《视距传播》PPT课件

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1、第11章视距传播视距传播：收发天线在视线距离内，电波直接从发射点传到接收点的传播方式。视距传播可分为三类：地—地：中继通信、广播电视、移动通信地—空：地面-飞机、地面-卫星空—空：飞机间、宇宙飞行器间地面及对流层大气对视距传播有一定的影响。11.1地面对视距传播的影响1.光滑平面地条件下视距传播场强的计算假设发射天线A的高度为H1，直接波的传播路径为r1，地面反射波的传播路径为r2、与地面之间的投射角为Δ。收、发两点间的距离为d。接收点B的高度为H2。r2-r1为两条路径之间的路程差，它可以表示为(11―1―2)根据二项式定理：得：（取前2项）接收点B场

2、强应为直接波与地面反射波的叠加。(11―1―1)Γ为地面的反射系数，它与电波的投射角Δ、电波的极化和波长以及地面的电参数有关。一般可表示为设沿r1路径在接收点B处产生的场强振幅为E1，沿r2路径在接收点B处产生的场强振幅为E2，则B处的总场强为(11―1―3a)对于水平极化波对于垂直极化波(11―1―3b)对于水平极化波来讲，实际地面的反射比较接近于理想导电地，特别是在波长较长或投射角较小的区域近似程度更高。因此在估计地面反射的影响时，可粗略地将实际地面等效为理想导电地。对于垂直极化波情况就比较复杂。垂直极化波反射系数的模存在着一个最小值，对应此值的投射

3、角称为布鲁斯特角（Brewster），记作ΔB；在ΔB两侧，反射系数的相角180°突变。尽管垂直极化波的反射系数随投射角的变化起伏较大，但在很低投射角时，仍然可以将其视为-1。海水的反射系数海水和陆地的反射系数（图中V代表垂直极化，H代表水平极化）。GHzGHz干土的反射系数水平极化波反射系数的模在低投射角约为1，相角几乎可以被看作180°常量。当Δ很小时，将代入下式合成场可以做如下简化：(11―1―4)因此，波的干涉与天线的架高、电波波长及传播距离有关。垂直极化波在海平面的干涉效应（εr=80，σ=4）（a）f=0.1GHz，H1=50m，H2=100

4、m（b）f=0.1GHz，H1=50m，d=7000m下图是以

5、E/E1

6、为纵坐标计算得到的垂直极化波在海平面上的干涉效应。则得到维建斯基反射公式：(11―1―5)解地面反射波与直接波之间的相位差为【例】某通信线路，工作波长λ=0.05m，通信距离d＝50km,发射天线架高H1=100m。若选接收天线架高H2=100m，在地面可视为光滑平面地的条件下，接收点的E/E1=？今欲使接收点场强为最大值，调整后的接收天线高度是多少（应使调整范围最小）？所以接收点处的E/E1=0，此时接收点无信号。若欲使接收点场强为最大值，可以调整接收天线高度，使得接收点处地面反

7、射波与直接波同相叠加，接收天线高度最小的调整应使得φ=−16π。若令可以解出H2=93.75m，接收天线高度可以降低6.25m。地面上的有效反射区2.地面上的有效反射区反射波的主要空间通道是以A′和B为焦点的第一菲涅尔椭球体，而这个椭球体与地平面相交的区域为一个椭圆，该区域内对反射波具有重要意义。这个椭圆也被称为地面上的有效反射区。(11―1―6)该椭圆的长轴在y方向，短轴在x方向。(11―1―7a)长半轴：短半轴：(11―1―7b)根据第一菲涅尔椭球的尺寸，可以计算出该椭圆（有效反射区）的中心位置C的坐标为不平坦地面的反射3.光滑地面的判别准则实际地面

8、都是起伏不平的，光滑地面只是理想情况。电波在上、下两边界处反射时的波程差为(11―1―8)由此引起的附加相位差为为了能近似地将反射波仍然视为平面波，即仍有足够强的定向反射，要求，相应地要求瑞利准则(11―1―9)瑞利准则即为判别地面光滑与否的依据。当满足这个判别条件时，地面可被视为光滑；当不满足这个判别条件时，地面被视为粗糙，反射具有漫散射特性，反射能量呈扩散性。表11―1―1Δh的实际计算数据波长越短，投射角越大，越难视为光滑地面，地面起伏高度的影响也就越大。11.1.2光滑球面地情况地球是球面体，在大多数情况下应该考虑到地球的曲率。首先受到影响的就是

9、视线距离。如图11―1―7所示，在给定的发射天线和接收天线高度H1、H2的情况下，由于地球表面的弯曲，当收发两点B、A之间的直视线与地球表面相切时，存在着一个极限距离。当H1、H2远小于地球半径R时，d0也就为B、A之间的距离r0。1.视线距离－－视线所能达到的最远距离在通信工程中常常把由H1、H2限定的极限地面距离称为视线距离。(11―1―10)(11―1―11)由于常满足R>>H1，R>>H2，因此视线距离可写为(11―1―12)根据图11―1―7所示的几何关系，若C点为AB与地球的切点，则有将地球半径R=6370km代入上式并且H1、H2均以米为单

10、位时，(11―1―13)在标准大气折射时，视线距离将增加到(11―1―14)在收