一．电磁场基本性质： 1．电场和磁场： 静止电荷产生的场表现为对于带电体有力的作用，这种场称为电场。不随时间变化的电场称为静电场。运动电荷或电流产生的场表现为对于磁铁和载流导体有力的作用，这种物质称为磁场。不随时间变化的磁场称为恒定磁场。 2. 电磁波及麦克斯韦方程： 如果电荷及电流均随时间改变，它们产生的电场及磁场也是随时变化的，时变的电场与时变的磁场可以相互转化，两者不可分割，它们构成统一的时变电磁场。时变电场与时变磁场之间的相互转化作用，在空间形成了电磁波。静电场与恒定磁场相互无关、彼此独立，可以分别进行研究。 0c D B B E t D H J t ρ?=???=??????=-??????=+??? c D E B H J E εμσ=??=??=? 3. 物质属性 电磁场与电磁波虽然不能亲眼所见，但是客观存在的一种物质，因为它具有物质的 两种重要属性：能量和质量。但电磁场与电磁波的质量极其微小，因此，通常仅研究电磁场与电磁波的能量特性。电磁场与电磁波既
然是一种物质，它的存在和传播无需依赖于任何媒质。在没有物质存在的真空环境中，电磁场与电磁波的存在和传播会感到更加“自由”。因此对于电磁场与电磁波来说，真空环境通常被称为“自由空间”。 当空间存在媒质时，在电磁场的作用下媒质中会发生极化与磁化现象，结果在媒质中又产生二次电场及磁场，从而改变了媒质中原先的场分布，这就是场与媒质的相互作用现象。 4. 历史的回顾与电磁场与波的应用 公元前600年希腊人发现了摩擦后的琥珀能够吸引微小物体；公元前300年我国发现了磁石吸铁的现象；后来人们发现了地球磁场的存在。1785年法国科学家库仑（1736－1806）通过实验创建了著名的库仑定律。1820年丹麦人奥斯特（1777－1851）发现了电流产生的磁场。同年法国科学家安培（1775－1836）计算了两个电流之间的作用力。1831年英国科学家法拉第（1791－1867）发现电磁感应现象，创建了电磁感应定律，说明时变磁场可以产生时变电场。1873年英国科学家麦克斯韦（1831－1879）提出了位移电流的假设，认为时变电场可以产生时变磁场，并以严格数学方程描述了电磁场与波应该遵循的统一规律，这就是著名的麦克斯韦方程。该方程说明了时变电场可以产生时变磁场，同时又表明时变磁场可以产生时变电场，因此麦克斯韦预言电磁波的存在，后来在1887年被德国物理学家赫兹（1857－1894）的实验证实。在这个基础上俄国的波波夫及意大利的马可尼于19世纪末先后发明了用电磁波作为媒体传输信息的技术。 静电复印、静电除尘以及静电喷漆等技术都是基于静电场对于带电粒子具有力的作用。电磁铁、磁悬浮轴承以及磁悬浮列车等，都是利用磁场力的作用。当今的无线通信、广播、雷达、遥控遥测、微波遥感、无线因
实验报告实验一测量线法测量线式天线输入阻抗 使用仪器型号和编号： （1）同轴测量线：型号（TC8D ）和编号（051 ）； （2）信号发生器：型号（XBT ）和编号（860234 ）； （3）选频放大器：型号（XF-01 ）和编号（820591 ）； （4）被测天线负载组别（第4组）； 一．波导波长测量（采用交驻读数法） (1)测量读数 L1A =(111.17 )mm; L2A =(121.35 ) mm; LminA =(116.26 )mm; L1B =(162.90)mm; L2B =(190.1)mm; LminB =(176.50)mm; = 2| LminA - LminB |= (120.48) mm; 频率换算f = （2.49）GHz； (2) 测量读数 L1A =(66.08)mm; L2A =(90.56) mm; LminA =(78.32)mm; L1B =(125.00)mm; L2B =(150.68)mm; LminB =(137.84)mm; = 2| LminA - LminB |= (119.05 ) mm; 频率换算f = （2.52）GHz； (3) 测量读数 L1A =( 133.64 )mm; L2A =( 138.98 ) mm; LminA =( 136.31 )mm; L1B =( 192.18 )mm; L2B =( 199.72 )mm; LminB =( 195.95 )mm; = 2| LminA - LminB |= ( 119.28 ) mm; 频率换算f = （ 2.515 ）GHz； (4)计算平均值 g = (119.60) mm; 换算频率f = （2.508）GHz； 二．绘画晶体管定标曲线
电离层无线电波传播 dianliceng wuxian dianbo chuanbo 电离层无线电波传播 radio wave propagation in the ionosphere 无线电波在电离层中传播的规律及其应用的研究，早先着重于电波在电离层F2层电子密度峰值以下区域的传播问题，人造卫星上天以后，扩展到穿越整个电离层区域的传播规律问题。 基本理论电离层由自由电子正离子负离子、分子和原子组成，是部分电离的等离子体介质。带电粒子的存在影响无线电波的传播，其机制是带电粒子在外加电磁场的作用下随之振动，从而产生二次辐射，同原来的场矢量相加，总的效果表现为电离层对电波的折射指数小于1。由于自由电子的质量远小于离子的质量,一般电子的作用是主要的，只要考虑电子就够了。但如电波频率较低而接近于离子的等离子体频率时，离子的影响也不能忽略。由于地磁场的存在，带电粒子也受它的影响，所以电离层又是各向异性的（见磁离子理论）。电离层的形成和结构特性是受太阳控制的，因此它既随时间又随空间变化。在这样复杂的介质中，分析无线电波传播问题必须建立相对简化的物理模型并根据电波的频率采用相应的理论和方法。对于电离层电波传播，介质的折射指数是一个最根本的参数，实验证明相当有效。为人们普遍接受的磁离子理论表达的折射指数的公式称为阿普尔顿-
哈特里公式,它是电离层电子密度和电波频率的函数，所以又被称为色散公式，而电离层则是一种色散介质。对于短波和波长更短的电波传播问题，可以采用近似的射线理论，对长波和超长波则一般需要采用波动理论，有时可将地面和电离层底部之间看作一个同心球形波导。 折射和反射电离层的折射指数主要取决于电子密度和电波频率，电子密度愈大或电波频率愈低，折射指数愈小。因为电离层的折射指数小于1,电波在电离层中受到向下折射，在垂直投射的情况下，折射指数等于零时，电波不能传播，产生“反射”。在一定值的电子密度情况下，使折射指数为零的频率称为电波的临界频率，在地磁场的影响可以忽略时，这一频率就等于电子的等离子体频率。电离层的电子密度随高度的变化具有分层结构（见电离层结构），因此从地面向上传播的电波受到折射后传播路径逐步弯曲，最后转向地面；从而使地面上的远距离传播成为可能。较高频率的电波，穿透电离层的程度也较深，受折射影响偏离直线传播的程度则较小。电波频率超过某一数值时将穿透整个电离层而不被反射。在垂直投射时，对应这一频率的值就是电离层最大电子密度处的临界频率。在斜投射的情况下，也有一个大于上述垂直投射时临界频率的临界值，称为最高可用频率,用MUF表示，只有当使用的电波频率低于它时，电波才能返回地面。显然MUF与电波的投射角度有关,仰角愈小，MUF愈大，传播的距离也愈远。 电波的吸收电离层对电波有衰减作用，称为电离层的吸收，主要
电波传播与天线专业 本专业旨在培养具有坚实数学物理基础，掌握现代电子信息科学技术的基本理论、基本知识和实验技能，能运用计算机等现代工具对无线电系统及信息获取进行分析、设计和综合应用的高级专门人才。 电波传播与天线（Electromagnetic wave propagation and antenna） 开设院校 序号主管部门学校名称专业代码专业名称修业年限学位 69教育部武汉大学080635S电波传播与天线四年理学 95教育部成都电子科技大学080635S电波传播与天线四年工学 101教育部西安电子科技大学080635S电波传播与天线四年工学 注：专业代码加有“S”者为在少数高校试点的目录外专业。 专业综合介绍 成都电子科技大学 修业年限及授予学位：四年、工学学士 本专业以国家重点学科“电磁场与微波技术”为支撑。本专业拥有包括中科院院士林为干教授为代表的学科中坚力量，老中青相结合，梯队结构合理的高水平师资队伍。本专业旨在培养具有坚实的电波传播与天线工程应用能力的高层次专业人才。 主干课程：信号与系统、电磁场理论、电波传播、电磁波散射、天线原理与设计、微波技术基础、电路分析基础、模拟电路基础、数字逻辑设计及应用、微机原理及接口技术、电磁场数学方法、阵列天线分析与综合、自适应天线、天线与微波测量、数字信号处理、随机信号分析等。 毕业走向：继续深造；到信息电子、航空、航天、船舶、电信等工业部门和国防科研院所从事相关科学研究、技术研发、技术应用、技术管理和教学等工作。 武汉大学 本专业应用近代物理学和电子信息科学的基本理论、方法和实验手段，主要研究电磁波的辐射、传播、散射及其在通信、雷达、遥感、导航等领域中的应用。本专业是我国电波科学人才培养的摇篮，培养具有坚实数学物理基础，掌握现代电子信息科学技术的基本理论、
无线电波传播模型 与 覆盖预测 河北全通通信有限责任公司 工程部网络服务组 二0 0二年四月二十日
第一节无线传播理论 1.1 无线传播基本原理 在规划和建设一个移动通信网时，从频段的确定、频率分配、无线电波的覆盖范围、计算通信概率及系统间的电磁干扰，直到最终确定无线设备的参数，都必须依靠对电波传播特性的研究、了解和据此进行的场强预测。它是进行系统工程设计与研究频谱有效利用、电磁兼容性等课题所必须了解和掌握的基本理论。 众所周知，无线电波可通过多种方式从发射天线传播到接收天线：直达波或自由空间波、地波或表面波、对流层反射波、电离层波。如图1-1所示。就电波传播而言，发射机同接收机间最简单的方式是自由空间传播。自由空间指该区域是各向同性（沿各个轴特性一样）且同类（均匀结构）。自由空间波的其他名字有直达波或视距波。如图1-1（a），直达波沿直线传播，所以可用于卫星和外部空间通信。另外，这个定义也可用于陆上视距传播（两个微波塔之间），见图1-1（b）。 第二种方式是地波或表面波。地波传播可看作是三种情况的综合，即直达波、反射波和表面波。表面波沿地球表面传播。从发射天线发出的一些能量直接到达接收机；有些能量经从地球表面反射后到达接收机；有些通过表面波到达接收机。表面波在地表面上传播，由于地面不是理想的，有些能量被地面吸收。当能量进入地面，它建立地面电流。这三种的表面波见图1-1（c）。第三种方式即对流层反射波产生于对流层，对流层是异类介质，由于天气情况而随时间变化。它的反射系数随高度增加而减少。这种缓慢变化的反射系数使电波弯曲。如图1-1（d）所示。对流层方式应用于波长小于10米（即频率大于30MHz）的无线通信中。第四种方式是经电离层反射传播。当电波波长小于1米（频率大于300MHz）时，电离层是反射体。从电离层反射的电波可能有一个或多个跳跃，见图1-1（e）。这种传播用于长距离通信。除了反射，由于折射率的不均匀，电离层可产生电波散射。另外，电离层中的流星也能散射电波。同对流层一样，电离层也具有连续波动的特性，在这种波动上是随机的快速波动。蜂窝系统的无线传播利用了第二种电波传播方式。这一点将在后文中论述。 在设计蜂窝系统时研究传播有两个原因。第一，它对于计算覆盖不同小区的场强提供必要的工具。因为在大多数情况下覆盖区域从几百米到几十公里，地波传播可以在这种情况下应用。第二，它可计算邻信道和同信道干扰。 预测场强有两种方法。第一种纯理论方法，适用于分离的物体，如山和其他固体物体。但这种预测忽略了地球的不规则性。第二种基于在各种环境的测量，包括不规则地形及人为障碍，尤其是在移动通信中普遍存在的较高的频率和较低的移动天线。第三种方法是结合上述两种方法的改进模型，基于测量和使用折射定律考虑山和其他障碍物的影响。在蜂窝系统中，至少有两种传播模型，第一种是FCC建议的模型。第二种设计模型由Okumura提供，覆盖边
########学院 2010—2011学年第二学期网络教育期末考试试卷 《天线与电波传播理论》课程（A 卷） 题号 一 二 三 四 五 总分 分数 得分 评卷人 一、填空题：（每空1分，共20分） 1、与可见光一样，红外线是一种 波，人体辐射的红外线波长约为10μm ，频率约为 赫兹。 2、单位换算： (1) 103.8 KHZ= HZ= MHZ ； (2) 0.725 MHZ= HZ= KHZ ．。 3、半波振子的方向函数为 ，方向系数为 。 4、Maxwell 提出的 电流的概念，使在任何状态下的电流都可保持连续，并且指明 电流和 电流是产生涡旋磁场的源。 5、坡印廷矢量的大小代表 ，其单位为 ，其方向代表 ，瞬时坡印廷矢量的表达式为 。 6、任一线极化波都可分解为两个振幅 、旋向 的圆极化波，任一圆极化波都可分解为两个振幅 、相互 且相位 的线极化波。 二、单项选择题：（每小题2分，共20分） 1. 我国的卫星通信技术拥有自主知识产权，在世界处于领先地位.在北京发射的信号通过通信卫星会转到上海被接收.实现这种信号传递的是( ) A.超声波 B.次声波 C.声波 D.电磁波 2. 关于电磁波的传播，以下说法正确的是（ ） A ．只能在真空中传播 B ．在水中不能传播 C ．可以在很多介质中传播 D ．只能在空气中传播 3．微波炉中不能使用金属容器，这主要是因为（ ） A ．金属易生锈，弄脏炉体 B ．金属容易导电，造成漏电事故 C ．微波能在金属中产生强大的电流，损坏微波炉 D ．金属易传热 ，使炉体温度过高 4．下列说法正确的有（ ） A ．频率越低的电磁波的波长越短 B ．频率越高的电磁波传播速度越快 C ．频率越低的电磁波传播速度越快 D ．频率越高的电磁波的波长越短 5. 在2003年4月的伊拉克战争中，美英联军在战争中使用电子干扰取得了很好的效果，争取到了战争的主动权，电子干扰具体地说就是（ ） A ．对敌方发射电磁波 B ．对敌方发射很强的电磁波 得分 评卷人
第一章电波传播 无线电通信，是将信息变为电信号，再调制到高频振荡上，由发射天线把已调的高频电流，以电磁波的形式发射出去。电磁波传播到接收地点时，由接收天线将它接收下来，再变成已调的高频电流，通过接收机放大、解调，取出信息，从而达到通信的目的。其工作过程如图1.1所示。 发送端电磁波接收端 一、频率、波长和波速的关系 电磁波的特性可用它的频率、波长和传播速度来表示。一般用符号? 代表频率，常用的单位是赫、千赫和兆赫；用符号λ代表波长，常用单位是米、厘米和毫米；用符号V代表波速，常用单位是公里/秒、米/秒等。 频率、波长和波速，这三个物理量之间的关系，可用公式1.1表示。 V=λ×? 1.1 电磁波在空中传播的速度近似于光在真空中传播的速度，其值为： V =3×108米/秒 1.2 所以 赫 λ λ 8 10 3? = = v f 1.3 或 米 f f v8 10 3? = = λ 1.4 在短波通信中，频率常用兆赫为单位，1兆赫=106赫，所以波长λ又可以写为：
()米 兆赫f 300=λ 1.5 无线电波频率、波长对照见表1.1 表1.1 频率波长对照表 Mc M 18.7516 19 20 21 22232425262728 29303132333435363737.5 15.5 1514.5 1413.51312.5 1211.5 11 10.5 109.5 98.58 4000 Mc M 9.3759.5 10 1112131415 16 17 1818.753231.5 3029 28 27262524232221 20`918 1716 3500 3000 2500 2000 75 80 90 100 110 120 130 140 150 Kc M 8000 37.5Kc M 7500 7000 6500 6000 5500 5000 4500 4000 37.5 40 45 50 55 60 65 70 75 计算公式：频率（KC ）= ()M 波长300000 ，波长（M ）= ()KC 频率300000 二、无线电波波段的划分 无线电波的频率范围很宽，根据无线电波传播的特点，二、无线电波波段的划分按工作波长的不同，一般划分为极长波、超长波、长波、中波、短波、超短波和微波等波段，其波长划分范围一般如表1.2所
无线电波的传播方式 一、无线电波的传播方式 无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后，是经过不同的传播路径到达接收点的。人们根据这些各具特点的传播方式，把无线电波归纳为四种主要类型。 1）地波，这是沿地球表面传播的无线电波。 2）天波，也即电离层波。地球大气层的高层存在着“电离层”。无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”。因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。 3）空间波，由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。直射波和反射波合称为空间波。 4）散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。 在业余无线电通信中，运用最多的是“天波”传播方式，这是短波远距离通信向必要条件。空间波和散射波的运用多见于超高频通信，而地波传播“般只用于低波段和近距离通信。 二、电离层与天波传播 1．电离层概况 在业余无线电中，短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。短波段信号的传播主要依靠的是天波，所以我们必需对电离层有所了解。 地球表面被厚厚的大气层包围着。大气层的底层部分是“对流层”，其高度在极区约为九公里，在赤道约为十六公里。在这里，气温除局部外总是随高度上升而下降。人们常见的电闪雷鸣、阴晴雨雪都发生在对流层，但这些气象现象一般只对直射波传播有影响。 在离地面约10到50公里的大气层是“同温层”。它对电波传播基本上没有影响。 离地面约50到400公里高空的空气很少流动。在太阳紫外线强烈照射下，气体分子中的电子挣脱了原子的束缚，形成了自由电子和离子，即电离层。由于气体分子本身重量的不同以及受到紫外线不同强度的照射，电离层形成了四个具有不同电子密度和厚度的分层，每个分层的密度都是中间大两边小。 离地面50～90公里的称作口层。D层白天存在，晚上消失。D层的密度最小，对电波不易反射。当电波穿过口层时，频率较低的被吸收得较多。 90公里~140公里的是E层。通常情况下E层的密度也较小，只有对中波可以反射。在一些特定条件下，E层有可能反射高频率的无线电波。在盛夏或是隆冬，E层对电波的反射现象总是有规律地出现，你可以清楚地接收到远距离小功率电台发射的信号，而且可以发现可听别的范围是在有规律地变化。所以，爱好者们对这种不稳定的E层总是抱着极大的兴趣在进行观测研究。 高空200～300公里的是F1层，300～400公里是F2层。夏季以及部分春秋季的白天，F1层和F2层同时存在，且F2层的密度最大。到了夜晚，F1和F2合并成一个F2层，高度上升。F2层对电波的反射能力最强，它的存在是短波能够进行远距离通信的主要条件。 电离层示意阁请看图5．1。 2.电离层对电波传播的影响 人们发现，当电波以一定的入射角到达电离层时，它也会象光学中的反射那样以相同的角度离开电离层。显然，电离层越高或电波进入电离层时与电离层的夹角越小，电波从发射点经电离层反射到达地面的跨越距离越大。这就是利用天波可以进行远程通信的根本原出。而且，电波返回地面时又可能被大地反射而再次进入电离层，形成电离层的第二次、第三次反射，如图5．2所示。
实验二电磁波的传播 实验目的： 1、掌握时变电磁场电磁波的传播特性； 2、熟悉入射波、反射波和合成波在不同时刻的波形特点； 3、理解电磁波的极化概念，熟悉三种极化形式的空间特点。 实验原理： 平面电磁波的极化是指电磁波传播时，空间某点电场强度矢量E随时间变化的规律。若 E的末端总在一条直线上周期性变化，称为线极化波；若E末端的轨迹是圆（或椭圆），称为圆（或椭圆）极化波。若圆运动轨迹与波的传播方向符合右手（或左手）螺旋规则时，则称为右旋（或左旋）圆极化波。线极化波、圆极化波和椭圆极化波都可由两个同频率的正交线极化波组合而成。 实验步骤： 1、电磁波的传播 （1）建立电磁波传播的数学模型 （2）利用matlab软件进行仿真 （3）观察并分析仿真图中电磁波随时间的传播规律 2、入射波、反射波和合成波 （1）建立入射波、反射波和合成波的数学模型 （2）利用matlab软件进行仿真 （3）观察并分析仿真图中三种波形在不同时刻的特点和
关系 3、电磁波的极化 （1）建立线极化、圆极化和椭圆极化的数学模型 （2）利用matlab软件进行仿真 （3）观察并分析仿真图中三种极化形式的空间特性 实验报告要求： （1）抓仿真程序结果图 （2）理论分析与讨论 1、电磁波的传播 clear all Array w=6*pi*10^9; z=0:0.001:0.12; c=3*10^8; k=w/c; n=5; rand('state',3) for t=0:pi/(w*4):(n*pi/(w*4)) d=t/(pi/(w*4)); x=cos(w*t-k*z); plot(z,x,'color',[rand,rand,rand]) hold on end
第一章习题参考答案（仅供参考） 1. 解：电基本振子放置于Z轴上，其空间坐标如右图所示。 ? （1）辐射场的传播方向为径向；电场方向为；磁场方向为；（注：这里表示的是电基本振子的远区辐射场） （2）电基本振子辐射的是线极化波。 （3）过M点的等相位面是一个球面，所以远区辐射场是球面波；又因为 与成正比，则球面波又是非均匀的。 （4）M点的电场与磁场之间有如下关系： （5）从电基本振子的远区辐射场表达式可见： 与电流大小、空间距离及电长度以及子午角有关。 （6）从电基本振子辐射场的表达式可知： 当时，电场有最小值；当时，电场有最大值；磁 场无方向性。（注：也可以用电磁场的方向图来说明。） （7）电基本振子的E面和H面的方向图如下图所示。
5、解：（1）电基本振子的归一化方向函数为： 因为是指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。由此可知： ? →? 取，则。 因为是指主瓣最大值两边场强等于最大值0.707的两个辐射方向之间的夹角。由此可知： ? →? 取，则。 （2）磁基本振子的E面图为电基本振子的H面图，H面图为电基本振子 的E面图。所以，其和的计算过程于电基本振子的类似，从略。 8、解：本题考察对半功率点波瓣宽度的理解。因为，所以 ；从图上可以看出点是半功率点，其场强大小为： ，其中为的场强。 由于场强与成正比，则的场强是点场强的 ，即。故有。
10、解：已知天线1的，；天线2的， 。 （1）由可得： （2）由可得： （3）由可得： ?? →?? ?? →?? ????→?? 14、解：接收天线的有效接收面积为 将，代入，则可得。 29、解：如图所示，这是一个4元均匀直线阵，,,,d=0.25λ。
1、与可见光一样，红外线是一种波，人体辐射的红外线波长约为10μm，频率约为赫兹。 2、单位换算： (1) 103.8 KHZ= HZ= MHZ； (2) 0.725 MHZ= HZ= KHZ．。 3、半波振子的方向函数为，方向系数为。 4、Maxwell 提出的电流的概念，使在任何状态下的电流都可保持连续，并且指明电流和电流是产生涡旋磁场的源。 5、坡印廷矢量的大小代表，其单位为，其方向代表，瞬时坡印廷矢量的表达式为。 6、任一线极化波都可分解为两个振幅、旋向的圆极化波，任一圆极化波都可分解为两个振幅、相互且相位的线极化波。 二、单项选择题：（每小题2分，共20分） 1. 我国的卫星通信技术拥有自主知识产权，在世界处于领先地位.在北京发射的信号通过通信卫星会转到上海被接收.实现这种信号传递的是( ) A.超声波 B.次声波 C.声波 D.电磁波 2. 关于电磁波的传播，以下说法正确的是（） A．只能在真空中传播 B．在水中不能传播 C．可以在很多介质中传播 D．只能在空气中传播3．微波炉中不能使用金属容器，这主要是因为（）A．金属易生锈，弄脏炉体 B．金属容易导电，造成漏电事故 C．微波能在金属中产生强大的电流，损坏微波炉 D．金属易传热，使炉体温度过高 4．下列说法正确的有（） A．频率越低的电磁波的波长越短 B．频率越高的电磁波传播速度越快 C．频率越低的电磁波传播速度越快 D．频率越高的电磁波的波长越短 5. 在2003年4月的伊拉克战争中，美英联军在战争中使用电子干扰取得了很好的效果，争取到了战争的主动权，电子干扰具体地说就是（） A．对敌方发射电磁波 B．对敌方发射很强的电磁波 C．对敌方发射频率很高的电磁波 D．对敌方发射与敌方电子设备工作频率相同的电磁波，施放反射电磁波的干扰波 6. 对极化强度为的电介质，束缚体电荷密度为＿＿＿＿＿ A. B. C. D. 7.是 A. 左旋圆极化 B. 左旋椭圆极化 C. 右旋圆极化 D. 右旋椭圆极化 8. 在两种不同介质（）的分界面上，电场强度的切向分量 A. 总是连续的 B. 总是不连续的 C. 可能连续也可能不连续 D. ，时连续 9. 入射方向矢量为
北京联合大学 电波多径传播及衰落的分析与研究 学院：信息学院 姓名： 班级： 2011年11月1日 电波多径传播及衰落的分析与研究
摘要：随着无线通信的迅速发展，无线通信在日常生活中的地位越来越重要，无线通信的电波传输是一个非常复杂的问题，在通信系统中，由于通信地面站天线波束较宽，受地物、地貌和海况等诸多因素的影响，使接收机收到经折射、反射和直射等几条路径到达的电磁波，电波在传播信道中的多径传输就会引起干涉延时效应，产生多径效应。这些不同路径到达的电磁波射线相位不一致且具有时变性，导致接收信号呈衰落状态；这些电磁波射线到达的时延不同，又导致码间干扰。若多射线强度较大，且时延差不能忽略，则会产生误码，这种误码靠增加发射功率是不能消除的，即多径衰落，它也是产生码间干扰的根源。 关键字：无线通信；反射；折射；多径效应；多径衰落 Abstract:These different paths to reach the phase of the electromagnetic radiation possessed sometimes inconsistent variability, resulting in the received signal was fading state; these different electromagnetic radiation to reach the delay, but also lead to inter-symbol interference. If the multi-ray intensity is greater and the time delay difference can not be ignored, it will produce error, this error by increasing the transmit power can not be eliminated, and the resulting decline of multi-path effects have called multipath fading, it is also produced inter-symbol interference source. Key words:Wireless communication;reflection refraction;multipatheffect;multipath fading 一、多径传播： 多径传播是指无线电波在传播时通过了两个以上不同长度的路径到达接收点，接 收天线检测的信号是几个不同路径传来的电场强度之和。多径传播也会引起信号畸变。 在无线通信领域，多径指无线电信号从发射天线经过多个路径抵达接收天线的传 播现象。大气层对电波的散射、电离层对电波的反射和折射，以及山峦、建筑等地表物体对电波的反射都会造成多径传播。 多径会导致信号的衰落和相移。瑞利衰落就是一种冲激响应幅度服从瑞利分布的多径信道的统计学模型。对于存在直射信号的多径信道，其统计学模型可以由莱斯衰落描述。
天线与电波传播 天线部分： 引言 天线是一种用来发射或接收电磁波的器件，是任何无线电系统中的基本组成部分。换句话说，发射天线将传输线中的导行电磁波转换为“自由空间”波，接收天线则与此相反。于是信息可以在不同地点之间不通过任何连接设备传输，可用来传输信息的电磁波频率构成了电磁波谱。人类最大的自然资源之一就是电磁波谱，而天线在利用这种资源的过程中发挥了重要的作用。 第一讲：传输线基础知识 在通信系统中，传输线(馈线)是连接发射机与发射天线或接收机与接收天线的器件。为了更好的了解天线的性能及参数，首先简单介绍有关传输线的基础知识。 传输线根据频率的使用范围区分有两种类型：1、低频传输线；2、微波传输线。这里重点介绍微波传输线中无耗传输线的基础知识，主要包括反映传输线任一点特性的参量：反射系数Γ、阻抗Z 和驻波比ρ。 一、反射系数Γ 这里定义传输线上任一点处的电压反射系数为 ()()' ' ' ' ' ''' 2()()() 00j z j z j z l U z z U z U z e U z e e βββ-+--+ -Γ=== ==Γ (1) 由上式可以看出，反射系数的模是无耗传输线系统的不变量，即 ()'l z Γ=Γ (2) 此外，反射系数呈周期性，即 ()()''/2g z m z λΓ+=Γ (3) 二、阻抗Z
这里定义传输线上任一点处的阻抗为 ()() () '' 'U z Z z I z = (4) 经过一系列的推导，得出阻抗的最终表达式 ()'' 00'0t a n t a n l l Z j Z z Z z Z Z j Z z ββ+=+ (5) 三、驻波比ρ(VSWR) 这里定义传输线上任一点处的驻波比为 ()() 'm a x 'm i n U z U z ρ= (6) 经过一系列的推导，得出阻抗的最终表达式 11l l ρ+Γ= -Γ (7) 此外，这里还给出反射系数与阻抗的关系表达式 ()()() ()()()'' '' ' '0 11z Z z Z z Z z Z z Z z Z +Γ=-Γ-Γ= + (8) 这里还简单介绍一下传输线理论所要用到的一些基本参数，例如特性阻抗0Z 以及相位常数β，具体表达式如下： 02Z π βλ = == (9) 此外，不同的系统有不同的特性阻抗0Z ，为了统一和便于研究，常常提出归一化的概念，即阻抗 () '0 Z z Z 称为归一化阻抗 ()() '' Z z Z z Z = (10) 第二讲：基本振子的辐射
第三章电波传播 EME通信电波传输往返路径长达80万公里，无线电波需要穿越大气层、电离层、宇宙空间到达月球表面反射后再返回，影响电波传播的主要因素包括路径传输损耗、多普勒频移、法拉第旋转、天空噪声，以及空间位置的变化引起的极化改变等。 图3.1 EME电波传输损耗示意图 3.1 EME路径传输损耗 月面反射通信中的无线电信号需要往返经过地球大气层、月地间的宇宙空间等重要的区域，每个区域均会对信号传播产生影响，主要包括自由空间传输损耗和大气损耗。
图3.2 EME电波传播示意图 3.1.1 自由空间传输损耗 传输损耗中最基本的就是自由空间传输损耗。无线电波在自由空间传输时，发射天线辐射功率大部分能量都向其它方向扩散了，随着距离增加其单位面积中的能量会因为扩散而减少，接收天线接收的信号功率仅仅是其中很小部分。通信距离越远，球面积越大，接收点截获的功率越小，即传输损耗越大。除了距离以外，自由空间传输损耗还和通信的频率有关，频率越大，自由空间损耗也越大。随着距离和频率的上升，自由空间传输损耗也上升，到了一定界限后呈缓慢上升趋势。自由空间传输损耗可由下式计算得出： L f=32.44+20?log(d)+20?log?(?)（3.1）式3.1中：?为电磁波的频率，单位为MHz； ????????????d为传播路径的距离，单位为km； EME通信距离高达80万公里，要穿越不同的介质，在大气层以外的传播可近似看成自由空间传播。自由空间传播损耗为EME整个通信链路的主要损耗，所以在前人总结的基础上，采用自由空间损耗公式对该部分进行计算，可以获取自由空间的传播损耗数值。 表3.1 典型频率的EME传输损耗
1.简述天线的定义及其基本要求？P1 2.发射天线与接收天线工作的物理过程？P16 3.写出电基本振子远区辐射场的公式？概述其性质？P4-5 4.从电气性能方面考虑，天线有哪四大特性？(方向、阻抗、带宽、极化) 5.方向系数的定义及其计算公式？P10-11 6.天线效率的定义？写出基于辐射电阻的效率计算公式？P12 7.天线有效长度的概念？电基本振子的有效长度与其几何长度的关系？P14 8.请写出天线的最佳接收条件？P17 9.有效接收面积的计算公式？有效接收面积一定小于天线的几何面积吗？P18 10.对称振子的辐射场的公式？其性质？P21 11.对称振子与均匀传输线的区别？计算输入阻抗的修正方法？P23 12.何谓方向图乘积定理？P27 13.二元阵的阵因子表达式？N元均匀直线阵的阵因子表达式？ 14.均匀直线阵的几种实际应用？P34-36 15.无限大理想导电平面对天线电性能的影响有哪几方面？如何处理这种影响？P45 1.什么是线天线？典型的线状天线有哪些？P54 2.水平架设天线的优点？P54 3.水平对称天线的臂长选择原则？架高选择主要考虑什么因素？P60 4.旋转场天线的工作原理？P65 5.蝙蝠翼天线的演变过程？试述其宽频带特性的原因(选做)？P66-67 6.鞭状天线在实际应用中主要存在什么问题？改进的措施有哪些？P70-72,76-77 7.从尺寸上考虑，环形天线的分类？P82 8.提高小环天线辐射电阻的方法？P83-84 9.大环天线（以一个波长环为例）与小环天线在辐射特性方向最大的不同是什么？P86 10.分析一个波长环的环形天线上的电流分布？与L=λ/2的折合振子电流分布是否类 似？ 11.引向天线由哪几个部分构成？各部分的作用是什么？P91 12.如何把多元引向天线的辐射能量集中到引向器一边？P95 13.引向天线的有源振子输入阻抗受无源振子的影响有哪几方面？有什么改进的措施？ P97 14.等粗细半波折合振子可以将输入电阻提高为半波振子的几倍？为什么（选做）？ P99-100 15.巴仑的作用？常见巴仑的种类？P101-104 1.何谓惠更斯原理？基此原理，对于面天线的辐射问题如何转化？P154 2.何谓等效原理？基此原理，对于存在切向电场Ey的惠更斯元的辐射如何等效？ P154-155 3.惠更斯元辐射场的E/H面方向函数？P156 4.面积利用系数的计算公式（P157）？基此公式计算口径场均匀分布和余弦分布时的 面积利用系数(以矩形口径面为例)？ 5.同相平面口径方向系数的计算公式？分析此公式的意义？P158 6.同相口径辐射特性一览表？P161（给出公式，计算相应电参数）