低空大氣層對(duì)空間波的影響簡(jiǎn)介.doc

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1、空間波傳播，無論是地一地或地一空的電波傳播，射線至少有一部分在對(duì)流層中傳播，因而它必然受到對(duì)流層這種傳輸媒質(zhì)的影響。從地面起至上空約10km到18km以內(nèi)的大氣層叫做對(duì)流層，在對(duì)流層內(nèi)，氣壓、溫度和濕度等都隨高度而變化，空氣的密度隨著高度的增加而降低，在通常情況下，氣溫和濕度也隨高度而下降，對(duì)流層的參數(shù)隨季節(jié)、晝夜和和氣象條件而有所變化?？臻g波射線因傳播路徑上的折射率隨高度變化而產(chǎn)生彎曲，波束上翹一個(gè)角度增量，而且這一偏移角還因傳播途中大氣折射率的變化而隨時(shí)變化。對(duì)流層的大致折射率大致表示為如下公式：式中n是對(duì)流層的折射率，P是大氣壓強(qiáng)(mbar)，e是水汽壓強(qiáng)(mbar)，T是

2、絕對(duì)溫度(K),T=t+273(k)。由于n與1相差極小，一般差值為10^-4～10^-6,為了方便，定義折射指數(shù)N=(n一1)×10^6，于是可得：影響空間波折射的主要因素是折射指數(shù)的垂直分布。將上式對(duì)高度h求導(dǎo)，得到折射指數(shù)梯度表示式為由此可見，表征大氣層氣象狀態(tài)的P、T、e不同時(shí)，折射指數(shù)的梯度也不同。大氣壓強(qiáng)總是隨高度而減小，且與氣象條件關(guān)系較少，所以上式括號(hào)中的第一項(xiàng)基本上是一負(fù)常數(shù)，而溫度、濕度卻受氣象條件影響顯著，變化劇烈。因此，折射指數(shù)梯度的變化主要由溫度和濕度的梯度變化決定。一般地說，折射指數(shù)隨高度增加而下降。大氣折射指數(shù)的垂直分布不同，射線的傳播軌跡就不同。按

3、大氣折射的情況，大致可分為正折射、負(fù)折射和無折射三種。正折射，系指(dN／dh)o的情況，折射指數(shù)隨高度而增加，射線軌跡向上彎

4、曲。實(shí)際上，電波在大氣層內(nèi)的傳播軌跡都是彎曲的，但是習(xí)慣上人們?cè)谔幚黼姴▊鞑栴}時(shí)，仍把電波射線當(dāng)作直線，因而要用等效地球半徑因子來進(jìn)行修正。這種方法認(rèn)為波在大氣層中仍按直線傳播，而地球半徑進(jìn)行修正后，才能保證在等效球面地上空電波沿直線傳播軌跡上的任一點(diǎn)到等效地面上的距離，與實(shí)際傳播軌跡上的同一點(diǎn)到真實(shí)地面上的距離相等。根據(jù)這等效原則，即可求出等效地球半徑R,令K表示等效地球半徑R，與實(shí)際地球半徑R。之比，稱等效地球半徑因子。在標(biāo)準(zhǔn)大氣折射情浼下，K=4/3。下表給出了折射指數(shù)梯度與等效地球半徑因子之問的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣．，低空大氣層的各種氣象狀態(tài)對(duì)電波的折射作用，就可以通過等效地

5、球半徑因子K值的情況進(jìn)行研究折射的分類不僅是大氣折射對(duì)電波產(chǎn)生影響，大氣吸收、降雨、云霧和大氣噪聲等對(duì)流層也能對(duì)電波傳播有影響。大氣吸收引起的衰減主要是氧和水汽吸收所致，在微波和毫米波段，氧和水汽是大氣氣體吸收的主要成分，因而在<10GHz時(shí)，可不考慮大氣吸收的影響。電波投射到雨滴上時(shí)，雨滴對(duì)電波的散射和吸收會(huì)使微波衰減，降雨引起的衰減主要來自散射，這些吸收和散射衰落隨信號(hào)頻率升高而加重。云、霧對(duì)電波造成的衰減主要是由吸收引起，散射可以忽略。大氣噪聲主要對(duì)低頻以下各波段的無線電系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。