地的σ值。9.2.2地面波传播的场分量低架直立天线辐射的垂直极化波将在传播方向上存在电场分量，各分量如图所示，yOz面为地平面，波沿z轴方向传播，下标“1”表示

6、在空气内，下标“2”表示在大地内，利用边界条件，有(9―2―1)上述各分量亦可写成(9―2―8)(9―2―9)(9―2―10)(9―2―11)式中9.2.3地面波传播特性（1）地面波传播采用垂直极化波。电波沿一般地质传播时，水平极化波比垂直极化波的传播损耗要高数十分贝。所以地面波传播采用垂直极化波。天线则多采用直立天线的形式。（2）波前倾斜现象具有很大的实用意义。可采用相应形式的天线，有效地接收各场强分量。接收E1x，采用直立天线；接收E1z，采用水平天线。（3）地面上电场为椭圆极化波。紧贴地面大气一侧的电场横向分

7、量E1x远大于纵向分量E1z，且相位不等，合成场为一狭长椭圆极化波。波前倾斜角为短波、超短波段E1z虽较大，但相位差趋于零，可近似认为电场是与椭圆长轴方向一致的线极化波。（4）地面波在传播过程中有衰减。地面电导率越大，频率越低，地面对电波的吸收越小。因此地面波传播方式特别适用于长波、超长波波段。（5）传播较稳定。大地的电特性、地貌地物等不会随时改变，并且地面波基本上不受气候条件的影响，故地面波传播信号稳定。（6）有绕射损耗。障碍物越高，波长越短，则绕射损耗越大。长波绕射能力最强，中波次之，短波较弱，而超短波绕射能力

8、最弱。9.3地面波场强的计算地面波传播过程中存在地面吸收损耗，当传播距离较远，超出千米时，还必须考虑球面地造成的绕射损耗。一般计算E1x有效值的表达式为(9―3―1)其中，A为地面的衰减因子；Pr为辐射功率；D为方向系数；r为传播距离。地面衰减因子A的严格计算是非常复杂的。采用国际无线电咨询委员会（CCIR）推荐的一组曲线，称为布雷默计算曲线，用以计算E1x