無(wú)線電波的傳播特性(一)
移動(dòng)通信的一個(gè)重要基礎(chǔ)是無(wú)線電波的傳播,無(wú)線電波通過(guò)多種方式從發(fā)射天線傳播到接收天線,我們按照無(wú)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(shuō)明移動(dòng)通信的問(wèn)題,我們先介紹一下電波的各種傳播方式:
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(guò)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.天波傳播
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,才直接證明了高層大氣中存在電離層。籍此電離層的反射作用,電波在地面與電離層之間來(lái)回反射傳播至較遠(yuǎn)的地方。我們把經(jīng)過(guò)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?chē)拇髿鈱又校?0km以上的電離區(qū)域。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(lái),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(wú)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(guò)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(wú)法工作。
[下一頁(yè)]
|