电磁波传播与天线

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1、14.4 电磁波传播与天线电磁波传播与天线 231、 电磁波的辐射电磁波的辐射4 无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁 场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。基本概念基本概念5基本概念基本概念 2 2、 电磁波相角电磁波相角 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂

2、直于地面，我称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波则称它为水平极化波。6基本概念基本概念 3 3、波阵面波阵面 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地

3、面平行，们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波则称它为水平极化波。7基本概念基本概念 4 4、无线电波的极化无线电波的极化 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波则称它为水平极

4、化波。8 该关系可用式该关系可用式 / / 表示，其中为速度，单位为米表示，其中为速度，单位为米/ /秒；为秒；为频率，单位为赫芝；频率，单位为赫芝；为波长，单位为米。为波长，单位为米。 由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒质中传播由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。时，速度是不同的，因此波长也不一样。 我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介电常数我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介电常数约约为为2.12.1，因此，因此，/1.44 /1.44 ，/1.44 /1.44 。波长波长 5 5、无线电

5、波的波长、频率和传播速度的关系无线电波的波长、频率和传播速度的关系基本概念基本概念9 无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用电波在真空中的传播速度等于光速。我们用公里秒表示。在媒质中的传播速度为：公里秒表示。在媒质中的传播速度为：/，式中式中为传播媒质的相对介电常数。空气的相对介电常数与为传播媒质的相对介电常数。空气的相对介电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于。真空的相对介电常数很接近，略大于。 因此，无线电波在空因此，无线电波在空 气中的传播速度略气中的传播速度略小于小于光光 速，通常

6、我们就认为它等速，通常我们就认为它等 于光速。于光速。基本概念基本概念10 6 6、无线电波的传播方式无线电波的传播方式基本概念基本概念直射直射直射是无线电波在自由空间传播的方式。直射是无线电波在自由空间传播的方式。反射反射当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。球表面、建筑物和墙壁表面。绕射绕射当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。散射散射当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障

7、碍当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍物数目非常巨大时，就会发生散射。物数目非常巨大时，就会发生散射。11 6 6、电磁波传播的方式电磁波传播的方式基本概念基本概念(1) 地波地波 无线电波在空间的传播方式主要有地波、天波和空间波无线电波在空间的传播方式主要有地波、天波和空间波3 3种形式。种形式。地波是指沿地球表面绕射传播的无线电波；天波是指靠高空（高地波是指沿地球表面绕射传播的无线电波；天波是指靠高空（高度约度约100 km100 km左右）中的电离层的反射来传播的无线电波；空间波左右）中的电离层的反射来传播的无线电波；空间波是指在空间进行直射传播的无线电波。是指

8、在空间进行直射传播的无线电波。 通常，频率低于通常，频率低于3MHz3MHz的无线电波（如中波的无线电波（如中波MWMW广播）主要是依靠广播）主要是依靠地波来传播；频率在地波来传播；频率在3 330MHz30MHz的无线电波（如短波的无线电波（如短波SWSW广播）主要广播）主要是依靠天波来传播；频率在是依靠天波来传播；频率在30MHz30MHz以上的无线电波（如调频以上的无线电波（如调频FMFM广播和电视广播）主要是依靠空间波来传播。广播和电视广播）主要是依靠空间波来传播。 13 (2)(2)天天波波基本概念基本概念直射直射直射是无线电波在自由空间传播的方式。直射是无线电波在自由空间传播的方式

9、。反射反射当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。球表面、建筑物和墙壁表面。绕射绕射当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。散射散射当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍物数目非常巨大时，就会发生散射。物数目非常巨大时，就会发生散射。14 (3)(3)空间空间波波基本概念基本概念直射直射直射是无线电波在自由空间传播的方

10、式。直射是无线电波在自由空间传播的方式。反射反射当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。球表面、建筑物和墙壁表面。绕射绕射当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。散射散射当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍物数目非常巨大时，就会发生散射。物数目非常巨大时，就会发生散射。15 (4)(4)电磁波传播特点电磁波传播特点基

11、本概念基本概念直射直射直射是无线电波在自由空间传播的方式。直射是无线电波在自由空间传播的方式。反射反射当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射。反射常发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。球表面、建筑物和墙壁表面。绕射绕射当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就发生绕射。散射散射当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍物数目非常巨大时，就会发生散射。物数目非常巨大时，就会发生