西安电子科技大学物理与光电工程学院：电波传播基本概念（PPT课件）

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

Xidian University 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 波)。Hert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

Xidian University UNTERSUCHUNGEy 06b, 振子 谐振器 AUSBREITUNG DER ELEKTRISCHEN KRAFT D HEINRICH HERTZ ropes IKE ruTan AX TI DNIVEHAITAT BONN 感应圈 赫兹实验示意图 L.8 JOllANN SMINENIL lABTIl 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

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

Xidian University 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。 俄饿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

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

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 Lenneck发现了沿地表传播的电磁波,称为 Lenneck波 1902年, Kennell heaviside认为上空存在导电层, Appleton和Brne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。 物理与光电工程学院电波传播研究所

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

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 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

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

Xidian University 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干波 惠更斯一菲涅尔原理是处理反射、折绕射等问题的工具。 R ds. 0- 7 物理与光电工程学院电波传播研究所 西学

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

Xidian University 波源T发出的球面波,在Q点的场强为 T Aexp(-jkp) Q 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S面元所在处的场强EO和S在QR方向上的投影面 积成正比。因此,面元lS在R处产生的场强E为 dE=Mp(jkp)刚h cos eds 物理与光电工程学院电波传播研究所

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 − − =

Xidian University dE= AA'exp(jk p)exp(-Jkr) cos edS 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 E=AAex(-水p)rexp(-h) cos edS 惠更斯一菲涅尔原理的数学表达式 A E=-A exp[-jk(r+p) cos eds rp 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

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

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、O2…On点,使 它们满足 P+F-d=/2 P2+12-d=2(/2) +rn-d=n(/2 LOS路径(视距路径) 物理与光电工程学院电波传播研究所

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）