电波传播复习纲要市公开课一等奖省赛课微课金奖课件

无线电波传输－吴雄斌电波传输复习纲要

第1页复习纲要(1)近地空间结构电离层分层和主要特征电离层电子密度改变主要机制总电子含量定义对Chapman层电子密度分布模型机制定性描述电离层不规则改变有哪些第2页复习纲要(2)Maxwell方程组，连续性方程LC传输线上电压／电流传输方程推导介电常数微观解释（推导）等离子体振荡频率推导第3页复习纲要(3)多普勒效应，音障脉冲传输过程中色散影响基于泰勒展开讨论波包传输速度（群速度）预计双频脉冲星到地球距离传输信道介质类型，及其介电常数数学特征左手材料基本特征第4页复习纲要(4)依据射线微分方程说明为何电波在均匀各向同性介质中以直线传输？中性大气中影响电波信号强度原因接收天线有效面积，电波传输自由空间公式推导，星地无线能量传输对菲涅尔带定性描述传输余隙概念为何微波电路设计上，要尽可能防止电波从海面或湖面反射抵达接收点？移动通信中传输效应、信号统计特征第5页复习纲要(5)对流层中射线曲率半径与大气折射率高度梯度关系（推导）标准大气折射指数梯度，等效地球半径因子对流层散射传输损耗特点，散射通信频率范围和特点地波电场特点，地波雷达应用介质或导体判断标准微波大气波导种类第6页复习纲要(6)电磁波在磁化等离子体中传输时电子所受电磁作用力非磁化等离子体中折射率公式电波被电离层反射条件垂直传输中O波、X波偏转几个等效定理叙述、证实和应用电离图基本分析，顶测基本概念斜传输传输曲线法拉第旋转概念第7页解：设大气单位体积分子数N，从地面到高度为h环带面积近似为地球表面积S，计算所以大气质量99%集中在距离地面36Km左右，同学们作业里计算出大气质量97%集中在30KM也是正确2.4试用压高公式证实地球大气层总质量99%集中在离地面30km高度范围内。设大气标高H=8千米第8页是H梯度，表示为：所以又N，T是变量，（a）2.5设标高H随高度线性改变，而大气分子质量和重力加速度可视为常数，求证对应于参考高度密度和标高H0,在其它高度上和H满足以下关系解：第9页由（a），（b）得到：即是（b）第10页且当一入射电波电场是：时，求介质中电位移矢量是多少？在各向异性介质中，介电常数以张量形式表示为：3.7第11页得到：解：直接代入公式第12页3.19如图8.7所表示设地面和电离层为平面模型，一卫星从电离层发出频率为w平面电磁波，卫星轨道为水平，速度为v0,

设卫星在t=0时过顶，卫星高度为h,(1)试求证观察点接收卫星频率为(2)当h=1000千米，f=400MHZ,v0=7km/s时，求最大多普勒频移（3）当卫星过顶点水平距离是500km和1000km时多普勒频移各为多少？第13页解：（1）

v0在观察方向分量因为多普勒效应所以（2）依据（1）结论：第14页或者当t无穷大时（3）水平距离500时：水平距离1000时：第15页3.20在射线理论中，我们选取射线微分方程（3.121）中参变量u是射线实际弧长s,试证实此时射线偏微分方程为并由此导出电波经过两种不一样介质平面界面传输时折射定律第16页提醒：第一问参见书本推导第二问当电波经过两种不一样介质平面界面传输时，考虑沿界面坐标分量所以有第17页（1）接收天线转化效率为25%，则接收天线接收到能量为接收天线有效面积是（2）发射天线到接收天线能量转化效率为25%，太阳能量到卫星板效率为10%，那么，太阳能电池面积：4.6第18页（3）发射天线发射能量为假设这些能量由半径为r圆面接收，发射天线发射波束角度与接收半径、离里面距离之间关系：那么发射天线有效面积是：第19页4.11一地面雷达想要检测10km远处100米高处低飞目标，为此假设大气是标准大气，地面折射率是1，并可作有效地近似处理，试问为检测这个目标，雷达波束仰角是多少？并计算雷达波束角和沿从雷到达目标直线与水平面夹角仰角误差有多大？第20页解：设雷达波束仰角，雷到达目标直线与水平面夹角为，仰角误差：0.37%第21页4.15作为一级近似，地球电离层波导可认为是自由空间隔开两平行导电平板，设平板间距750km。（1）计算三个最低模式（m=1,2,3）截止频率。（2）假如发射电波频率是5kHz，其中仅m=1,2模可传输，而全部m>=3模都超出了截止频率，试问在离发射台5000km外接收，m=1和m=2两种模式电波抵达接收时时延是多少？第22页解：（2）（1）第23页电矢量纵分量与横分量之比是

电矢量在东西方向频率为线偏振波于磁赤道垂直入射到电离层，假如层内电子浓度仅随高度慢变，磁旋频率与高度无关，忽略碰撞，试写出受电波作用后电子运动方程式，导出结构关系，说明电子运动情况，并求介质折射率为：5.4第24页得到：提醒：

忽略碰撞后电子运动方程稳态电离层：两边乘以总极化矢量：在平行于电矢量方向做直线运动，垂直于电矢量平面内做椭圆运动电位移矢量：第25页5.6低电离层中，电子能够附在中性分子（如02）上形成负离子（）,以致在一些条件下不能忽略重离子影响，这中情况下，假如我们不计碰撞，试求高频寻常波折射率为：证实纵传输情况下满足第26页提醒：那么：离子运动方程：考虑电子和离子运动时极化矢量纵传输时：第27页高频寻常波所以第28页5.10均匀离化介质中，不计碰撞和地磁场影响，一频率为10