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Chapter 2 无线电波的传播 本章基本要求： 电波传播方式与常用船舶天线的架设、维护保养、通信频率的选取。 本章的重点是： 各波段电波传播特点 §2.1 电波辐射与传播 无线电波： 电磁波，交变电磁场向前波动。 高频交变电流通过发射天线，频率足够高，电磁场摆脱电流的束缚辐射出去。 1GHz = 103MHz 1MHz = 103KHz 1KHz = 103Hz 无线电波段的划分 波段名称 波长范围 频率范围 频段名称 超长波 10,000—100,000m 30—3kHz 甚低频VLF 长 波 1,000—10,000m 300—30kHz 低频LF 中 波 100—1,000m 3000—300kHz 中频MF 短 波 10—100m 30—3MHz 高频HF 米 波 1—10m 300—30MHz 甚高频VHF 分米波 10—100cm 3,00—300MHz 特高频UHF 厘米波(微波) 1—10cm 30—3GHz 超高频SHF 毫米波 1—10mm 300—30GHz 极高频EHF 亚毫米波 1mm以下 300GHz以上 超极高频 按离开地面的高度分类： 地波 空间波 电离层波/天波 定义：电波沿地球表面传播 特点：波长越长（频率越小），传播距离越远 长波/超长波/极长波：几千~几万KM 中波：几百KM 短波：小于100KM 超短波/微波：很差 传播稳定可靠，还会因地理位置、季节变化而变化。 波长愈长，绕射地面障碍物的能力愈强，衰减愈小。 定义：电波经地球上空的空间，直接到达接收天线 地面无线电：大气较低层 空间无线电：卫星中继 特点： VHF以上的波段，主要靠空间波传播，还有的是经地面反射传播 传播稳定，受空气衰减小 定义： 电波经电离层反射传播 特点： 可反射短波以下频率的电波，短波以上不能将其反射回地面 形成： 太阳紫外线辐射，气体分子电离成正离子、负离子、自由电子 结构： 距地面60~300KM，白天可分为D/E/F1/F2层，晚上D/F1消失只存在E/F2层，高度越高，电子浓度越大 图2-5 电离层结构概况 电波在电离层的反射 反射:频率f越高，要求的电离层浓度越大，故要在较高的地方才能折回(下页图)。 入射角a越小，反射要求的电离层浓度越大。 图示Sky wave radio paths 图2-4 电离层双跳传播 电离层的变化规则 昼夜、季节、地理位置不同，电离层分布也不同，要根据具体情况选择合适工作频率。 波长越长(频率越低)、电离层浓度越高，电波衰减越大。 频率愈高，穿越电离层能力较强。 §2.2 各波段电波传播特点 中波 短波 超短波和微波 白天：地波传播，由于D层的吸收不能靠天波传播 晚上：D层消失，可以靠E层反射，地波+天波传播 衰落：地波和天波的叠加（多径传播） 地波：小于100KM（陆地）/150（海上） 天波：全球 电波穿过E层在F层反射，损耗主要在E层，损耗与频率有关，频率越高，损耗小；频率太高，不再被反射回地面。 最高可用频率：使电波恰好能折回地面的频率 实际使用频率为最高可用频率的80~90% 特点： 地波传播衰减快，传播距离近 天波传播距离远，但信号不稳定 中距离通信：白天用6MHz，晚上用3MHz 远距离通信：白天用16~25MHz，晚上用8~12MHz 存在衰落：信号到达同一接收点的途径不同及电波传播中的散射效应(多径传播/漫反射)；导致接收时的相位差不同，同相相加、反相相消；采用AGC(自动增益控制)电路. 图2-7 衰落的原因 存在寂静区：电波依靠地波传播的距离较近，经电离层反射到地面的第一个反射波又远远超过地波所能到达的地区，在二者间有一个环形区收不到信号（下页图示）。 为克服此现象，电台要维持短/中距离通信，夜晚要选用较低频率，白天选用较高频率。 图2-8 短波的寂静区 不能被电离层反射，穿过电离层射向外太空； 不能靠地波传播,波长很短，地波衰减极大 。 地面通信的距离:VHF依靠收发双方的天线高度。 卫星通信:无障碍观察到卫星，船舶地球站的天线要进