《視距傳播》PPT課件

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1、第11章視距傳播視距傳播：收發(fā)天線在視線距離內(nèi)，電波直接從發(fā)射點(diǎn)傳到接收點(diǎn)的傳播方式。視距傳播可分為三類：地—地：中繼通信、廣播電視、移動(dòng)通信地—空：地面-飛機(jī)、地面-衛(wèi)星空—空：飛機(jī)間、宇宙飛行器間地面及對(duì)流層大氣對(duì)視距傳播有一定的影響。11.1地面對(duì)視距傳播的影響1.光滑平面地條件下視距傳播場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算假設(shè)發(fā)射天線A的高度為H1，直接波的傳播路徑為r1，地面反射波的傳播路徑為r2、與地面之間的投射角為Δ。收、發(fā)兩點(diǎn)間的距離為d。接收點(diǎn)B的高度為H2。r2-r1為兩條路徑之間的路程差，它可以表示為(11―1―2)根據(jù)二項(xiàng)式定理：得：（取前2項(xiàng)）接收點(diǎn)B場(chǎng)

2、強(qiáng)應(yīng)為直接波與地面反射波的疊加。(11―1―1)Γ為地面的反射系數(shù)，它與電波的投射角Δ、電波的極化和波長(zhǎng)以及地面的電參數(shù)有關(guān)。一般可表示為設(shè)沿r1路徑在接收點(diǎn)B處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)振幅為E1，沿r2路徑在接收點(diǎn)B處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)振幅為E2，則B處的總場(chǎng)強(qiáng)為(11―1―3a)對(duì)于水平極化波對(duì)于垂直極化波(11―1―3b)對(duì)于水平極化波來講，實(shí)際地面的反射比較接近于理想導(dǎo)電地，特別是在波長(zhǎng)較長(zhǎng)或投射角較小的區(qū)域近似程度更高。因此在估計(jì)地面反射的影響時(shí)，可粗略地將實(shí)際地面等效為理想導(dǎo)電地。對(duì)于垂直極化波情況就比較復(fù)雜。垂直極化波反射系數(shù)的模存在著一個(gè)最小值，對(duì)應(yīng)此值的投射

3、角稱為布魯斯特角（Brewster），記作ΔB；在ΔB兩側(cè)，反射系數(shù)的相角180°突變。盡管垂直極化波的反射系數(shù)隨投射角的變化起伏較大，但在很低投射角時(shí)，仍然可以將其視為-1。海水的反射系數(shù)海水和陸地的反射系數(shù)（圖中V代表垂直極化，H代表水平極化）。GHzGHz干土的反射系數(shù)水平極化波反射系數(shù)的模在低投射角約為1，相角幾乎可以被看作180°常量。當(dāng)Δ很小時(shí)，將代入下式合成場(chǎng)可以做如下簡(jiǎn)化：(11―1―4)因此，波的干涉與天線的架高、電波波長(zhǎng)及傳播距離有關(guān)。垂直極化波在海平面的干涉效應(yīng)（εr=80，σ=4）（a）f=0.1GHz，H1=50m，H2=100

4、m（b）f=0.1GHz，H1=50m，d=7000m下圖是以

5、E/E1

6、為縱坐標(biāo)計(jì)算得到的垂直極化波在海平面上的干涉效應(yīng)。則得到維建斯基反射公式：(11―1―5)解地面反射波與直接波之間的相位差為【例】某通信線路，工作波長(zhǎng)λ=0.05m，通信距離d＝50km,發(fā)射天線架高H1=100m。若選接收天線架高H2=100m，在地面可視為光滑平面地的條件下，接收點(diǎn)的E/E1=？今欲使接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為最大值，調(diào)整后的接收天線高度是多少（應(yīng)使調(diào)整范圍最?。?？所以接收點(diǎn)處的E/E1=0，此時(shí)接收點(diǎn)無(wú)信號(hào)。若欲使接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為最大值，可以調(diào)整接收天線高度，使得接收點(diǎn)處地面反

7、射波與直接波同相疊加，接收天線高度最小的調(diào)整應(yīng)使得φ=?16π。若令可以解出H2=93.75m，接收天線高度可以降低6.25m。地面上的有效反射區(qū)2.地面上的有效反射區(qū)反射波的主要空間通道是以A′和B為焦點(diǎn)的第一菲涅爾橢球體，而這個(gè)橢球體與地平面相交的區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)橢圓，該區(qū)域內(nèi)對(duì)反射波具有重要意義。這個(gè)橢圓也被稱為地面上的有效反射區(qū)。(11―1―6)該橢圓的長(zhǎng)軸在y方向，短軸在x方向。(11―1―7a)長(zhǎng)半軸：短半軸：(11―1―7b)根據(jù)第一菲涅爾橢球的尺寸，可以計(jì)算出該橢圓（有效反射區(qū)）的中心位置C的坐標(biāo)為不平坦地面的反射3.光滑地面的判別準(zhǔn)則實(shí)際地面

8、都是起伏不平的，光滑地面只是理想情況。電波在上、下兩邊界處反射時(shí)的波程差為(11―1―8)由此引起的附加相位差為為了能近似地將反射波仍然視為平面波，即仍有足夠強(qiáng)的定向反射，要求，相應(yīng)地要求瑞利準(zhǔn)則(11―1―9)瑞利準(zhǔn)則即為判別地面光滑與否的依據(jù)。當(dāng)滿足這個(gè)判別條件時(shí)，地面可被視為光滑；當(dāng)不滿足這個(gè)判別條件時(shí)，地面被視為粗糙，反射具有漫散射特性，反射能量呈擴(kuò)散性。表11―1―1Δh的實(shí)際計(jì)算數(shù)據(jù)波長(zhǎng)越短，投射角越大，越難視為光滑地面，地面起伏高度的影響也就越大。11.1.2光滑球面地情況地球是球面體，在大多數(shù)情況下應(yīng)該考慮到地球的曲率。首先受到影響的就是

9、視線距離。如圖11―1―7所示，在給定的發(fā)射天線和接收天線高度H1、H2的情況下，由于地球表面的彎曲，當(dāng)收發(fā)兩點(diǎn)B、A之間的直視線與地球表面相切時(shí)，存在著一個(gè)極限距離。當(dāng)H1、H2遠(yuǎn)小于地球半徑R時(shí)，d0也就為B、A之間的距離r0。1.視線距離－－視線所能達(dá)到的最遠(yuǎn)距離在通信工程中常常把由H1、H2限定的極限地面距離稱為視線距離。(11―1―10)(11―1―11)由于常滿足R>>H1，R>>H2，因此視線距離可寫為(11―1―12)根據(jù)圖11―1―7所示的幾何關(guān)系，若C點(diǎn)為AB與地球的切點(diǎn)，則有將地球半徑R=6370km代入上式并且H1、H2均以米為單

10、位時(shí)，(11―1―13)在標(biāo)準(zhǔn)大氣折射時(shí)，視線距離將增加到(11―1―14)在收