《电波传播基础》课件

电传础波播基电波传播是无线通信技术的基础了解电波传播特性是设计和优化无线通信系统的关键课标程目电传理解波播原理掌握电波传播的基本理论，包括电波的定义、特性、传播模式等电传响分析波播的影因素了解各种因素对电波传播的影响，如地球物理因素、天气、地形等应电传识用波播知将电波传播知识应用于无线通信、雷达、导航等领域电波概述电波是无线电通信的重要载体，在现代社会发挥着不可或缺的作用从广播电视到移动通信，从卫星导航到雷达探测，电波在各个领域都发挥着重要作用电义波的定和特性电义电波定波特性电波是一种以光速传播的电磁波，由周期性变化的电场和磁场组成电波具有波粒二象性，即电波既具有波的特性，也具有粒子的特性电波可由振荡的电荷产生，如无线电发射机电波的传播速度为光速，且具有反射、折射、干涉和衍射等特性电种类磁波的线电红线1无波2微波3外频率较低，应用于广播、通信等领域频率较高，应用于雷达、卫星通信等频率更高，应用于热成像、遥感等领领域域见线线4可光5紫外6X射人类肉眼可以感知的电磁波，应用于频率更高，应用于医疗、消毒等领域频率更高，应用于医学影像、工业探照明、光学仪器等领域伤等领域线7γ射频率最高，应用于医疗、核能等领域电频谱磁波3KHz30KHz频频极低甚低用于海底通信和地质勘探用于远距离无线电通信300KHz3MHz频频低中用于导航和无线电广播用于无线电广播和短波通信电传磁波的播机理电场变磁化1变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场电产磁波生2电场和磁场相互耦合，以光速向外传播间传空播3电磁波以横波的形式在空间中传播传递能量4电磁波携带能量，可以传递信息电磁波的传播机理是基于电磁场理论变化的电场和磁场互相耦合，形成电磁波并以光速在空间中传播电磁波是横波，其电场和磁场垂直于传播方向，并互相垂直间电传自由空中的波播自由空间电波传播是指电磁波在没有任何障碍物阻挡的情况下，以直线形式传播的过程由于没有任何介质阻挡，电波可以自由传播，不会受到反射、折射等现象的影响电传波播速度1光速减规衰律2平方反比定律传播模式3直线传播自由空间电波传播是许多无线通信系统设计的基础，例如卫星通信、深空探测等电传波播模式传传地面波播天波播地面波沿着地球表面传播，主要用天波利用电离层反射，可以传播更于中波广播和短波通信远的距离，适用于远距离无线电通信传直射波播直射波直接从发射天线传播到接收天线，主要用于微波通信和卫星通信电减规波衰律衰减类型描述路径损耗信号在传播过程中由于空间扩展而导致的能量衰减吸收损耗信号被介质吸收而导致的能量损失散射损耗信号遇到障碍物发生散射而导致的能量损失折射与反射电电波折射波反射电波在不同介质界面发生方向改变折射角取决于介质折射率和入电波遇到介质界面发生方向改变，反射角等于入射角反射强度与射角介质特性有关干涉与衍射现现现实应干涉象衍射象用两列波源相遇会产生干涉，波峰重合处振幅电磁波遇到障碍物或孔隙后会发生衍射，绕衍射现象是无线通信中信号绕过障碍物的原增强，波谷重合处振幅减弱过障碍物或孔隙继续传播因，影响无线通信信号强度电离层对电传响波播的影电离层吸收电离层会吸收某些频率的无线电波，导致信号强度减弱这种吸收现象随着无线电波频率的增加而减弱电离层反射电离层可以反射无线电波，这使得长波和短波能够绕地球传播反射的程度取决于无线电波的频率和电离层的密度，以及电离层高度变化等对电传地球物理因素波播的影响类地表型地形起伏不同的地表类型会对电波传播造成地形起伏会影响电波传播的路径和不同的影响，例如，水体可以反射距离，例如，山区信号覆盖范围可电波，而山脉会阻挡电波传播能较小质结构层地大气地质结构会影响电波的传播速度和大气层会吸收和散射电波，例如，衰减，例如，土壤的电导率会影响电离层会反射短波电波的衰减对电传响天气波播的影降雨降雪降雨会吸收和散射电波，导致信号衰减，尤其对降雪会反射和吸收电波，对微波信号影响较大，短波信号影响较大导致信号衰减和干扰雾阳光雾会吸收和散射电波，对微波信号影响较大，导阳光会造成电离层电离，影响电波传播路径，对致信号衰减和干扰短波通信影响较大对电传响地形波播的影挡应应

11.阻效

22.反射效山脉、建筑物等障碍物会阻挡电波遇到地形起伏时会发生反电波传播，导致信号衰减射，造成多径传播，影响信号质量绕应应

33.射效

44.衍射效电波遇到障碍物时会发生绕射电波遇到地形起伏时会发生衍，使信号能够绕过障碍物传播射，影响信号传播路径和强度，但会造成信号衰减线损路耗线路损耗是指电磁波在传输过程中由于各种因素造成的能量衰减主要包括导线电阻损耗、介质损耗和辐射损耗导线电阻损耗是由于导线本身的电阻引起的，电流在导线中流动会产生热量，导致能量损失介质损耗是由于电磁波在介质中传播时，介质的极化和导电特性引起的能量损失辐射损耗是由于电磁波从传输线中辐射出去，导致能量损失线路损耗会影响信号的质量，降低传输距离，因此在设计传输线时需要尽量降低线路损耗线辐天及其射特性天线是无线电发射和接收系统的重要组成部分它将电信号转换为电磁波，或者将电磁波转换为电信号天线的辐射特性是描述天线发射或接收电磁波能力的重要指标，包括方向性、增益、带宽、极化等天线的设计和选型对无线通信系统的性能至关重要，需要根据实际应用场景和需求选择合适的类型和参数线类选天分与型频类类

11.按率分

22.按工作原理分低频、中频、高频、超高频、微波天线偶极天线、单极天线、环形天线、螺旋天线、微带天线辐类应场类

33.按射方向分

44.按用景分全向天线、定向天线、半定向天线、反射移动通信天线、卫星通信天线、广播电视天线天线、雷达天线、导航天线馈电线与匹配馈电线匹配馈电线连接天线和发射机或接收机它用于传输电磁能量，并将能量传递到匹配是调整馈电线和天线的阻抗，以最大程度地传输功率匹配通过使馈电天线以进行辐射常见的馈电线类型包括同轴电缆和波导管线的阻抗与天线的阻抗相匹配来实现达雷基本原理发电射磁波1雷达系统发射特定频率的电磁波，通常被称为“雷达波”标目反射2当雷达波遇到目标时，会发生反射，一部分能量会返回雷达接收器接收并分析3雷达接收器接收反射的雷达波，分析其时间延迟、强度和频率变化，从而获取目标的信息达雷方程11功率增益发射功率天线增益11积损面耗目标截面积传播损耗雷达方程是描述雷达系统接收信号强度与发射功率、天线增益、目标截面积、传播损耗等因素之间关系的数学公式通过雷达方程，我们可以分析目标探测距离、信噪比等指标，并优化雷达系统设计应多普勒效频变率化当波源和观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化应场用景多普勒效应广泛应用于雷达、超声波诊断等领域，例如雷达通过多普勒频移检测目标速度公式多普勒频移的大小与波源和观察者之间的相对速度以及波的传播速度有关达雷回波分析强频时间处信号度多普勒移回波信号理回波信号的强度反映了目标的大目标的运动速度会引起回波信号回波信号到达时间可以用来确定通过信号处理技术可以提取目标小、反射率和距离频率的改变，即多普勒频移目标的距离的特征，例如形状、速度、位置等信息达处雷信号理噪声抑制雷达信号中通常包含大量噪声，需要进行滤波和降噪处理，提高信号的信噪比目标检测利用各种信号处理技术，例如匹配滤波、脉冲压缩等，检测目标的存在和位置目标跟踪对目标进行跟踪，获取其运动轨迹和速度，需要使用卡尔曼滤波等技术参数估计估计目标的距离、速度、方位角等参数，需要进行信号分析和处理，例如多普勒频移估计图像重建利用雷达信号合成目标的图像，需要进行信号处理和图像处理，例如逆合成孔径雷达ISAR技术达统组雷系成发线射机天发射机产生高频电磁波，并将其发天线负责发射和接收电磁波，将电射出去磁波信号转换为无线电信号处接收机信号理接收机接收从目标反射回来的信号信号处理单元对接收到的信号进行，并将其转换为可以显示的信号处理，提取目标的信息，如距离、速度、方位等达应领雷用域监测

11.气象

22.航空航天雷达可以精确地检测雨雪云层雷达用于导航、目标识别、飞，帮助预测天气，防灾减灾行控制等，保障航空航天安全军领

33.交通管制

44.事域雷达应用于交通管制系统，控雷达广泛应用于军事侦察、目制交通流量，提高道路安全性标识别、导弹制导等方面，提升作战能力时电传趋势5G代波播新频应线术联动战高段用多天技万物互移性挑5G使用毫米波频段，具有更高5G采用了大规模天线技术，可5G的超高速率和低延迟，将推5G的毫米波信号衰减快，穿透的频率，更短的波长，能够提供以提高信号覆盖范围和传输速率动物联网、智能家居、智慧城市力弱，对移动性提出了更高的挑更高的带宽和更快的速度，并改善信号质量等领域发展战，需要更多基站和更精细的网络规划结语与展望电波传播是一个复杂而重要的领域随着科技进步，电波技术将不断发展，带来更多新应用未来，5G、6G等新一代通信技术将推动电波传播技术不断革新，为人类社会发展带来更多机遇与挑战。