电波传播理论-地面反射

第5章地面反射

地面及地面覆盖物构成了尢线,电波在自然冰境中传播的最主要边界条件。地曲及地囿覆盖物的影响，

概括起来，主要是对无线电波的反射、绕射和散射，以及对电波的衰减和吸收。对于超短波以上频率而言，主要

关心无线电波在地面以上空间中的传播，通常并不关注地波传播问题，所以地面的影响主要表现在对无线

电波的反射、绕射和散射等方面。

当无线电波在光滑地面(如水面、开阔的平地等)上传播时，会出现镜反射现象，即地反射射线与直

接射线在接收点相互干涉，合成场强可表现出强烈的衰落。当无线电波在粗糙地面上传播时，地面会产生

散射(漫反射)波，它与直接射线,之间不会形成干涉现象，只是功率相加，合成信号不会出现大幅度的衰

落.只是表现为信号的闪烁与起伏。至于地面光滑与粗糙的判别标准，也有规矩可循，它就是雷利判据，

本章将有讨论。

地面及其覆盖物对无线电波的阻挡将引起无线电波的绕射现象，绕射可造成电波的额外衰减。不过，

绕射问题这堂不讨论，将在下一章作详细研究。

5.1镜反射和漫反射

从严格的波动观点看来，地面反射是个边值问题。来自初始辐射源的电磁波在地面上激起传导电流和

位移电流，致使地面成为二次辐射源，地面的每个元面都是二次波源。接收点的场强是初始辐射源在接收

点建立的场强和与所有二次辐射源在接收点建立的场强，两者合成的总效果。

从反射传播的效果上睨，地面可以分成两种类型。一种是所谓的光滑地面，另一类是粗糙地面。

对于光滑地面而言，各个元反射面的取向是相同的，可以采用镜反射的几何光学方法处理地面对无线

电波传播的影响，即所谓的镜像法。镜像法是说，如图5.1(a)所示，T为初始辐射源，地面(平面)对接

收点R场强的贡献完全等效于初始源T的镜像T'的贡献，只是注意，真实源T与虚拟波源T，之间有一个相

位差兀镜反射波是相干波，它与直接射线之间的干涉叠加，可以使接收信号出现很深的衰落，可对无线电

通旨的质量和可靠性造成破坏性的影响。

对于粗糙地面而言，如图5.1(b)所示，组成粗糙地面的诸多元面，其取向和高度等都可以是随机的，也

就是说，其二次辐射波的幅度和相位都是随机的。由于小元面的取向的随机性，被各个小元面反射的电波

的极化也是不一样的。另外，由于小元面的取向的随机性，入射波的能量可以被反射到各个方向。因此粗

糙表面的反射实质上是散射，光学上称为漫射，也称为漫反射。由大量随机取向的小元面的反射波在接收

点合成的结果就是粗糙表面在接收点的漫反射(散射)波。该散射波与直接射线之间是非相干的。粗糙表

面的散射也称为漫反射。漫反射不会形成很深的干涉衰落，对无线电通信的质量与可靠性一般不会构成严

重的威胁。-・漫・・・反・•射・・表・♦现•••为••信•r号••••的••••闪•r烁•••••与«•小r幅••••度••起••伏•••。••••••••・・・•・•・•・・・・••••♦•・••••••*••••••••••••••,•••

(a)光滑地面的反射(b)粗糙地面的散射

图5.1地面的反射与散射

在本章中我们着重研究地面的镜反射问题，目以后简称为地面反射。

现在的问题是，如何区分光滑地面与粗糙地面？很显然，在现实中，绝对的光滑地面是不存在的，所

谓光滑只是相对的。应该有一个标准来判断地面是光滑还是俎糙。

05-1

如图5.1(b)所示，假设地面有A/?的高度起伏，向该地面投射一平面波，射线1经地面A点反射，

射线2在具有高度△/?的B点反射。经反射之后，射线1和2之间必然有一个相位差，也即，在垂直于反

射线的平面上，这两条射线的相位是不一样的，这种相差是由路程差引起的。射线1与射线2之间的程差

相当于射线I'与射线2之间的程差，因为在垂直于反射线的平面上，射线1与射线1'具有相同的相位。显

然，该程差可以表示为：

A/*=2(A/zsinv)(5.1)

其中，如图5.1所示，V被称为掠射角，相应的相差则为

4TI

A。=

kbr=(5.2)

式中,入为波长。当△〃趋于。时,则△<!)和△厂也趋于0.此时.A点附近的小元面和B点附近的小元面

反射的电波具有相同的相位，在接收点合成时表现出同相叠加增强信号的效果。但是，当增加到足够大

时.比如致使相差达到兀时，上述两元面的反射波在接收点的叠加可以表现出反相合成减弱信号的效果。所以,

0与兀之间的某一个相位差值应该是判断是镜反射还是漫反射的标准。我们很容易想到。与兀之间的中间

值兀/2,因此引入以下判据：

△巾<兀/2(5.3)

或

Ar<X/4(5.4)

当该标准得到满足时，就可以认为地面是光滑的，地面反射是镜反射；否则为漫反射。这就是雷利准则。

以上判据可以表示为：

)

\h<__(5.5)

8sinv|/

当地形粗粗度△/?满足以上条件时，镜反射占觉得优势；当远远偏离这个条件时，漫反射占绝对优势。

若要使物理上粗糙的地面可被看成为镜面，那么，允许该表面的最大起伏应该是：

\h=---(5.6)

max8sin\|/

它与波长和掠射角有关。同样的粗糙地面，在低频率和低掠射角时可以被看成是镜面，而在高频率和高掠

射用时，则不能认为是镜面。上述标准具有•定的随意性，标准取得更严格•些时，可以是，

,A

M=----(5.7)

max16sin\|/

实际上，在反射区内，地面上不同点的高度可能是服从某种统计分布(比如，正态分布)的随机变量，所

以，第一，以上所述的△〃应该理解为某点地面高度相对于反射面内平均高度的高度差；第二，为了考虑统

计的效果，把高度差的标准偏差作为雷利判据的A0.

5.2地反射的几何参数

无论在理论研究还是在工程实践中，射线的几何参数都是重要的，这些参数的计算必须考虑大气折射

的影响，计算很麻烦。下面，我们将依据等效球面地球法计算这些参数，这样既计及了大气折射的影响，

而且因为等效地球上大气是均匀的，射线是直线，计算也很简便。从这可以看出引入等效地球的好处。

05-2

(b)(a)

图5.2射线几何

图5.2表明了射线的各种几何参数。

图5.2(a)中T和R分别代表反射点和接收点，P是反射点；AC是通过反射点P相切于反射面的平面，

称为等效反射平面，它与入射线和反射线的夹角为甲，V称为掠射角；TE平行于AC且与直接射线的夹

角为a。07和分别为直接射线的出射角和到达角；07和0^分别为入射线的出射角和地面反射线的到

达加；和分别为反射点到发射站和接收站的地面距离；。，和分别为入射线与直接射线的夹角和

地反射线与直接射线的夹角；巾；和4)犬分别为入射线的地心张角和地反射线的地心张角。r,=k«a为等效

地球半径，其中左为等效地球半隹因子，〃为地球真实半径。

e

图5.2(b)表明了对于发射端的几种高度的定义，对于接收端，完全与发射端类似。图中，H为发射

T

站北面的海拔高度，儿•为发射天线离发射端地面的高度，h=H+h为发射天线的海拔高度；”•为

'11TT3

反射点(反射面)的海拔高度，力；为发射天线相对于等效反射平面的高度，a；"3为发射天线相

对于反射面的高度；A/?］则为"“与与之差。

5.2.1等效反射平面与等效高度

见图5.2(a),AC是通过反射点P相切于反射面(球面)的平面，称为等效反射平面，在该平面上可

应用镜反射原理。发射和接收天线相对于该平面的高度分别被称为发射天线和接收天线的等效高度，如图

5.2(b)所示的与和与。

考虑到，电路距离和天线高度等参数都远远小于地球半径，可以证明［］,发射端和接收端的天线等

05-3

效高度勾和与分别近似为:

/K

h'=h-H'-£2(5.8)

T1132ka

e

h=h-H-dr2(5.9)

R2232ka

e

其中，

1="7+%——发射天线的海拔高度；

H——发射站地面的海拔高度；

T

%——发射天线离发射端地面的高度；

dT——反射点到发射站的地面距离；

H----反射点(反射面)的海拔高度；

3

/；=ka——等效地球半径；

勺——等效地球半径因子；

a一地球半径；

h=H+力----接收天线的海拔高度；

22RR

H——接收站地面的海拔高度：

R

h—接收天线离接收端地面的高度；

dR—反射点到接收站的地面距离。

5.2.2地反射线的掠射角

考虑到，电路距离和天线高度等参数度都远远小于地球半径，可以证明[],地反射射线的掠射角可以

表示为：

h'h'h'+〃’

W=------工(5.10)

d'(1'd

TR

其中，为电路的距离，其它参数同521节。

5.2.3地反射射线的出射角和到达角

见图5.2(a),入射线与发射端地平线的夹角97被称为入射线的出射角(俯仰角)，地面反射线与接收

端地平线的夹角被称为地反射线的到达角(俯仰角)，它们可以表示为：

05-4

0,%\!/+%(5.11)

T

e

O,«\|/+djj(5.12)

RTa

值得注意的是，以上公式算出的结果总是正值，这对应于俯角。

5.2.4直接射线的出射角和到达角

如图5.2(a)所示，直接射线与发射端地平线的夹角°丁(俯仰角)被称为直接射线的出射角，直接

射线与接收端地平线的夹角OR(俯仰角)被称为直接射线的到达角(俯仰角)，它们可以表示为:

dh-/i

(5.13)

dh-h

+-22------U(5.14)

%2勺.d

其中，各个参数的定义与5.2.1节相同。

以上两式中的和。大包含了大气折射的影响，等效地球半径因子的出现就体现了这种影响。也就是

说，07和%是存在大气折射情况下，直接射线在发射端和接收端的视在俯仰角。而收发点之间的真实俯

仰角和PR在等效球面地球上是无法与视在俯仰角同时画出的，只有在真实地球上才能同时画出。但是，显

然，在等效地球半径因子勺=1时，也即等效地球蜕化为真实地球时，或者说，在均匀大气无折射的情

况下，式(5.13)和式(5.14)便转化为真实俯仰角和的表达式：

dh-h

P=---2211(5.15)

/2.aa

dh-h

P=_+2211(5.16)

R2a~~

值得指出的是，射线的视在俯仰角是随大气折射指数空间分布的变化而变化的，而电路的真实俯仰角

是与大气的状态无关，在收发点确定后它们都是个常数。

5.3反射点的位置和反射面的费涅尔区

总的说来，地面反射对于无线电通信业务是有害的。特别是，水面和平坦地面的反射可能产生很深的

干涉衰落，造成破坏性的影响。所以，在通信电路的规划设计中，通常，总是希望避免地面反射的影响。

在某些情况下，这是可以做得到的，至少可以减少地反射的影响，只要在无线网络和传播电路的设计中适

当控制反射点的位置。粗糙地面对电波的反射比较光滑地面要弱得多，地面、地物对入射线和反射线得阻

挡也可以大大削弱地反射的影响。

为此首先必须估算反射点的的位置，而后才能加以调整。现在来考虑反射点位置的计算问题。根据式

(5.10),我们有：

05-5

h'h'

(5.17)

其中，和/?R分别为发射端和接收端天线的等效高度，小7为反射点到发射站的地面距离，d,R为反射点

到接收站的地面距离。再令

d-d,

----£_(5.18)

32

也即

(5.19)

(5.20)

R23

最后将以上两式以及等效高度的表达式(5.8)和式(5.9)代入式(5.17),整理后便得到小所满足的三次

3

方程：「()

d'-kc'h+h_2H'+d_kadhi-h)_Q

'--'_c_____U____22_(521)

3e11223432

这个三次方程只有一个实解。求解该方程便可得到反射点的位置。

决定地反射强弱的，不仅仅是反射点的位置，还有反射点周围的地形、地貌特征。水面、平坦地面会

有强烈的地反射波，粗糙地形、森林地区、城市密集建筑物地区的地反射波就比较微弱。问题是，需要考

虑反射点周围多大的地域范围内的地面特性。下面我们讨论这个问题。

在使用镜像法处理地面对波/专播的影响时，发射源的镜像可取代地面的作用，因此，要讨论的问题归

结为：除去地面之后，发射源的镜像与接收点之间的传播问题,在这种情况下，以前关于费涅尔区和波传

播主要空间通道的讨论在这里完全适用。此时费涅尔椭球的焦点是发射源的镜像和接收点，该椭球与地面

反射的等效平面相交在地面上截取的部分地面就是地面反射的费涅尔区。这是反射面内的椭圆面。

图5.3反射面的费涅尔区

如图5.3所示，T为发射点，它离地面反射等效平面的高度为力’7,其镜像为V；R是接收点，离等

效平面的高度为力犬；T,『和R均在YZ平面上。地面反射的等效平面与XY平面重合。P为反射点。图

中所示的椭圆是以「和R为焦点的第n阶费涅尔椭球被等效平面所截取的n阶费涅尔区的边界，它的中心在

C点。该椭圆的长轴在Y轴上，短轴通过椭圆中心平行于X轴。

05-6

令P0为由辐射点（或象）到反射点P的距离，％为由反射点P到接收点R的距离。在第n阶费涅尔

椭圆上任取一点E,它对发射点（或象）和接收点的距离分别为为P“和乙。根据费涅尔区的定义，n阶费

涅尔区为

（p+「）_（p+-）="_（5,22）

nn0Q2

显然，由于P°和外都是固定的值，所以这个方程是椭圆方程。

根据这个方程，可以得到椭圆长半轴和端半轴的表达式，以及椭圆中心C的位置座标表达式。它们都

与阶数n有关.当〃=1时，便得到地反射第一费涅尔区的相关参数。通常，对于地面通信电路而言，地

面反射第一费涅尔区的长半轴可达数公里，短半轴却比长轴小得多。

地面对电波的反射主要取决于反射区的头几个费涅尔带。

5.4费涅尔反射系数

通常，反射系数被定义为入射波场强与反射波场强之比。

费涅尔反射系数是个很经典的论题。它主要讨论，两种不同电磁特性的均匀介质当具有共同的平面边

界时，在该边界上无线电波的传播问题。

类似的实际情况，如空气与地球，在局部的空间范围内，从电波传播的角度看，其一，可近似地把空

气看成是真空，即其介电常数和导磁率为£°和卜%、相对介电常数为1的均匀介质；其二，同样，在局部

范围内，地球表面下的土壤或液态、固态水也可近似地看成是均匀介质；其三，，地球表面（地面或水面,

水面又可以是海水或淡水）可以看成是平面。

图5.4平面地上的反射与折射

如图5.4所示，空气与地面H勺分界面为地面S,发射点为T,接收点为R,反射点在分界面S上的0

点，入射波（射线0）到达地面二O点后，一部分能量被地面反射，如图中所示的射线1,另一部分能量

则被折射而进入地面内部，如图中所示射线2。折射波进入地面内部后转化为热能被消耗掉，反射波则重

新返回空气中，有可能到达接收点并与直接射线干涉，构成总的合成场强。

图5.4中，平地面与入射线或与反射线的夹角W称为擦地角，平地面的法线与入射线和与反射线的夹

角/被称为反射角，入射角等于反射角。

在分界面S上的反射点O,入射波场强为£0,反射波场强为E、,折射波场强为E2。利用射线概念

和过磁场在边界上两边的切线分量必须连续的约束条件，可得到反射场强与入射场强之比的表达式，即地

05-7

反射系数R尸的表达式:

si—Fp=H

R=sinv|/+r|(5.23)

F\'sin\|/-r)

_r_________,P=V

，'sin\|/+n

r|=Js；-cos21|/

(5.24)

0二£-61U0(5.25)

rr

其中，

V-----擦地角；

P一一入射波的极化;

H----水平极化；

V-----垂直极化；

£；一一地面介质的复相对介电常数;

一一地面介质的相对介电常数；

入---真空中的波长，m；

。——地面介质的导电率，S/mo

从式（5.23）是可以看出，地反射系数的大小与电波的极化、波长（频率）入射线的擦地角以及地面

的电气特性有关。图5.5对于两种最典型的地面（海水和中等干燥土壤）给出了地反射系数的幅度和相位

作为擦地角函数的关系曲线，包括了水平极化和垂直极化，频率分别对应于100,300,1000和3000MHz。从

图5.5可以得到以下重要结论。

反射系数的幅度：

•对于水平极化波，反射系数随擦地角的增加而降低；当擦地角小于1°时，反射系数非常接

近于1：当擦地角大于1。时，反射系数在1〜0.6之间变化。

•对于垂直极化波，存在一个特殊的擦地角，在这个角度上反射系数达到最小值，这个角度叫

布勒斯特角。对于中等干燥土壤，布勒斯特角大约等于15%几乎与频率无关；而对于海水

而言，当频率从300MHz变到3000MHz时，布勒斯特角处在5°〜6.5°之间，随频率增加

而增加。

•对于垂直极化波，反射系数可从1变到几乎接近于0o当擦地角小于布勒斯特角时，反射系

数随擦地角的增加而降低；当擦地角大于布勒斯特角时，反射系数随擦地角的增加而增加。

05-8

H

i

昌

襄

思

度

（a）海水（b）中等干燥土壤

图5.5地反射系数：海水和土填4]

反射系数的相位：

•对水平极化波，反射系数的相位非常接近于180:,几乎与频率、擦地角和地面电气特性无

关。也就是说，在水平极化的情况下，入射波经地面反射之后，反射波相对于入射波有180。的

相位突变（增加）。

•对于垂直极化波，反射系数的相位可从180“（低擦地角为0°）单调降低到0°（擦地角为

90”）。擦地先低于lu和高于20“时，反射系数相位随擦地角的变化比较缓慢，但是，在

布勒斯特角附近反射系数的相位随擦地角的增加而十分迅速地减少。

5.5球面反射的扩散系数

严格说来，镜反射原理只能适用于反射面是平面时的情况，地球表面实际上是个球面。所以，这■节

我们将讨论球面反射与平面反射有何不同。

平面反射与球面反射之间有一个明显的差别，这就是两者对波束的扩散不一样。假如有有一个由源发

出的的锥形波束，在这波束内由源发出的功率是个定值，那么，由于能量沿射线传播不会逸出波束外，所

以在离源点不同距离的波束横截面内流过的能量也是个相同的定值。但是，由于不同距离上波束的横截面

的大小不一样，因此通过这些横截面的能流密度就不一样。显然它反比于横截面的面积。

05-9

A'

图5.6球形地面对反射波的扩散

为简单起见，我们现在考虑一个由波源发出的圆锥形波束,对于平面反射而言，由波源发射的圆锥波

束可以等效于波源的镜像发出的圆锥波束，所以这个波束经地面反射后不会变形，截面仍然是圆，如同自

由空间传播一样。但是，对于球面反射而言，横截面为圆形的入射波束经地面反射后成为横截面为椭圆的

波束，因为反射点在入射面内的射线扩散较大，反射点不在入肘面内的射线扩散较小。因此，费涅尔椭圆

的长轴在入射面内。

图5.6画出了在入射面内的波束在平面和球面.上的反射。图中，T和分别是波源和对于等效反射平

面S的波源镜像，R是接收点，S、是半径为勺。的反射球面。设波源T发射出角宽为23。的圜锥波束，波

束的中心射线在反射点P,反射后到达接收点R。波束的两边缘射线在平面上的反射点分别为和P2,经

平面反射后分别到达Z面的A和B点；两边缘射线在球面上的反射点分别是耳和号，经球面反射后分别

到达Z面的A，和B，点；Z平面垂直于反射线PR。镜反射线PR的掠射角为甲。

由图5.6可以看出，相对于平面的反射，在球面反射中波束有了明显的扩散。在通过R且垂直于PR

的2平面上，平面反射后波束的横截面是以RA+RB为直径的网面：而经球面反射后的波束的横截面是以

RA'+RB'为长轴的椭圆。设该椭圆的短半轴为RC'=RD'（在图中没有画出），我们定义，在接收点

H,球面反射后的场强良尺）与平却反射后的场强E0（R）之比为该球面的反射扩散系数D。场强正比于能

流密度的平方根值，反比于波束横截面的平方根值。所以,

1/2

/RA+RB^

AR)

(5.26)

reRB,RC

o0

经过若T近似和推演，最后我们可以得到

05-10

1

D(5.27)

2d'd'

1+------乙5—

\kadtanw

其中，

dT一一反射点到发射站的地面距离；

d'——反射点到接收站的地面距禽；

A

r=ka——等效地球半径；

勺一等效地球半径因子；

〃—地球半径；

d-------电路程度；

▼――掠射角

由式(5.27)可以看出，只有在低擦地角的情况下，扩散系数。才有明显小于1的值。此时，由于球

形地面对反射波的扩散作用，便产生了球面反射引起的附加扩散损耗。

5.6等效反射系数、有效反射系数与反射损耗

5.6.1等效反射系数

费涅尔反射系数只是表达了光滑、平面地面的理想条件下的反射情况，它仅是一个参考值，通常可以

把它看成为真实地面反射系数的可能的最大值。

真实地球表面是个球面，与平面地面比较，球面引起的波束扩散损耗系数在上一节中已有过详细的讨

论，其表达式如式(5.27)所示。

另外，与光滑地面相比较，当无线电波投射到粗糙地面时，除要考虑镜反射波和折射波之外，还存在

所谓的散射问题。我们这样来设想，我们把有效的地面反射区域划分为数量足够多、面积足够小的小面元，以致

每一个小面元都可以被看成是一个小镜面，那么，由于地面的粗糙性，必然会有部分小面元的反射波可能

会偏离接收点的方向，而把入射能量反射到其它各个方向上，这就是所谓的粗糙地面的散射,造成的结果

是，粗糙地面的反射系数必然要小于光滑地面的费涅尔反射系数。所以，与光滑地面相比较，殂糙地

面的反射系数人可以写为:

5R〃(5.28)

其中，a为粗糙地面引起的地反射射线的减弱因子，氏户为费涅尔反射系数。

再考虑到球面地面对反射波的扩散效应，那么，粗糙球形地面的反射系数应是：

Re

R=aDR

eF(5.29)

其中，。为球形地面的扩散系数。我们把R称为地面的等效反射系数，它代表，在地面反射点上，反射

e

线场强与入射线场强之比；它真实地反映了球形粗糙地面的综合的反射能力。

事实上，a是无法有效计算已来的，而且也很难实际测量；。虽然理论上可以计算，但实际上也是无

法单独测量出来的。但是有效反射系数是可以测量出来的。

Re

05-11

5.6.2有效反射系数

如图5.7所示，令T和R分别为发射点和接收点，P为反射点，G®）和G（＜p）分别为发射天线和接

/r

收大线的方向性图，入射线和反射线分别在M,和处受到地面的阻挡。

那末，由于发射端天线方向性图的耦合，入射线TP的场强必然会被减弱，比如减弱丫倒，Y3天线

方向性图和力角的大小有关；同样，地反射线PR场强由「接收端天线方向性图的耦合会被减弱丫「倍，丫

与天线方向性图和°r角的大小有关。这里，。，和0〃分别为入射线和地反射线与直接射线的夹角。

图57地反射线的强度

另外，如图5.7所示，入射线TP和地反射线PR分别在M1和受到地面的阻挡，也会对入射波和

地反射波的场强有所减弱，现在，令阻挡对入射线和地反射线场强的衰减系数分别为以刘口，。

最后，在接收点R,地反射射线的场强后与直接射线场强E之比可以表示为：

r0

E

R=LYYN口R（5.30）

Etrtre

0

其中，R“为地面的有效反射系数，如式（5.27）所示。我们姑且可以把R称之为有效反射系数，它反映在接

收点反射线场强比直接射线场强衰减的倍数。在式（5.30）中，丫，？，尸和尸都拉可以精魂计算和实际

测量出来的，R也迤可测量出来的。

将式（5.27）代入式（5.30）中,我们得到:

R=*门叫（5.31）

这才是最后真正有效的反射系数。

5.6.3场的叠加、相干和非相干

相干

当两列或两列以上的波在相司的空间中传播时.，空间中每一点的合成场强是这些波在该点的场强的矢

量和，即合成总场。如果这些波的极化、相位和幅度以确定的、非随机的方式改变，则这些波彼此互为相

干波。相干波在任何时刻的相位和嗝度是确定的，所以它们的合成场强可以按通常的矢量相加的办法确定。应用

这种方法可以合成场期的空间分右。最简单的例子是具有相同极化和相同频率的两列波的相干叠加，

05-12

在它们相位相同的空间点上，合成场强的幅度是两个波的幅度的代数和；在这些点上，与单个场强比较，

合成场强得到明显的增强。在它们的相位相反的空间点上，合成场强的幅度是两列波幅度的代数差；在这

些点上，与单个场强比较，合成场陨得到明显的削弱；如果两列波的幅度相等、相位相反，则在这些点上，合成

场强为零，这种波的相干现象在光学上可以直接用肉眼感知。

非相干

如果波的极化、相位与幅度是以随机的方式变化，则场强的在空间的分布将是随机的，不会形成由于•

两列或多列波的叠加，在某些空间点上合成场强明显加强或削弱的相干现象。甚至无法确定地预测在确定

空间点上和确定时刻的合成场强，只能研究它的统计规律。如果这些具有随机相位和幅度的波在统计上是

彼此独立的，则合成场强幅度的均方值显然应等于各个波幅度的均方值之和。这就是非相干现象。

镜反射波是相干波，它可以直接与直接射线相干涉，形成一些重要的传播现象，如地反射衰减和地反

射衰落等。粗糙地面的漫反射波以及对流层不均匀体的散射波都是非相干波，对F这些波不存在所谓的相

干现象。

5.6.4地反射线和直接射线之间的程差与时延

可以证明[],地反射射线与直接射线之间的光程差等于它们的几何长度之差。所以可以用等效球面地

球法来处理射线之间的程差。在等效球面地球法中，因为射线都是直线，程差的计算是很简便的。在地面

通信中，总是满足天线高度远远小广电路距离这个条件，在这种情况下，可得到地反射线与直接射线之间

的程差△厂和相位差&P的表达式分别为：

2/z7?1

Ar=.TR(5.32)

d

A271AL4K/?'/?'

△①二F-"一)「+兀(5.33)

人Ad

其中，方；和小。分别为发射端和接收端天线的等效高度，d为电路程度，九为真空中的波长。而地反射射

线相对于直接射线的时延则