Z
Z O
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对E1x
o 2
H1y取x的导数，得
空间波
E1x o H1y
(1)
x
2 x
地表面波
从方程 E＝0，得
E1Z
E1x ＝ E1Z
(2)
x
Z
8
又从方程 H 1
j
0
E
1,
得
E1y x
j 0E1Z
(3)
把(2)(3)式代入(1)式，得
E1Z z
0 2
( j 0E1z )
由于地球表面呈球形使电波传播的路径按 绕射的方式进行。
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第2节 地波传播场强的计算
偶极子天线所产生的地波垂直电场E通常表示为： E E0 A
其中，E 0 为理想导电地面上的垂直电场； A 称为衰减因子，它是频率、距离和地面电参数的 复杂函数。
一般说来，频率愈高，地面电导率愈低，地 波随距离衰减就愈快。
均匀层：对电波传播影响很小
对电波传播的影响大小取决于大气中带电 粒子的多少。
对流层折射的影响
对流层的特点 如果对流层是均匀的，介电常数是常数，那 么，无线电波的传播将沿着直线进行。但是对 流层是不均匀的，不是常数，而是随着离地 的高度和温度而变化。无线电波在对流层中的 传播可以看作是从彼此系数不同的一个介质薄 层进入另一个介质薄层，这时传播路径将发生 连续弯曲，即发生折射。
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第1节、地表面波传播特性
❖ 沿地球表面以绕射方式进行传播的无线电波传播模 式，称为地波传播
❖ 特点：
信号比较稳定 半导电性地球表面的影响较大 地面对地波有较大的衰减 地面上方垂直方向电场强度远大于水平方向电场强度
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❖ 原因：
地表面的半导电性质，使得电波场结构发 生变化并引起对电波的吸收损耗。
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2）阴影区内传播损耗的计算
B
A
C
D
h1
r1
r3
r2
r
h2
r1 3.57 h1 (km)
r2 3.57 h2 (km)
r3 r r1 r2 (km)
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①频率(MHz)：干土上的垂直极 化波或海面上的水平极化波 ②频率(MHz)：海面上的垂直极 化波 ③等效地球半径因子 ④参考线 ⑤r1或r2(km) ⑥r3(km) ⑦L1——在距离r1上的损耗(dB) ⑧L2——在距离r2上的损耗(dB) ⑨L3——在距离r3上的损耗(dB)
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①在空气中， E1x
0 2
H1y
而
1 H1y Z1 E1Z
o 0
E1Z
E1x＝
0 2
H1y
0 ( 2
0 0
E1Z
)
0 2
E1Z
1
2r
E1Z
(V/m)
场的垂直分量远大于水平分量，因此，在地面
上方接收时宜采用垂直极化天线。
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由于场分量在Z轴都有着同样的传播常数，因此，对于靠近 地面的一定高度ΔZ范围内，上式也是成立的 。
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3）阴影区内场的计算
Pr Pt L
求自由空间的损耗时，已经 考虑了天线的方向性，因此，由 接收功率求场时，公式中不再出 现天线的方向性。
L L0 L'
L0 L1 L2 L3
L0 32.45 20 lg f 20 lg r D1 D2
Pr dBm 126 .75 Er dB 20 lg
第四章、地表面波传播模式
当无线电波在实际环境中传播时不可避免
地要受到球面地面凸起的阻挡以及地面上所存 在的各种各样的障碍物的阻挡。但即使接收机 位于障碍物的背面，它依然能接收到来自发射 天线发射的电波，因为电波能够以绕射的方式 沿着地球表面传输。电波的这种传播方式成为 地表面波，或简称为地波或表面波。
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第4节、对流层对电波传播的影响
大气层的分层
❖ 按气体的电离程度分层——以55Km为界
大气层
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电离层：大气发生电离，含大量带电粒子， 对电波传播影响极大 平流层：对电波传播影响很小
中性层： 对流层：气象现象复杂，对微 波传播影响大
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❖ 按温度不同分层
热层：90km以上，温度随高度而升高。温度
j
E1xz j Z
k
2r E1z
k
2r E1z
Z E1z 2r 0.5 2r (m)
E1z k
k
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②在土壤中，在Z=0处的边界条件：
E1z0 E2z 2
E2x E1x
由此可得
E2z
1Байду номын сангаас
2r
E1z
2r
E1z
j602
(V/m)
E2x E1x
E1z
(V/m)
2r j602
最高可达数千度，原因是对太阳辐射
的吸收
大气层
中层：50~90km，温度随高度的增加而下降 平流层： 18~50km，温度随高度而升高。原
因是臭氧对太阳紫外线的吸收
对流层： 8~18km，温度随高度的增加而下
降。原因是地面的加热
❖ 按大气组成成分分层——以90Km为界
大气层
不均匀层：重者下沉，轻者上浮。在太阳辐 射作用下，大气氧分子和氮分子 发生电离
E2z 2r
(V/m)
2r j602
在土壤中，电场的水平分量远大于垂直分量，
因此，在地下接收时宜采用水平极化天线。
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第3节 球面绕射模型
1）阴影区内求场的步骤
Er f Pr
传播损耗 Lp
查图
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接收功率 Pr
Lp
Pt Pr
接收场强 Er
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相对于自由空间的总的附加绕射损耗为：
L' L1 L2 L3
总的传播损耗为自由空间的损耗和绕射损耗之和：
限制条件：
L L0 L'
L0 L1 L2 L3
任一天线的高度不大于图中所列的限值
修正项：L'' 10 lg[ 1 (1 r1 r2 )](dB) 2 r2 r3
则 L L0 L'L''
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5
Z
E1Z
E2Z
c
0＝0
E1x
0
E
2, 2, 2
E2x
地面上下的场分量
电场矢量
列翁托维奇近似边界条件： 2r
' 2
j 60 2
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在分界面上的电场和磁场的分量满足： Ex ZH y
Z=0
Ey ZH x
Z为波阻抗： Z 2 0
2
2
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E dB Pr dBm 126 .75 20 lg
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球面地面半阴影区内场的求解
半阴影区内求传播损耗与阴影区的差别：
B A
D
C
h1
r1
r3
r2
h2
r
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r1 3.57 h1 (km)
r2 3.57 h2 (km)
r3 r1 r2 r L3 取负值