chapter2电波与天线

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1、Chapter2无线电波的传播本章基本要求：电波传播方式与常用船舶天线的架设、维护保养、通信频率的选取。本章的重点是：各波段电波传播特点§2.1电波辐射与传播无线电波：电磁波，交变电磁场向前波动。高频交变电流通过发射天线，频率足够高，电磁场摆脱电流的束缚辐射出去。电波的形成1GHz=103MHz1MHz=103KHz1KHz=103Hz频率与波长的关系无线电波段的划分波段名称波长范围频率范围频段名称超长波10,000—100,000m30—3kHz甚低频VLF长波1,000—10,000m300—3

2、0kHz低频LF中波100—1,000m3000—300kHz中频MF短波10—100m30—3MHz高频HF米波1—10m300—30MHz甚高频VHF分米波10—100cm3,00—300MHz特高频UHF厘米波(微波)1—10cm30—3GHz超高频SHF毫米波1—10mm300—30GHz极高频EHF亚毫米波1mm以下300GHz以上超极高频水运无线电通信频段:MF/HF/VHF/微波按离开地面的高度分类：地波空间波电离层波/天波电波传播途径定义：电波沿地球表面传播特点：波长越长（频率越小）

3、，传播距离越远长波/超长波/极长波：几千~几万KM中波：几百KM短波：小于100KM超短波/微波：很差传播稳定可靠，还会因地理位置、季节变化而变化。波长愈长，绕射地面障碍物的能力愈强，衰减愈小。地波定义：电波经地球上空的空间，直接到达接收天线地面无线电：大气较低层空间无线电：卫星中继特点：VHF以上的波段，主要靠空间波传播，还有的是经地面反射传播传播稳定，受空气衰减小空间波/视线传播定义：电波经电离层反射传播特点：可反射短波以下频率的电波，短波以上不能将其反射回地面天波/电离层波形成：太阳紫外线辐射

4、，气体分子电离成正离子、负离子、自由电子结构：距地面60~300KM，白天可分为D/E/F1/F2层，晚上D/F1消失只存在E/F2层，高度越高，电子浓度越大电离层图2-5电离层结构概况电波在电离层的反射反射:频率f越高，要求的电离层浓度越大，故要在较高的地方才能折回(下页图)。入射角a越小，反射要求的电离层浓度越大。图示Skywaveradiopathsa图2-4电离层双跳传播电离层的变化规则昼夜、季节、地理位置不同，电离层分布也不同，要根据具体情况选择合适工作频率。波长越长(频率越低)、电离层浓

5、度越高，电波衰减越大。频率愈高，穿越电离层能力较强。§2.2各波段电波传播特点中波短波超短波和微波白天：地波传播，由于D层的吸收不能靠天波传播晚上：D层消失，可以靠E层反射，地波+天波传播衰落：地波和天波的叠加（多径传播）中波地波：小于100KM（陆地）/150（海上）天波：全球电波穿过E层在F层反射，损耗主要在E层，损耗与频率有关，频率越高，损耗小；频率太高，不再被反射回地面。最高可用频率：使电波恰好能折回地面的频率实际使用频率为最高可用频率的80~90%短波特点：地波传播衰减快，传播距离近天波传

6、播距离远，但信号不稳定中距离通信：白天用6MHz，晚上用3MHz远距离通信：白天用16~25MHz，晚上用8~12MHz存在衰落：信号到达同一接收点的途径不同及电波传播中的散射效应(多径传播/漫反射)；导致接收时的相位差不同，同相相加、反相相消；采用AGC(自动增益控制)电路.图2-7衰落的原因存在寂静区：电波依靠地波传播的距离较近，经电离层反射到地面的第一个反射波又远远超过地波所能到达的地区，在二者间有一个环形区收不到信号（下页图示）。为克服此现象，电台要维持短/中距离通信，夜晚要选用较低频率，白

7、天选用较高频率。图2-8短波的寂静区不能被电离层反射，穿过电离层射向外太空；不能靠地波传播,波长很短，地波衰减极大。地面通信的距离:VHF依靠收发双方的天线高度。卫星通信:无障碍观察到卫星，船舶地球站的天线要进行设置以得到最佳的观察。超短波和微波2.3无线电通信基本概念2.3.1通信系统示意图调制：信息装载到高频的过程检波/解调：高频信号中还原出原始信息信号源发送设备传输信道信息宿接收装置干扰2.3.2调制与解调信息能否通过天线直接辐射？根据电波传播及天线理论，只有在天线的有效长度为流过天线的交流电

8、波长的1/4以上时，才有辐射电磁波的可能以话音为例：f=300-3400Hz,波长=1000~100KM要用1KM以上长度的天线来辐射，这是不现实的即使辐射出去了，各发射台的信号频率都相同，相互叠加在一起，无法选择接收。所以，信息必须用高频运载，才能经天线辐射。这样，f变大，波长变短，天线也较小；不同发射台可采用不同的高频，彼此间可互不干扰。高频:载波、载频(频率合成器)已调/射频信号：经过调制的高频振荡无线电信号的产生与发射无线电发射机方框图音频放大高频振荡调制话筒