電波與天線課程論文(共10頁(yè))

1、鄭州輕工業(yè)學(xué)院(xuyun) 電波與天線(tinxin)課程論文 題 目 電波(din b)傳播的特點(diǎn)、類型 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 院 （系） 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 II摘 要任何無線電電子系統(tǒng)的信息(xnx)傳輸既包含有電波能量的發(fā)射和接收，也包含有電磁波在空間的傳播過程。天線與電波傳播的理論與技術(shù)研究作為無線電科學(xué)重要組成的分支學(xué)科，是具有廣泛實(shí)用意義與科學(xué)意義的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科和交叉學(xué)科，其研究成果將直接影響著電磁波工程系統(tǒng)的整體水平。關(guān)鍵字 電子系統(tǒng)/電波/電磁波工程(gngchng)/發(fā)射目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc26596 摘 要 PAGER

2、EF _Toc26596 I HYPERLINK l _Toc251 1 概述(i sh) PAGEREF _Toc251 1 HYPERLINK l _Toc13903 2 電波(din b)的傳播方式 PAGEREF _Toc13903 1 HYPERLINK l _Toc11773 2.1 表面波傳播(chunb) PAGEREF _Toc11773 1 HYPERLINK l _Toc29607 2.2 天波傳播 PAGEREF _Toc29607 1 HYPERLINK l _Toc380 2.3 空間波傳播 PAGEREF _Toc380 2 HYPERLINK l _Toc196

3、35 2.4 散射傳播 PAGEREF _Toc19635 2 HYPERLINK l _Toc6485 3 各個(gè)波段的傳播特點(diǎn) PAGEREF _Toc6485 3 HYPERLINK l _Toc17228 3.1 長(zhǎng)波傳播的特點(diǎn) PAGEREF _Toc17228 3 HYPERLINK l _Toc1477 3.2中波傳播的特點(diǎn) PAGEREF _Toc1477 4 HYPERLINK l _Toc28015 3.3 短波傳播的特點(diǎn) PAGEREF _Toc28015 4 HYPERLINK l _Toc6306 3.4 超短波和微波傳播的特點(diǎn) PAGEREF _Toc6306 4 H

4、YPERLINK l _Toc25125 結(jié)束語(yǔ) PAGEREF _Toc25125 5 HYPERLINK l _Toc3892 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc3892 6 1 概述(i sh)自從1873年麥克斯韋（Maxwell）從理論上預(yù)言電磁波的存在，并在1897年由馬克尼（Marconi）首先獲得一個(gè)完整的無線電報(bào)系統(tǒng)專利以來，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類對(duì)自然界廣泛存在的電磁波這一物質(zhì)形態(tài)的認(rèn)識(shí)(rn shi)在不斷深化，創(chuàng)造出多種多樣的電磁波工程系統(tǒng)無線電通信系統(tǒng)。從電視、廣播(gungb)、移動(dòng)通信，到雷達(dá)、導(dǎo)航、氣象、定位、衛(wèi)星，再到軍事領(lǐng)域中的制導(dǎo)武器、電子對(duì)抗等應(yīng)

5、用領(lǐng)域，取得了極為豐碩的研究成果。無線電波在生活、科研等領(lǐng)域的應(yīng)用已越來越普遍。移動(dòng)通信的一個(gè)重要基礎(chǔ)是無線電波的傳播，無線電波通過多種方式從發(fā)射天線傳播到接收天線，我們按照無線電波的波長(zhǎng)人為地把電波分為長(zhǎng)波（波長(zhǎng)1000米以上），中波（波長(zhǎng)100-1000米），短波（波長(zhǎng)10-100米），超短波和微波（波長(zhǎng)為10米以下）等等。為了更好地說明移動(dòng)通信的問題，我們先介紹一下電波的各種傳播方式：2 電波的傳播方式2.1 表面波傳播表面波傳播是指電波沿著地球表面?zhèn)鞑デ闆r。這時(shí)電波是緊靠著地面?zhèn)鞑サ?，地面的性質(zhì)，地貌，地物等的情況都會(huì)影響著電波的傳播。當(dāng)電波緊靠著實(shí)際地面-起伏不平的地面?zhèn)鞑r(shí)，由于地

6、表面是半導(dǎo)體，因此一方面使電波發(fā)生變化和引起電波的吸收。另一方面由于地球表面是球型，使沿它傳播的電波發(fā)生繞射。從物理課程中我們已經(jīng)知道，只有當(dāng)波長(zhǎng)與障礙物高度可以比較的時(shí)候，才能有繞射功能。由此可知，在實(shí)際情況中只有長(zhǎng)波，中波以及短波的部分波段能繞過地球表面的大部分障礙到達(dá)較遠(yuǎn)的地方。在短波的部分波段和超短波，微波波段，由于障礙高度比波長(zhǎng)大，因而電波在地面上不繞射，而是按直線傳播。2.2 天波(tinb)傳播短波能傳至地球上較遠(yuǎn)的地方，這種現(xiàn)象并不能用繞射或其他的現(xiàn)象做解釋。直到1925年，利用在地面上垂直向上發(fā)射一個(gè)脈沖，并收到其反射回波，才直接證明了高層(o cn)大氣中存在電離層。籍此電

7、離層的反射作用，電波在地面與電離層之間來回反射傳播至較遠(yuǎn)的地方。我們把經(jīng)過電離層反射到地面的電波叫天波。電離層是指分布在地球周圍的大氣層中，60km以上的電離區(qū)域(qy)。在這個(gè)區(qū)域中，存在有大量的自由電子與正離子，還可能有大量的負(fù)離子，以及未被電離的中性離子。發(fā)現(xiàn)電離層后，尤其近三四十年來，隨著火箭與衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，利用這些工具對(duì)電離層進(jìn)行了深入的試驗(yàn)和研究。當(dāng)前電離層的研究已經(jīng)成為空間物理的一個(gè)重要的組成部分，其研究的空間范圍和頻段也日益寬廣。在電離層中，當(dāng)被調(diào)制的無線電波信號(hào)在電離層內(nèi)傳播時(shí)，組成信號(hào)的不同頻率成分有著不同的傳播速度。所以波形會(huì)發(fā)生失真。這就是電離層的色散性。同時(shí)，由于自

8、由電子受電波電場(chǎng)作用而發(fā)生運(yùn)動(dòng)，所以當(dāng)電波經(jīng)過電離層，其能量會(huì)被吸收一部分。而且，從電離層吸收電波的規(guī)律看，若使用電波的工作頻率太低，則電離層對(duì)電波的吸收作用很強(qiáng)。所以天波傳播中有一個(gè)最低可用頻率，低于這個(gè)頻率，就會(huì)因?yàn)殡婋x層對(duì)電波的吸收作用太大而無法工作。 2.3 空間波傳播當(dāng)發(fā)射以及接收天線架設(shè)得較高的時(shí)候，在視線范圍內(nèi)，電磁波直接從發(fā)射天線傳播到接收天線，另外還可以經(jīng)地面反射而到達(dá)接收天線。所以接收天線處的場(chǎng)強(qiáng)是直接波和反射波的合成場(chǎng)強(qiáng)，直接波不受地面影響，地面反射波要經(jīng)過地面的反射，因此要受到反射點(diǎn)地質(zhì)地形的影響?？臻g波在大氣(dq)的底層傳播，傳播的距離受到地球曲率的影響。收，發(fā)天線

9、之間的最大距離被限制在視線范圍內(nèi)，要擴(kuò)大通信距離，就必須增加天線高度。一般地說，視線距離可以達(dá)到50km左右。空間波除了受地面的影響以外，還受到低空大氣層即對(duì)流層的影響。移動(dòng)通信中，電波主要以空間波的形式傳播(chunb)。類似的還有微波傳播。2.4 散射(snsh)傳播大氣對(duì)流層中，除了有規(guī)則的片狀或?qū)訝顨饬魍?，還存在有不規(guī)則的，這類似于水流中漩渦的不均勻體。相應(yīng)的，在電離層中則有電子密度的不均勻性。當(dāng)天線輻射出去的電波，投射到這些不均勻體的時(shí)候，類似于光的散射和反射現(xiàn)象，電波發(fā)生散射或反射，一部分能量傳播到接收點(diǎn)的這種傳播稱為散射傳播。這種通信方式通信距離可達(dá)300800km,適用于無法建

10、立微波中繼站的地區(qū)，例如用于海島之間和跨越湖泊，沙漠，雪山等地區(qū)。但是，由于散射信號(hào)相當(dāng)微弱，所以散射傳播接收點(diǎn)的接收信號(hào)也相當(dāng)微弱，即傳播損耗很大，這樣，散射通信必須采用大功率發(fā)射機(jī)，高靈敏度接收機(jī)和高增益天線。2.5 外層空間傳播電磁波由地面發(fā)出（或返回），經(jīng)低空大氣層和電離層而到達(dá)外層空間的傳播，如衛(wèi)星傳播，宇宙探測(cè)等均屬于這種遠(yuǎn)距離傳播。由于電磁波傳播的距離很遠(yuǎn)，且主要是在大氣以外的宇宙空間內(nèi)進(jìn)行，而宇宙空間近似于真空狀態(tài)，因而電波在其中傳播時(shí)，它的傳輸特性比較穩(wěn)定。我們可以把電波穿過電離層外面的空間傳播，基本上當(dāng)作自由空間中的傳播來研究。至于電波在大氣層中傳播所受到的影響，可以在考慮

11、這一簡(jiǎn)單的情況基礎(chǔ)上加以修正。 前面我們對(duì)電磁波的各種傳播方式做了介紹，在這里，我們簡(jiǎn)單地介紹一下各個(gè)波段的傳播特點(diǎn)，我們按照無線電波的波長(zhǎng)人為地把電波分為長(zhǎng)波（波長(zhǎng)1000米以上），中波（波長(zhǎng)100-1000米），短波（波長(zhǎng)10-100米），超短波和微波（波長(zhǎng)為10米以下）等等。3 各個(gè)波段的傳播(chunb)特點(diǎn)3.1 長(zhǎng)波傳播(chunb)的特點(diǎn)由于長(zhǎng)波的波長(zhǎng)很長(zhǎng)，地面的凹凸與其他參數(shù)的變化對(duì)長(zhǎng)波傳播(chunb)的影響可以忽略。在通信距離小于300km時(shí)，到達(dá)接收點(diǎn)的電波，基本上是表面波。長(zhǎng)波穿入電離層的深度很淺，受電離層變化的影響很小，電離層對(duì)長(zhǎng)波的吸收也不大。因而長(zhǎng)波的傳播比較穩(wěn)定

12、。雖然長(zhǎng)波通信在接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相當(dāng)穩(wěn)定，但是它有兩個(gè)重要的缺點(diǎn)： 由于表面波衰減慢，發(fā)射臺(tái)發(fā)出的表面波對(duì)其他接受臺(tái)干擾很強(qiáng)烈。天電干擾對(duì)長(zhǎng)波的接收影響嚴(yán)重，特別是雷雨較多的夏季。3.2中波傳播的特點(diǎn)中波能以表面波或天波的形式傳播，這一點(diǎn)和長(zhǎng)波一樣。但長(zhǎng)波穿入電離層極淺，在電離層的下界面即能反射。中波較長(zhǎng)波頻率高，故需要在比較深入的電離層處才能發(fā)生反射。波長(zhǎng)在30002000米的無線電通信，用無線或表面波傳播，接收?qǐng)鰪?qiáng)都很穩(wěn)定，可用以完成可靠的通信，如船舶通信與導(dǎo)航等。波長(zhǎng)在2000200m的中短波主要用于廣播，故此波段又稱廣播波段。3.3 短波傳播的特點(diǎn)與長(zhǎng)、中波一樣，短波可以靠表面波和天波傳播

13、。由于短波頻率較高，地面吸收較強(qiáng)，用表面波傳播時(shí)，衰減很快，在一般情況下，短波的表面波傳播的距離只有幾十公里，不適合作遠(yuǎn)距離通信和廣播之用。與表面波相反，頻率增高，天波在電離層中的損耗卻減小。因此可利用電離層對(duì)天波的一次或多次反射，進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線電通信。3.4 超短波和微波傳播的特點(diǎn)超短波，微波的頻率很高，表面波衰減很大；電波穿入電離層很深，甚至不能反射回來，所以超短波，微波一般不用表面波，天波的傳播方式，而只能用空間波，散射波和穿透外層空間的傳播方式。超短波，微波，由于他們的頻帶很寬，因此應(yīng)用很廣。超短波廣泛應(yīng)用于電視，調(diào)頻(dio pn)廣播，雷達(dá)等方面。利用微波通信時(shí)，可同時(shí)傳送幾千路電

14、話或幾套電視節(jié)目而互不干擾。超短波和微波在傳播特點(diǎn)(tdin)上有一些差別，但基本上是相同的，主要是在低空大氣層做視距傳播。因此，為了增大通信距離，一般把天線架高。結(jié)束語(yǔ)這次(zh c)課程論文，無論在知識(shí)還是能力方面，我從中受益匪淺，使我們真正地學(xué)會(huì)了如何正確地使用各種電子元器件，并在完成之后，進(jìn)行驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否合格，并一步一步地檢測(cè)調(diào)試直至測(cè)試程序能夠正常運(yùn)行，各種功能得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)九人一組，也增強(qiáng)了我們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，是我們認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)精神是成功的必不可缺的法寶。在此我要向幫助我的指導(dǎo)老師表示衷心的感謝！課程設(shè)計(jì)中，有不懂的地方您總能不厭其煩、和藹可親地講解，讓我感受到您們的敬業(yè)和對(duì)學(xué)生們的

15、關(guān)愛。同時(shí)要感謝同學(xué)們的幫助！他們的幫助讓我的這次課程設(shè)計(jì)進(jìn)行的相當(dāng)順利，并從中獲益頗多。 最后再次(zi c)感謝老師(losh)的悉心指導(dǎo)！使我掌握到了焊接設(shè)計(jì)、調(diào)試等方面(fngmin)的本領(lǐng)，并再次感謝幫助過我的同學(xué)，使我感到了他們的對(duì)人無私幫助的溫暖。參考文獻(xiàn)1無線通信中的智能天線 金榮洪、梗軍平、范瑜 北京郵電大學(xué)出版社（2009-06出版）2天線理論與技術(shù) 鐘順時(shí) 電子工業(yè)出版社（2011-08出版）3一種新型2.4GHz頻段微帶天線的設(shè)計(jì) 陳雪、張文梅南陽(yáng)理工學(xué)院學(xué)報(bào)（2010年第2期）4新型寬頻帶微帶天線的設(shè)計(jì)與仿真 六建霞、孫曉玲、席鑫鑫太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)（2010第3期）5短波天線反射/地波繞射組合新傳播模式及其可能應(yīng)用 焦培南、楊龍泉、凡俊梅電波科學(xué)學(xué)報(bào)（2007年）6短波(dunb)通信的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 董彬虹、李少謙（2007）7現(xiàn)代航空(hngkng)導(dǎo)航系統(tǒng) 吳德偉空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)（2009年）8天線(tinxin)與電波傳播（第二版） 宋錚、張建華、黃治（2011年3月）9A design of feeding network for a dual-linear polarization,stacked,probe-fed microstrip patch