无线电波传播的原1.doc

无线电波传播的原则无线电系统中的电磁波发射源的器件称为天线。偶极子是一个简单的天线的例子。众所周知，在辐射方向的偶极子的长度产生电场：, （1） 其中I是偶极子的电流它也被称为电场，电磁波辐射功率和距离取决于：. （2）从（1）（2）我们可以发现偶极子辐射功率： ( ).(3)方程（3）将获得课程“电动力学，电磁波的传播。”这个公式可以看出，从增加输出功率，需要增加长度的偶极（天线）。更具体的需要增加的比例。实验研究表明，在这个比例的增加和天线的性能可能已经改变了两件事情。第一个现象。如果你逐渐增加的辐射天线的长度也逐渐集中在偶极子（）的最大辐射方向。第二个现象。在朝着针对的方向增加，不仅在功率最大的方向辐射增加，同时在垂直平面的变化发射方向的最大值和最大发射数也增加。为什么会出现这种情况，你将在这学期学习 “天线装置”。出于以上，很显然，一个有效的天线（创建一个大的磁场强度）与波长（大小）相比().。当然，通过天线装置，您将学习偶极子的最佳长度是。因为创建一个长的天线是非常困难的.所以减小波长是必要的。也就是说增加天线电流的频率。因此大多数的无线设备是高频设备。在这时，我们可以看到如何空间电磁场辐射是如何在天线的帮助下产生的。任何天线都被一些物体包围着，这些物体影响电磁辐射场的创造，传播和接受。一些具有一定导电性的物体影响最大。在这种情况下，辐射场的分布可以影响三个主要的物理过程：1）周围物体电磁场的反射（例如，地球上物体的反射）; 2）电磁波的衍射现象; 3）电离的大气中电磁场的折射。电磁波，就像光波（光），可以在有一定的导电性的物体上反射。例如，大多数天线靠近具有一定的电导率的地球。因此，部分由天线发出的无线电波依据光学定律从地球上反射。地球不是一个完美的导体。它具有一定的电导率和一定的介电常数。因此，反射后，电磁波反射的电场强度将有不同的值（模）和相位。所以说，地球有一定的反射系数决定了电磁波的衰减，并改变其相。反射系数取决于入射角，波长，地球的属性和电磁波的极化（极化 - 这是电场矢量朝着地球张力的方向）。从地球上不同角度反射过来的电磁波，都到了接收天线那个点上。在这一点上，他们跟无反射到达接收点的电磁波（主要的电磁波）一起，并且在考虑到相角的情况下将接收端的电磁波加在一起。因此，在接收端的磁场强度将取决于从哪个方向接收天线接收电磁场。在接收天线相同的模式，将有一个非常复杂的形式。这意味着，如果接收天线安装在一个移动的物体（如飞机），它会改变接收物体的运动的角度。这将导致接受的射频功率（即，将改变通信质量）将改变。因此，设计电子设备时，必须考虑电磁波的反射效果。另一种影响电磁波传播的现象 就是他们的衍射。电磁波和光波一样可以弯曲绕过障碍物。衍射 这是波绕过障碍物的现象。例如，由于衍射现象，无线电波可以围绕地球表面的弯曲传播很长的距离（“地平线”）。在这种情况下，电磁场急剧衰减。由于衍射的无线电波由于衰减因子引起的衰减确定了在接收端的电场强度：.(4)这里F是由于衍射引起的衰减因子。衰减系数，可以在理论上计算出或在实验中才能确定。这取决于这是一种电磁波的距离（电磁波长的轨道），取决于地球的半径，电磁波的长度和地球表面的电性能。例如，波长越短，衍射对传播的影响越小的和电磁波在接收端的衰减越大。第三个过程，可能会影响电磁波的传播，在电离层波的折射。电离层 - 地球的大气层的上部，这是由来自太阳的紫外线辐射的高度电离层。大气的电离程度的特点是每单位体积大气有大量的电子。由于对复杂的大气温度依赖上，也由于随着海拔高度的大气密度的变化，大气的电离并不统一。形成了四大电离层。他们指D，E的F1，F2。 D层是位于约60-80公里的高空，在海拔100-140公里，F1和F2层的E层占据该地区的约200至450公里。太阳每天的大气层中紫外线辐射水平变化很大。而且白天，超过晚上。此外，白天的接触可发生显着变化。所以才有如此多的改变大气层的电离程度。例如，晚上D和E层消失。层的高度也可以白天发生显着变化。当然，在物理上光波折射当从一种介质传递到另一个是已知的。可以参考数学折射定律：,(5)这里n1是光射在介质边界上的折射系数。属于介质和正常的接口（AOI）之间的边界的射线之间的夹角;N2 同样的现象发生与电磁波。电离层是均质的气氛与环境等特点。因为我们知道，从物理课程的折射系数取决于介质材料：.（6）大气的电离层（电离层）是一种介电常数的介质：.(7)电离层中每单位体积的电子浓度N 随高度的增加而增加。从公式（7）中可以看出随着N的提高，介电常数降低。（6）显示，折射率随介电常数降低。因此，电磁波在电离层折射，导致他们在电离层中的传播轨迹逐渐弯曲。电磁波束不一定返回地球。从折射定律可以计算的情况下来看，波束将会传回地球。我们假设波数落在以一个角度电离层下边界上。空气的。所以。光束回来的那一点当地的折射角必须等于。因此，返回光束的条件将看起来像这样：,(8)或者根据（6）和（7）：.(9)(6), (7), (9)显示了，无线电波的频率f越高（或者无线电波的波长越短），它在电离层的折射越小。也就是说，在返回地球的电磁波束中有一个最高频率的。这个频率取决于在电离层下边界的入射角。因此，定义了最大可能的频率两个的值，这些值被称为临界频率：当,(10)当,(11)电离层中电子的最高浓度；地球半径；电离层边界的高度。为了确保电磁波在一些固定的值传播 必须要满足使电磁的频率.讲座试题：1）由于偶极子的大小和长度的电磁波辐射影响的权力？2）什么样的现象发生在电磁波的偶极长度的比例增加？3）为什么大多数的无线设备工作在高频率？4）什么样的条件影响的现实空间中的电磁波传播？5）从地球上反射无线电波的传播过程中的原因是什么？6）什么是无线电波的衍射？