Xidian University 第三部分电波传播基本概念
第三部分 电波传播基本概念
电波传播概论 Xidian Universit 电波传播历史与发展 无线电波传播研究的主要内容是电磁波与传播媒质的相互作 用及其在有关电子系统工程和环境探测中的应用。它是一门 实验性科学。 典型的实验： ●德国Hertz于1885-1889年间，进 行了一系列UHF波段的电波传播 试验，产生了电磁波（称为Hert忆 波)。Hertz测定了Hertz的波长和 传播速度，证明了反射、折射特性 和光一样，证明了光是电磁波 物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学
物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学 电波传播概论 2 一．电波传播历史与发展 无线电波传播研究的主要内容是电磁波与传播媒质的相互作 用及其在有关电子系统工程和环境探测中的应用。它是一门 实验性科学。 典型的实验: ⚫德国Hertz于1885-1889年间，进 行了一系列UHF波段的电波传播 试验，产生了电磁波（称为Hertz 波）。Hertz测定了Hertz的波长和 传播速度，证明了反射、折射特性 和光一样，证明了光是电磁波
电波传播概论 Xidian University 10683 UNTERSUCHUNGEN 振子 谐振器 CERER DME AUSBREI里UNG DER ELEKTRISCHEN KRAFT 图 D HEINRICH HERTZ FROPESSOE BEE PHTNIX AN H UXIYERAETAF BONX 感应圈 0嘉 赫兹实验示意图 1 无线电真正实验产生了。 物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学
物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学 电波传播概论 赫兹实验示意图
电波传播概论 Xidian Universit 1901年12月12日，马可尼成功进行了跨大西洋通信实验， 距离2000英里。 ●俄国物理学家波波夫制成了无线电接收机，成功实现了无 线电报。 物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学
物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学 电波传播概论 4 ⚫1901年12月12日， 马 可 尼 成功进行了跨大西洋通信实验， 距离2000英里。 ⚫俄国物理学家波波夫制成了无线电接收机，成功 实 现 了无 线电报
电波传播概论 Xidian University 电波传播研究进程： 1899年Sommerfield研究了麦克斯韦方程组的解。他的学 生Zenneck发现了沿地表传播的电磁波，称为Zenneck波。 1902年，Kennelly Heaviside认为上空存在导电层， Appleton:和Barnett在1925年，Brietz和Tuve在1926年试验 证实了电离层的存在。1926-1945年左右，开始了电离层 和电离层传播的研究。 ● 我国在1936年开始观测日食对电离层的影响，1945年开始 对电离层进行垂直探测。 1934-1946年，开始微波视距传播研究。 1945-1960年，开始微波远距离传播研究，主要研究大气 波导传播、流星余迹散射传播、对流层散射传播、电离层 散射传播、山峰绕射远距离传播等。 物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学
物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学 电波传播概论 5 电波传播研究进程: ⚫ 1899年Sommerfield研究了麦克斯韦方程组的解。他的学 生Zenneck发现了沿地表传播的电磁波，称为Zenneck波。 ⚫ 1902年，Kennelly ， Heaviside认为上空存在导电层， Appleton和Barnett在1925年，Briet和Tuve在1926年试验 证实了电离层的存在。1926-1945年左右，开始了电离层 和电离层传播的研究。 ⚫ 我国在1936年开始观测日食对电离层的影响，1945年开始 对电离层进行垂直探测。 ⚫ 1934-1946年，开始微波视距传播研究。 ⚫ 1945-1960年，开始微波远距离传播研究，主要研究大气 波导传播、流星余迹散射传播、对流层散射传播、电离层 散射传播、山峰绕射远距离传播等
电波传播概论 Xidian University 1945年Clarke提出卫星广播的科学幻想，1957年，世界上 第一颗卫星（苏联)发射升空。 ● 1965年，COMSAT系列通信卫星的第一颗EARLY BIRD 通信卫星升空，开始了卫星通信时代。 电波传播学科发展模式和特点： 电波传播研究中，试验研究占主要地位，同时要和工程结 合紧密。 电波传播研究应扩大研究领域，即交叉渗透。 历史上电波传播主要为通信服务，现在电波传播研究应结 合更多学科，如雷达、遥感、导航、广播、微电子等。 物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学
物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学 电波传播概论 6 ⚫ 1945年Clarke提出卫星广播的科学幻想，1957年，世界上 第一颗卫星（苏联）发射升空。 ⚫ 1965年，COMSAT系列通信卫星的第一颗EARLY BIRD 通信卫星升空，开始了卫星通信时代。 电波传播学科发展模式和特点： ⚫ 电波传播研究中，试验研究占主要地位，同时要和工程结 合紧密。 ⚫ 电波传播研究应扩大研究领域，即交叉渗透。 ⚫ 历史上电波传播主要为通信服务，现在电波传播研究应结 合更多学科，如雷达、遥感、导航、广播、微电子等
电波传播概论 Xidian University 二、基本原理与概念 ●惠更斯一菲涅尔原理 惠更斯一提出了子波概念 菲涅尔一提出子波是相千波 惠更斯一菲涅尔原理是处理反射、折绕射等问题的工具。 T R ds R 01 T 物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学
物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学 电波传播概论 7 ⚫惠更斯—菲涅尔原理 惠更斯—提出了子波概念 菲涅尔—提出子波是相干波 惠更斯—菲涅尔原理是处理反射、折绕射等问题的工具。 T—球面波波源 R—接收点 S—某时刻波前 dS—Q点处小面元 r—Q、T距离 r—Q、R距离 q—TQ、TR夹角 T r Q q r R S dS 二、基本原理与概念
电波传播概论 Xidian University 波源T发出的球面波，在Q,点的场强为 R Eo Aexp(-jkp) 0 S 根据惠-菲原理，E。为R点接收场强的二次辐射源。它在R点建 立的场强与dS面元所在处的场强E和S在QR方向上的投影面 积成正比。因此，面元dS在R处产生的场强dE为 dE=AAexp(-jkp)exp(-jkr cos 0dS 物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学
物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学 电波传播概论 T r Q q r R S 波源T发出的球面波，在Q点的场强为 dS exp( ) Q A jk E r r − = 根据惠-菲原理， 为R点接收场强的二次辐射源。它在R点建 立的场强与dS面元所在处的场强EQ和dS在QR方向上的投影面 积成正比。因此，面元dS在R处产生的场强dE为 EQ exp exp( ) s ( ' c ) o jk d r A dS jk E A r q r r − − =
电波传播概论 Xidian University dE=AAexp(-jkp)exp(-jkr cos OdS R点实际场强是S面上所有二次辐射源在R,点产生辐射场强的 叠加结果，因此R点总场强E为 =AA cos 0dS 一惠更斯—菲涅尔原理的数学表达式 A = J 元 s- co0dS 惠更斯一菲涅尔原理的严格数学表达式 物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学
物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学 电波传播概论 exp( ) exp( ) ' cos r dS jk jk dE AA r r q r − − = R点实际场强是S面上所有二次辐射源在R点产生辐射场强的 叠加结果，因此R点总场强E为 exp( ) exp( ) ' cos S jk jkr E AA dS r r q r − − = ——惠更斯—菲涅尔原理的数学表达式 ' j A = − exp ( ) cos S j jk r E A dS r r q r − + = − ——惠更斯—菲涅尔原理的严格数学表达式
电波传播概论 Xidian University 菲涅尔区、带、半径 ● 收发点TR连线上一点O,过O作垂直于TR的平面S,S与通 过TR的垂直平面交PQ,在PQ上，取O1、O2O点，使 它们满足 P+i-d=元/2 p2+5-d=2(2/2) 0 02 015 Pn+n-d=n(2/2) d d, R d =d +d, 一LOS路径（视距路径) 物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学
物理与光电工程学院电波传播研究所 西安电子科技大学 电波传播概论 ⚫菲涅尔区、带、半径 收发点TR连线上一点O，过O作垂直于TR的平面S，S与通 过TR的垂直平面交PQ，在PQ上，取O1、O2……On点，使 它们满足 T O R P Q O1 O2 O3 1 d 2 d r1 r2 r3 1r 2r 3r 1 1 2 2 / 2 2( / 2) ·( / 2) n n r d r d r d n r r r + − = + − = + − = 1 2 d d d = +—LOS路径（视距路径）