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天线与电波传播北京邮电大学1第10章天波传播 10.1电离层10.2电离层的介电特性10.3电波在电离层中的传播10.4电波在电离层中的传播吸收10.5短波天波传播10.6中波传播

天线与电波传播北京邮电大学210.3电波在电离层中的传播无线电波在电离层中的传播问题：电波在电离层中的反射条件、传播轨迹、传播速度、损耗、极化面旋转等。天线与电波传播北京邮电大学3为了使问题简化，作如下假设：不考虑地磁场的影响，即电离层为各向同性媒质电子密度N随高度h的变化比水平方向的变化快得多，即N只是高度ｈ的函数在各层电子密度最大值附近，Ｎ(h)的分布近似为抛物线状天线与电波传播北京邮电大学410.3.1反射条件无线电波在“平面电离层”中的传播。假定各个等电子密度的面是彼此平行的平面，并且假设电离层是由密度不同的许多薄层组成，每一薄层中的电子密度是均匀的。

天线与电波传播北京邮电大学5设第一层的电子密度为N1，第二层为N2等等，则0<N1<N2<……<Nn<Nn+1，设在电离层最下层，经过空气向电离层投射的电波频率为f，其入射角为图10.2电波在电离层中的折射天线与电波传播北京邮电大学6忽略碰撞（即），第ｎ层的折射率为

1>n1>n2>……>nn>nn+1由折射定律可得到：

天线与电波传播北京邮电大学7由于随着高度增加，折射率ｎ逐渐减小，因此电波将连续地沿着折射角大于入射角的轨迹传播，即。当电波深入到第n层时，入射角，电波轨迹达到最高点。在第n层，电波经过折射后其传播方向成了水平的，它的等相面成为垂直的。天线与电波传播北京邮电大学8在等相面的高处相速大，而等相面的低处相速小，电波就会继续向下弯曲传播。而后射线沿着折射角小于入射角的轨迹由电离层折回地面。由于电子密度N(h)分布是连续的，所以电波传播的轨迹是一条光滑的曲线。根据折射定律，可以证明电波的上行与下行的轨迹是对称的。天线与电波传播北京邮电大学9图10.3不同频率和入射角的电波传播轨迹天线与电波传播北京邮电大学10电波从电离层反射回地面的条件：而：故：电波能从电离层返回地面时，电波频率、入射角为和反射点处电子密度Nn必须满足的条件。天线与电波传播北京邮电大学11结论：电离层反射电波的能力与电波频率有关电波在电离层中的反射还与入射角有关反射条件为：正割定律天线与电波传播北京邮电大学1210.3.2电离层的临界频率与最大反射频率当反射点电子密度Nn=Nmax时临界频率对应于，从Nmax处反射的最大频率天线与电波传播北京邮电大学13电波的最大入射角，即电波沿地表面的切线方向发射时的入射角，电离层的最大反射频率

图10.4临界频率与最大反射频率计算示意图天线与电波传播北京邮电大学14地表面的切线方向往电离层投射电波，会引起地面

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