大連海事大學(xué)通信復(fù)試課件

1、第第 1 篇天線基本理論篇天線基本理論第第 1 章天線的基本電氣特性章天線的基本電氣特性 第第 2 章天線陣的電氣特性章天線陣的電氣特性 第第 3 章接收天線的電氣特性章接收天線的電氣特性第第 4 章地面對(duì)天線電氣特性的影響章地面對(duì)天線電氣特性的影響第第 2 篇無(wú)線電波傳播篇無(wú)線電波傳播與天線應(yīng)用技術(shù)與天線應(yīng)用技術(shù) 第第 5 章地面波傳播與長(zhǎng)中波天線章地面波傳播與長(zhǎng)中波天線第第 6 章天波傳播與短波天線章天波傳播與短波天線 第第 7 章空間波傳播與超短波天線章空間波傳播與超短波天線第第 8 章微波天線的理論與應(yīng)用章微波天線的理論與應(yīng)用第第 5 章地面波傳播與長(zhǎng)中波天線章地面波傳播與長(zhǎng)中波天線5

2、-1半導(dǎo)電地面上的平面電磁波半導(dǎo)電地面上的平面電磁波 5-2地面波場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算方法地面波場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算方法5-3電小天線的概念電小天線的概念5-4長(zhǎng)中波垂直天線長(zhǎng)中波垂直天線5-5中波環(huán)形測(cè)向天線中波環(huán)形測(cè)向天線第第 5 章地面波傳播與長(zhǎng)中波天線章地面波傳播與長(zhǎng)中波天線5-1半導(dǎo)電地面上的平面電磁波半導(dǎo)電地面上的平面電磁波一、半導(dǎo)電地面的電氣特性一、半導(dǎo)電地面的電氣特性二、半導(dǎo)電地面上平面電磁波的場(chǎng)量關(guān)系二、半導(dǎo)電地面上平面電磁波的場(chǎng)量關(guān)系地（表）面波傳播地（表）面波傳播: :無(wú)線電波沿地表面?zhèn)鞑サ姆绞健o(wú)線電波沿地表面?zhèn)鞑サ姆绞?。在長(zhǎng)波和中波波段，無(wú)線電波的工作波長(zhǎng)有在長(zhǎng)波和中波波段，無(wú)線電波的工

3、作波長(zhǎng)有幾千米、幾千米、幾百米幾百米，即使地面上的小山頭或高層建筑對(duì)地面波傳播的，即使地面上的小山頭或高層建筑對(duì)地面波傳播的影響也不大；影響也不大； 在超短波和微波波段，即使海面上的小浪、地面上的在超短波和微波波段，即使海面上的小浪、地面上的小草對(duì)地面波傳播也有較大的影響。小草對(duì)地面波傳播也有較大的影響。 地面波傳播是長(zhǎng)中波無(wú)線電波的主要傳播方式。地面波傳播是長(zhǎng)中波無(wú)線電波的主要傳播方式。為了分析問(wèn)題方便，在討論長(zhǎng)中波無(wú)線電波以地面播為了分析問(wèn)題方便，在討論長(zhǎng)中波無(wú)線電波以地面播方式傳播的時(shí)候，把地面看成是平坦和光滑的。方式傳播的時(shí)候，把地面看成是平坦和光滑的。 一、地面波傳播及半導(dǎo)電地面的電

4、氣特性一、地面波傳播及半導(dǎo)電地面的電氣特性 討論地面波傳播，就是分析大地電氣參數(shù)對(duì)電波傳播討論地面波傳播，就是分析大地電氣參數(shù)對(duì)電波傳播的影響。的影響。但是，大地畢竟不是理想導(dǎo)體，無(wú)線電波在沿地表面但是，大地畢竟不是理想導(dǎo)體，無(wú)線電波在沿地表面?zhèn)鞑サ倪^(guò)程中，電磁波能量會(huì)通過(guò)地表面?zhèn)魅氲叵隆鞑サ倪^(guò)程中，電磁波能量會(huì)通過(guò)地表面?zhèn)魅氲叵隆Ｈ绻绻谟懻摕o(wú)線電波傳播的時(shí)候，仍把大地看做是理想導(dǎo)體，在討論無(wú)線電波傳播的時(shí)候，仍把大地看做是理想導(dǎo)體，就會(huì)與實(shí)際情況有較大的誤差。這時(shí)需把地面看成是就會(huì)與實(shí)際情況有較大的誤差。這時(shí)需把地面看成是半導(dǎo)半導(dǎo)電地面電地面。 由于電磁波具有趨膚效應(yīng)，地表面附近的電氣

5、參數(shù)對(duì)由于電磁波具有趨膚效應(yīng)，地表面附近的電氣參數(shù)對(duì)地面波傳播有重要的影響，因此在實(shí)際工作中可以只考慮地面波傳播有重要的影響，因此在實(shí)際工作中可以只考慮地表面附近的電氣特性參數(shù)，而不必考慮大地電氣參數(shù)沿地表面附近的電氣特性參數(shù)，而不必考慮大地電氣參數(shù)沿深度方向的變化。深度方向的變化。 在第在第 4 章討論地面對(duì)天線影響的時(shí)候，把大地看成章討論地面對(duì)天線影響的時(shí)候，把大地看成是理想導(dǎo)體，使分析天線輻射場(chǎng)的問(wèn)題得到了簡(jiǎn)化。是理想導(dǎo)體，使分析天線輻射場(chǎng)的問(wèn)題得到了簡(jiǎn)化。 在地表面，在地表面，如果電氣參數(shù)是漸變的，在分析問(wèn)題時(shí)可以如果電氣參數(shù)是漸變的，在分析問(wèn)題時(shí)可以考慮平均電氣特性參數(shù)；考慮平均電氣

6、特性參數(shù)；如果電氣特性參數(shù)是突變的，則要如果電氣特性參數(shù)是突變的，則要采用專門的方法加以處理。采用專門的方法加以處理。下表給出了不同地表面的電氣特性參數(shù)。下表給出了不同地表面的電氣特性參數(shù)。表表 5-1-1各種形式地表面電氣特性參數(shù)的變化范圍及其平均值各種形式地表面電氣特性參數(shù)的變化范圍及其平均值 地表面的形式地表面的形式相對(duì)介電常數(shù)相對(duì)介電常數(shù) r電導(dǎo)率電導(dǎo)率 (S/m)變化范圍變化范圍平均值平均值變化范圍變化范圍平均值平均值海海 水水80801 4.34河流和湖泊的淡水河流和湖泊的淡水808010 3 2.4 10 210 2濕濕 土土10 3020 3 10 3 3 10 210 2干干

7、 土土2 641.1 10 5 2 10 310 3森森 林林 10 3大大 城城 市市 7.5 10 4山山 地地 7.5 10 4表表 5-1-1各種形式地表面電氣特性參數(shù)的變化范圍及其平均值各種形式地表面電氣特性參數(shù)的變化范圍及其平均值 地表面的形式地表面的形式相對(duì)介電常數(shù)相對(duì)介電常數(shù) r電導(dǎo)率電導(dǎo)率 (S/m)變化范圍變化范圍平均值平均值變化范圍變化范圍平均值平均值海海 水水80801 4.34河流和湖泊的淡水河流和湖泊的淡水808010 3 2.4 10 210 2濕濕 土土10 3020 3 10 3 3 10 210 2干干 土土2 641.1 10 5 2 10 310 3森森

8、 林林 10 3大大 城城 市市 7.5 10 4山山 地地 7.5 10 4二、半導(dǎo)電地面上平面電磁波的場(chǎng)量關(guān)系二、半導(dǎo)電地面上平面電磁波的場(chǎng)量關(guān)系從表從表 5-1-1 可以看出，就電導(dǎo)率的絕對(duì)值來(lái)說(shuō)，大地可以看出，就電導(dǎo)率的絕對(duì)值來(lái)說(shuō)，大地表面一定深度以下范圍的土壤實(shí)際是半導(dǎo)電媒質(zhì)。表面一定深度以下范圍的土壤實(shí)際是半導(dǎo)電媒質(zhì)。但是，對(duì)于長(zhǎng)中波無(wú)線電波來(lái)說(shuō)，大地能夠呈現(xiàn)良導(dǎo)但是，對(duì)于長(zhǎng)中波無(wú)線電波來(lái)說(shuō)，大地能夠呈現(xiàn)良導(dǎo)體的特征。體的特征。1 圖圖 5-1-1大地表面上下的電磁場(chǎng)大地表面上下的電磁場(chǎng) 地面上側(cè)存在地面上側(cè)存在沿地表面?zhèn)鞑サ牟ê痛怪钡孛嫦蛳碌难氐乇砻鎮(zhèn)鞑サ牟ê痛怪钡孛嫦蛳碌牟úǎ?/p>

9、所以對(duì)應(yīng)的有垂直地面的電場(chǎng)分量，所以對(duì)應(yīng)的有垂直地面的電場(chǎng)分量E1x和平行于地面和平行于地面的電場(chǎng)分量的電場(chǎng)分量E1z。 等相位面又稱為波等相位面又稱為波前，因此前，因此這種現(xiàn)象又這種現(xiàn)象又稱為波前傾斜現(xiàn)象。稱為波前傾斜現(xiàn)象。由于地面上方電場(chǎng)由于地面上方電場(chǎng)強(qiáng)度矢量強(qiáng)度矢量 E1 同時(shí)存在同時(shí)存在著垂直和水平兩個(gè)分量，著垂直和水平兩個(gè)分量，任何瞬間兩個(gè)分量的合任何瞬間兩個(gè)分量的合成場(chǎng)就不再與地面垂直成場(chǎng)就不再與地面垂直了，因而了，因而合成波等相位合成波等相位面也就不再垂直于地表面也就不再垂直于地表面。面。圖圖 5-1-1大地表面上下的電磁場(chǎng)大地表面上下的電磁場(chǎng) 沿水平方向傳播的電磁能量相應(yīng)的電

10、場(chǎng)垂直分量為沿水平方向傳播的電磁能量相應(yīng)的電場(chǎng)垂直分量為 E2x，垂直向下傳播的電磁能量相應(yīng)的電場(chǎng)水平分量為垂直向下傳播的電磁能量相應(yīng)的電場(chǎng)水平分量為 E2z 。 電磁場(chǎng)在地表面的邊界條件為電磁場(chǎng)在地表面的邊界條件為 zzEE21 yyHH21 xxEE2C10 大地為半導(dǎo)電媒質(zhì)，大地為半導(dǎo)電媒質(zhì)，其復(fù)數(shù)介電常數(shù)其復(fù)數(shù)介電常數(shù) C 為為 傳入到地表面以下的電磁波，同樣沿著水平和垂直傳入到地表面以下的電磁波，同樣沿著水平和垂直兩個(gè)方向繼續(xù)傳播。兩個(gè)方向繼續(xù)傳播。 jC 圖圖 5-1-1大地表面上下的電磁場(chǎng)大地表面上下的電磁場(chǎng) zzEE21 yyHH21 xxEE2C10 jC 相對(duì)復(fù)數(shù)介電常數(shù)相

11、對(duì)復(fù)數(shù)介電常數(shù) 60jjr0r0CCr 上式中，上式中， r 和和 分別為分別為表表 5-1-1 給出的大地相給出的大地相對(duì)介電常數(shù)和電導(dǎo)率，對(duì)介電常數(shù)和電導(dǎo)率，而而 = c/ f 為電磁波的工為電磁波的工作波長(zhǎng)。作波長(zhǎng)。圖圖 5-1-1大地表面上下的電磁場(chǎng)大地表面上下的電磁場(chǎng) zzEE21 yyHH21 xxEE2C10 jC 60jjr0r0CCr 在地表面上方在地表面上方，沿沿 z 方向方向( (水平方向水平方向) )傳播傳播的電磁波仍可的電磁波仍可近似看成是近似看成是橫電磁波橫電磁波，因此其電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間的相互關(guān)系為，因此其電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間的相互關(guān)系為 1201011xxyEEH 可以證

12、明，可以證明，在地表在地表面下方面下方半導(dǎo)電媒質(zhì)中沿半導(dǎo)電媒質(zhì)中沿水平方向傳播的電磁能水平方向傳播的電磁能量非常少，因此量非常少，因此沿沿 x 方向方向( (垂直向下垂直向下) )傳播的傳播的電磁波也可以近似看成電磁波也可以近似看成是橫電磁波。是橫電磁波。zzEE21 yyHH21 xxEE2C10 jC 60jjr0r0CCr 圖圖 5-1-1大地表面上下的電磁場(chǎng)大地表面上下的電磁場(chǎng) 1201011xxyEEH 沿沿 x 方向方向( (垂直向下垂直向下) )傳播的橫電磁波，其電場(chǎng)與磁場(chǎng)傳播的橫電磁波，其電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間的相互關(guān)系為之間的相互關(guān)系為 C22 zyEH 大地是半導(dǎo)電媒質(zhì)，因大地是半

13、導(dǎo)電媒質(zhì)，因而其波阻抗為復(fù)數(shù)而其波阻抗為復(fù)數(shù)60j1r000CrC2C圖圖 5-1-1大地表面上下的電磁場(chǎng)大地表面上下的電磁場(chǎng) C22 zyEH zzEE21 yyHH21 xxEE2C10 jC 60jjr0r0CCr 1201011xxyEEH 60j1r000CrC2C 從上面各式之間的相互從上面各式之間的相互關(guān)系可以得知關(guān)系可以得知zzEE21 yyHH21 xxEE2C10 jC 60jjr0r0CCr 1201011xxyEEH 60j1r000CrC2C C22 zyEH 60jr110C1C2C21 xxyyzzEEHHEE結(jié)論：結(jié)論：地表面上、下方電場(chǎng)的水平分量和垂直分量不僅

14、大小地表面上、下方電場(chǎng)的水平分量和垂直分量不僅大小不等，而且其相位也不相同。不等，而且其相位也不相同。 60j60jr2r1Cr12 zxxxEEEEzzEE21 yyHH21 xxEE2C10 1201011xxyEEH C22 zyEH 60jr110C1C2C21 xxyyzzEEHHEE 60j60jr2r1Cr12 zxxxEEEE一、電場(chǎng)水平分量與電場(chǎng)垂直分量量值的大小關(guān)系。一、電場(chǎng)水平分量與電場(chǎng)垂直分量量值的大小關(guān)系。在長(zhǎng)中波波段上，工作波長(zhǎng)為幾百米到幾千米，由表在長(zhǎng)中波波段上，工作波長(zhǎng)為幾百米到幾千米，由表 5-1-1 給出的數(shù)據(jù)可知上式等號(hào)右邊分母的量值為給出的數(shù)據(jù)可知上式等

15、號(hào)右邊分母的量值為 1)60()(60j422rrCr zzEE21 yyHH21 xxEE2C10 1201011xxyEEH C22 zyEH 60jr110C1C2C21 xxyyzzEEHHEE 60j60jr2r1Cr12 zxxxEEEE1)60()(60j422rrCr 從上面關(guān)系式容易看出，地表面上、下電場(chǎng)水平和垂直從上面關(guān)系式容易看出，地表面上、下電場(chǎng)水平和垂直分量的大小關(guān)系為分量的大小關(guān)系為 xzzxEEEE2211 1 1）在地面上方電場(chǎng)的垂直分量遠(yuǎn)大于水平分量，）在地面上方電場(chǎng)的垂直分量遠(yuǎn)大于水平分量，2 2）在地面下方電場(chǎng)的水平分量遠(yuǎn)大于垂直分量。）在地面下方電場(chǎng)的水

16、平分量遠(yuǎn)大于垂直分量。 60jr110C1C2C21 xxyyzzEEHHEExzzxEEEE2211 二、電場(chǎng)水平分量與垂直分量的相位關(guān)系二、電場(chǎng)水平分量與垂直分量的相位關(guān)系 rCrCr1160arctan21)arg(211arg21arg xzEE因?yàn)榈孛嫔戏诫妶?chǎng)的水平分量與垂直分量的相位不同，因?yàn)榈孛嫔戏诫妶?chǎng)的水平分量與垂直分量的相位不同，所以二者的合成場(chǎng)是所以二者的合成場(chǎng)是橢圓極化波橢圓極化波，如圖，如圖 5-1-2 所示。所示。 3)3)在地面上方接收長(zhǎng)中波時(shí)，應(yīng)該使用垂直接收天線；在地面上方接收長(zhǎng)中波時(shí)，應(yīng)該使用垂直接收天線；4)4)在地面下方，例如在礦井里或潛水艇里，接收長(zhǎng)中波

17、無(wú)在地面下方，例如在礦井里或潛水艇里，接收長(zhǎng)中波無(wú)線電波時(shí)，應(yīng)該使用指向發(fā)射臺(tái)的水平接收天線。線電波時(shí)，應(yīng)該使用指向發(fā)射臺(tái)的水平接收天線。 地面上方電場(chǎng)的水平地面上方電場(chǎng)的水平分量分量 E1z 超前超前于垂直分量于垂直分量 E1x 的相角為的相角為 圖圖 5-1-2平面地上傳播的平面地上傳播的橢圓極化波橢圓極化波 但是，由于但是，由于 |E1x| |E1z|，因此這個(gè)橢圓的形狀是非常，因此這個(gè)橢圓的形狀是非常狹長(zhǎng)的，可以近似認(rèn)為合成場(chǎng)是沿橢圓長(zhǎng)軸方向極化的線狹長(zhǎng)的，可以近似認(rèn)為合成場(chǎng)是沿橢圓長(zhǎng)軸方向極化的線極化波。極化波。 這個(gè)線極化波的極化方這個(gè)線極化波的極化方向與地面之間的夾角就是波向與地

18、面之間的夾角就是波前傾斜的角度，可以近似按前傾斜的角度，可以近似按下式計(jì)算下式計(jì)算zxEE11arctan 例例 5-1-1已知無(wú)線電波的工作頻率為已知無(wú)線電波的工作頻率為 f = 1 MHz，在濕，在濕土地面上傳播，地面波電場(chǎng)的垂直分量為土地面上傳播，地面波電場(chǎng)的垂直分量為 E1x = 1 mV/m，已查得濕土地面的平均電氣參數(shù)為已查得濕土地面的平均電氣參數(shù)為 r = 20， = 0.01 S/m。 試計(jì)算：試計(jì)算：( (1) ) 地面上下電場(chǎng)各分量；地面上下電場(chǎng)各分量；( (2) ) 地表面以下地表面以下 x = 5 m 深度處的水平分量電場(chǎng)的量值。深度處的水平分量電場(chǎng)的量值。 解解( (

19、1) ) 由無(wú)線電波的工作頻率可求得工作波長(zhǎng)以及由無(wú)線電波的工作頻率可求得工作波長(zhǎng)以及所求的各參量所求的各參量 m)(30010110368 fc 11.18101. 03006020602222rCr 46.1311.181Cr ) V/m 74.3) mV/m ( 3074. 046.131Cr121 （ xzzEEEm)(30010110368 fc 11.18101. 03006020602222rCr 46.1311.181Cr ) V/m 74.3) mV/m ( 3074. 046.131Cr121 （ xzzEEE) V/m 5.52) mV/m ( 52005. 011.18

20、11Cr12 （ xxEE 74.8546.13arctanarctan11zxEE ( (2) ) 由電磁場(chǎng)理論可求得大地的衰減常數(shù)由電磁場(chǎng)理論可求得大地的衰減常數(shù)) 1/m ( 6198. 0201. 0104102276 ) V/m 5 .27e3 .74e1986. 0550252 （ xzxzEEx = 5 m 深度處電場(chǎng)強(qiáng)度矢量深度處電場(chǎng)強(qiáng)度矢量 E 水平分量的量值水平分量的量值第第 5 章地面波傳播與長(zhǎng)中波天線章地面波傳播與長(zhǎng)中波天線5-2地面波場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算方法地面波場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算方法一、均勻參數(shù)平坦地面的地面波場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算一、均勻參數(shù)平坦地面的地面波場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算二、經(jīng)過(guò)不同土質(zhì)地面?zhèn)鞑サ牡孛?/p>

21、波二、經(jīng)過(guò)不同土質(zhì)地面?zhèn)鞑サ牡孛娌ㄈ?、球形地面上的地面波傳播三、球形地面上的地面波傳播一、均勻參?shù)平坦地面的地面波場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算一、均勻參數(shù)平坦地面的地面波場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算已知已知理想導(dǎo)電地面理想導(dǎo)電地面上的垂直接地天線的最大輻射方向上的垂直接地天線的最大輻射方向沿地表面，其輻射場(chǎng)有效值為沿地表面，其輻射場(chǎng)有效值為 rhIrDPE ein 12060有有效效有有效效 大多數(shù)長(zhǎng)中波天線都屬于垂直接地天線，但實(shí)際地面大多數(shù)長(zhǎng)中波天線都屬于垂直接地天線，但實(shí)際地面并不是理想導(dǎo)電地面。并不是理想導(dǎo)電地面。 電磁波沿實(shí)際地表面?zhèn)鞑r(shí)會(huì)有部分電磁能量通過(guò)地電磁波沿實(shí)際地表面?zhèn)鞑r(shí)會(huì)有部分電磁能量通過(guò)地表面進(jìn)入地下，因此

22、與理想導(dǎo)電地面相比其輻射場(chǎng)要小。表面進(jìn)入地下，因此與理想導(dǎo)電地面相比其輻射場(chǎng)要小。為此，對(duì)上式進(jìn)行修正，即乘上一個(gè)為此，對(duì)上式進(jìn)行修正，即乘上一個(gè)小于小于 1 且沒(méi)有良且沒(méi)有良綱綱的衰減因子的衰減因子 |W|，來(lái)計(jì)算地面波場(chǎng)強(qiáng)的有效值，來(lái)計(jì)算地面波場(chǎng)強(qiáng)的有效值 WrhIWrDPE ein 12060有效有效有效有效 WrhIWrDPE ein 12060有效有效有效有效 上式中各物理量的單位都是國(guó)際單位。上式中各物理量的單位都是國(guó)際單位。 用天線饋電點(diǎn)電流用天線饋電點(diǎn)電流 Iin 和有效高度和有效高度 he 計(jì)算垂直接地計(jì)算垂直接地天線的地面波場(chǎng)強(qiáng)的公式可修改為天線的地面波場(chǎng)強(qiáng)的公式可修改為

23、) )( (有有效效有有效效mV/m 120km) (einWrhIE 實(shí)際中，根據(jù)各量在實(shí)際中的大概數(shù)量級(jí)，通常把實(shí)際中，根據(jù)各量在實(shí)際中的大概數(shù)量級(jí)，通常把距離距離r改用改用 km，接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E改用改用mV/m，輻射功率輻射功率P改用改用 kW來(lái)表示，其他量的單位不變。來(lái)表示，其他量的單位不變。 WrhIWrDPE ein 12060有效有效有效有效 ) )( (有有效效有有效效mV/m 120km) (einWrhIE 用天線輻射功率用天線輻射功率 P 和方向性系數(shù)和方向性系數(shù) D 計(jì)算垂直接地天線計(jì)算垂直接地天線的地面波場(chǎng)強(qiáng)公式可修改為的地面波場(chǎng)強(qiáng)公式可修改為 ) )( (有

24、效有效mV/m 245(km)kW)(WrDPE 上式中，上式中，245 是是 的近似值。的近似值。6100上面兩式都稱為上面兩式都稱為舒來(lái)依金舒來(lái)依金 - 范范 德德 波爾公式波爾公式，式中的，式中的衰減因子衰減因子 |W| 可用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算?？捎媒?jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算。 公式中除了標(biāo)明單位的物理量以外，其他物理量的單公式中除了標(biāo)明單位的物理量以外，其他物理量的單位仍是國(guó)際單位。位仍是國(guó)際單位。在應(yīng)用該公式時(shí)一定要注意公式中的單在應(yīng)用該公式時(shí)一定要注意公式中的單位不要出錯(cuò)。位不要出錯(cuò)。 ) )( (有有效效有有效效mV/m 120km) (einWrhIE ) )( (有有效效mV/m 245(k

25、m)kW)(WrDPE 舒來(lái)依金舒來(lái)依金 - 范范 德德 波爾公式的應(yīng)用條件：波爾公式的應(yīng)用條件：可把地面看成是可把地面看成是平地面。平地面。 由電磁場(chǎng)理論可知，電磁波的工作波長(zhǎng)由電磁場(chǎng)理論可知，電磁波的工作波長(zhǎng) 越長(zhǎng)，繞過(guò)越長(zhǎng)，繞過(guò)球形地面的能力越強(qiáng)。球形地面的能力越強(qiáng)。 工作波長(zhǎng)工作波長(zhǎng) 較長(zhǎng)時(shí)可以在較大的范較長(zhǎng)時(shí)可以在較大的范圍內(nèi)把球形地面近似看成是平地面；圍內(nèi)把球形地面近似看成是平地面；而在工作波長(zhǎng)而在工作波長(zhǎng) 較較小時(shí)只能在很小的范圍內(nèi)把球形地面近似看成是平地面。小時(shí)只能在很小的范圍內(nèi)把球形地面近似看成是平地面。 表表 5-2-1 給出了舒來(lái)依金給出了舒來(lái)依金 - 范范 德德 波爾公

26、式的使用波爾公式的使用條件，即在給定工作波長(zhǎng)條件，即在給定工作波長(zhǎng) 情況下該公式可以應(yīng)用的最大情況下該公式可以應(yīng)用的最大距離。距離。表表 5-2-1舒來(lái)依金舒來(lái)依金 - 范范 德德 波爾公式的使用條件波爾公式的使用條件 波波 長(zhǎng)長(zhǎng) 范范 圍圍( (m) )公式的最大應(yīng)用距離公式的最大應(yīng)用距離( (km) )200 20 00050 20010 50300 40050 10010在計(jì)算衰減因子在計(jì)算衰減因子 |W| 之前，首先要計(jì)算無(wú)量綱的輔助變之前，首先要計(jì)算無(wú)量綱的輔助變量量 x，稱為，稱為數(shù)量距離數(shù)量距離或或數(shù)值距離數(shù)值距離，也稱之為，也稱之為距離因子距離因子。數(shù)量距離可按下面經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)

27、算數(shù)量距離可按下面經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算22r22r)60()()60()1( rx如果上式中的相對(duì)介電常數(shù)如果上式中的相對(duì)介電常數(shù) r 1，則上式可簡(jiǎn)化為，則上式可簡(jiǎn)化為22r)60()(1 rx 當(dāng)?shù)孛鎸?dǎo)電性能較好，或工作波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，能夠滿足當(dāng)?shù)孛鎸?dǎo)電性能較好，或工作波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，能夠滿足 60 r，則上式還可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為，則上式還可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為 2(km)2610060rrx 22r22r)60()()60()1( rx22r)60()(1 rx 2(km)2610060rrx 地面波的衰減因子地面波的衰減因子 26 . 023 . 02xxxW 當(dāng)當(dāng) x 25 時(shí)，上式可近似為時(shí)，上式可近似為x

28、W21 結(jié)論：結(jié)論：地面的導(dǎo)電性能較好，地面的導(dǎo)電性能較好，地面波的工作波長(zhǎng)較長(zhǎng)，地面波的工作波長(zhǎng)較長(zhǎng)，傳傳播距離較近時(shí)播距離較近時(shí)，數(shù)量距離數(shù)量距離 x 較小，較小，因而因而衰減因子的模衰減因子的模 |W| 較較大，地面波場(chǎng)強(qiáng)的有效值大，地面波場(chǎng)強(qiáng)的有效值 E(有效有效) 就較大。就較大。 ) mV/m ( 120245km) (ein(km)kW)(WrhIWrDPE 有效有效有效有效 22r22r)60()()60()1( rx26 . 023 . 02xxxW 表表 5-2-1舒來(lái)依金舒來(lái)依金 - 范范 德德 波爾公式的使用條件波爾公式的使用條件 波波 長(zhǎng)長(zhǎng) 范范 圍圍( (m) )公

29、式的最大應(yīng)用距離公式的最大應(yīng)用距離( (km) )200 20 00050 20010 50300 40050 10010根據(jù)舒來(lái)依金根據(jù)舒來(lái)依金 - 范范 德德 波爾公式的適用條件還可以知波爾公式的適用條件還可以知道，工作波長(zhǎng)道，工作波長(zhǎng) 越長(zhǎng)，適用該公式的地面波距離越長(zhǎng)，適用該公式的地面波距離 r 越大。越大。 可見(jiàn)，對(duì)于工作波長(zhǎng)較長(zhǎng)的長(zhǎng)中波來(lái)說(shuō)，不僅舒來(lái)依可見(jiàn)，對(duì)于工作波長(zhǎng)較長(zhǎng)的長(zhǎng)中波來(lái)說(shuō)，不僅舒來(lái)依金金 - 范范 德德 波爾公式的適用距離波爾公式的適用距離 r 較大，而且該公式中衰較大，而且該公式中衰減因子減因子 |W| 的值也較大，衰減較小。的值也較大，衰減較小。 ) mV/m (

30、120245km) (ein(km)kW)(WrhIWrDPE 有效有效有效有效 22r22r)60()()60()1( rx26 . 023 . 02xxxW 這說(shuō)明，長(zhǎng)中波以地面波方式傳播時(shí)電磁波的衰減較這說(shuō)明，長(zhǎng)中波以地面波方式傳播時(shí)電磁波的衰減較小，地面波的場(chǎng)強(qiáng)有時(shí)甚至接近理想導(dǎo)電地面上的場(chǎng)強(qiáng)。小，地面波的場(chǎng)強(qiáng)有時(shí)甚至接近理想導(dǎo)電地面上的場(chǎng)強(qiáng)。因此可以說(shuō)，因此可以說(shuō)，地面波傳播是適用于長(zhǎng)中波波段無(wú)線電波的地面波傳播是適用于長(zhǎng)中波波段無(wú)線電波的傳播方式。傳播方式。理論分析還表明，水平極化波以地面波方式傳播時(shí)，理論分析還表明，水平極化波以地面波方式傳播時(shí)，衰減更快。因此衰減更快。因此波長(zhǎng)較

31、短波長(zhǎng)較短或或水平極化水平極化的無(wú)線電波都不適合的無(wú)線電波都不適合于地面波傳播。于地面波傳播。 表表 5-2-2 給出了濕土地面上垂直極化波在不同工作波長(zhǎng)、給出了濕土地面上垂直極化波在不同工作波長(zhǎng)、不同傳播距離情況下衰減因子不同傳播距離情況下衰減因子 |W| 的值。的值。表表 5-2-2不同不同 和不同和不同 r 的濕土地面衰減因子的濕土地面衰減因子 |W | 的值的值 r( (km) ) ( (m)103050100150200400100.001 856 500.030 760.008 388 1000.153 20.041 160.019 36 2000.596 90.149 50.11

32、6 20.050 48 3000.781 20.453 40.288 10.133 40.082 000.057 98 5000.922 70.763 80.624 60.390 80.266 00.194 80.085 998000.970 60.908 90.845 90.697 40.573 30.475 10.254 91 0000.981 40.942 60.902 60.802 50.708 50.624 60.390 8例例 5-2-1垂直極化的無(wú)線電波在濕土地面上傳播，天垂直極化的無(wú)線電波在濕土地面上傳播，天線的輻射功率為線的輻射功率為 P = 30 kW，垂直接地天線方向性系

33、數(shù)為，垂直接地天線方向性系數(shù)為D = 1.5，工作波長(zhǎng)為，工作波長(zhǎng)為 = 1 200 m。 試計(jì)算與天線距離為試計(jì)算與天線距離為 r = 250 km 處的地面波場(chǎng)強(qiáng)。處的地面波場(chǎng)強(qiáng)。表表 5-1-1各種形式地表面電氣特性參數(shù)的變化范圍及其平均值各種形式地表面電氣特性參數(shù)的變化范圍及其平均值 地表面的形式地表面的形式相對(duì)介電常數(shù)相對(duì)介電常數(shù) r電導(dǎo)率電導(dǎo)率 (S/m)變化范圍變化范圍平均值平均值變化范圍變化范圍平均值平均值海海 水水80801 4.34河流和湖泊的淡水河流和湖泊的淡水808010 3 2.4 10 210 2濕濕 土土10 3020 3 10 3 3 10 210 2干干 土土

34、2 641.1 10 5 2 10 310 3解解由表由表 5-1-1 查得，濕土地面查得，濕土地面 r = 20， = 0.01 S/m，(60) = 720 r = 20，得，得909. 001. 012006250100610022(km) rx667. 0909. 06 . 0909. 02909. 03 . 026 . 023 . 0222 xxxW ) mV/m ( 4.380.6672501.530245 245(km)kW)( WrDPE 有有效效二、經(jīng)過(guò)不同土質(zhì)地面?zhèn)鞑サ牡孛娌ǘ⒔?jīng)過(guò)不同土質(zhì)地面?zhèn)鞑サ牡孛娌ㄔ诘孛娌▊鞑サ恼麄€(gè)途徑上，如果地面電氣參數(shù)變?cè)诘孛娌▊鞑サ恼麄€(gè)途徑上

35、，如果地面電氣參數(shù)變化不大，就用地面的化不大，就用地面的平均電氣參數(shù)平均電氣參數(shù)通過(guò)舒來(lái)依金通過(guò)舒來(lái)依金 - 范范 德德 波爾公式計(jì)算接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)。波爾公式計(jì)算接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)。 地面波傳播的途徑上地面電參數(shù)有突變現(xiàn)象（例如，地面波傳播的途徑上地面電參數(shù)有突變現(xiàn)象（例如，遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶從內(nèi)陸河道駛?cè)氪蠛＃芭c內(nèi)陸港口之遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶從內(nèi)陸河道駛?cè)氪蠛?，船舶與內(nèi)陸港口之間）時(shí)，用以下兩種方法。間）時(shí)，用以下兩種方法。1假想功率法假想功率法圖圖 5-2-1假想功率法示意圖假想功率法示意圖在右圖在右圖 中，中，A，B 兩點(diǎn)兩點(diǎn)之間的距離為之間的距離為 r1 ，B，C 兩兩點(diǎn)之間的距離為點(diǎn)之間的距離為 r2 。

36、 A B 之之間土質(zhì)的電氣參數(shù)與間土質(zhì)的電氣參數(shù)與 B C 之間土質(zhì)的電氣參數(shù)不同之間土質(zhì)的電氣參數(shù)不同。圖圖 5-2-1假想功率法示意圖假想功率法示意圖 設(shè)發(fā)射機(jī)在設(shè)發(fā)射機(jī)在 A 點(diǎn)，接收機(jī)在點(diǎn)，接收機(jī)在 C 點(diǎn)。假設(shè)已知發(fā)射天點(diǎn)。假設(shè)已知發(fā)射天線的輻射功率為線的輻射功率為 P (kW) ，方向性系數(shù)為，方向性系數(shù)為 D。 根據(jù)舒根據(jù)舒- 范范 公式，可得兩種土質(zhì)分界處公式，可得兩種土質(zhì)分界處 B 點(diǎn)的地面波場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)的地面波場(chǎng)強(qiáng) ) mV/m ( 245111(km)kW)(rWrDPE 有有效效B上式中，是地面波在第上式中，是地面波在第 1 種土質(zhì)地面上經(jīng)過(guò)種土質(zhì)地面上經(jīng)過(guò) r1 距離距離的

37、衰減因子。的衰減因子。 11rW假想功率法：假想功率法：把把 A B 之間的第之間的第 1 種土質(zhì)換成種土質(zhì)換成 B C 之間之間的第的第 2 種土質(zhì)，同時(shí)把天線輻射功率種土質(zhì)，同時(shí)把天線輻射功率 P 改為改為P ，令此，令此時(shí)時(shí) B 點(diǎn)的地面波場(chǎng)強(qiáng)仍與上式的結(jié)果相同，即點(diǎn)的地面波場(chǎng)強(qiáng)仍與上式的結(jié)果相同，即 ) mV/m ( 245121(km)kW)(rWrDPE 有有效效B 245111(km)kW)(rWrDPE 有有效效B) mV/m ( 245121(km)kW)(rWrDP 上式中，是地面波在假想的第上式中，是地面波在假想的第 2 種土質(zhì)地面上經(jīng)過(guò)種土質(zhì)地面上經(jīng)過(guò) r1 距離的衰減

38、因子。距離的衰減因子。12rW由于天線的輻射功率和由于天線的輻射功率和 A B 之間的土質(zhì)之間的土質(zhì)改變前后，改變前后，B 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)保持不變，比較上面兩式可知，假點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)保持不變，比較上面兩式可知，假想的天線輻射功率為想的天線輻射功率為 PWWPrr222111 這樣這樣 A B 與與 B C 兩段路徑的土質(zhì)都變成了第兩段路徑的土質(zhì)都變成了第 2 種土質(zhì)，種土質(zhì)，地面波通過(guò)地面波通過(guò) r1 r2 距離到達(dá)距離到達(dá) C 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)為點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)為 ) mV/m ( 245)(22(km)(km)1(kW)21rrWrrDPE 有效有效C上式中，是根據(jù)地面波傳播的總距離上式中，是根據(jù)地面波傳播的總距

39、離 r1 r2，按第，按第2種土質(zhì)計(jì)算出的衰減因子。種土質(zhì)計(jì)算出的衰減因子。)(221rrW 245111(km)kW)(rWrDPE 有有效效B) mV/m ( 245121(km)kW)(rWrDP PWWPrr222111 ) mV/m ( 245)(22(km)(km)1(kW)21rrWrrDPE 有效有效C從上面兩式中可得從上面兩式中可得 ) )( (有效有效mV/m 24512112)(21(km)21(km)kW)( rrrrWWWrrDPE C可見(jiàn)，對(duì)于通過(guò)兩種不同土質(zhì)地面的無(wú)線電波來(lái)說(shuō)，假想可見(jiàn)，對(duì)于通過(guò)兩種不同土質(zhì)地面的無(wú)線電波來(lái)說(shuō)，假想功率法要計(jì)算功率法要計(jì)算 3 個(gè)衰

40、減因子個(gè)衰減因子。2計(jì)算地面波場(chǎng)強(qiáng)的假想距離法計(jì)算地面波場(chǎng)強(qiáng)的假想距離法 圖圖 5-2-2假想距離法示意圖假想距離法示意圖假想距離法：假想距離法：假設(shè)發(fā)射天線的輻射功率假設(shè)發(fā)射天線的輻射功率 P 不變，把發(fā)射不變，把發(fā)射天線從天線從 A 點(diǎn)移到點(diǎn)移到 A 點(diǎn)，點(diǎn)， A - B 之間的距離變?yōu)橹g的距離變?yōu)?r1 距離距離 ，并假想把并假想把 A - B 之間的土質(zhì)換成與之間的土質(zhì)換成與 B C 之間相同的土質(zhì)，之間相同的土質(zhì)，此時(shí)，在此時(shí)，在 B 點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng) EB 與變換前一樣，即與變換前一樣，即 ) mV/m ( 24512(km) 1(kW)rWrDPE 有有效效B考慮到考慮到 )

41、mV/m ( 245111(km)kW)(rWrDPE 有有效效B ) mV/m ( 24512(km) 1(kW)rWrDPE 有有效效B ) mV/m ( 245111(km)kW)(rWrDPE 有有效效B有有rWrWrr121111 有了假想的距離有了假想的距離 r1 ，地面波經(jīng)過(guò)，地面波經(jīng)過(guò) A - B 和和 B C 兩段兩段地面，即經(jīng)過(guò)一段假想的距離地面，即經(jīng)過(guò)一段假想的距離 r1 和一段真實(shí)的距離和一段真實(shí)的距離 r2 之后，之后，在在 C 點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為 ) mV/m ( 245)(22(km)(km)1(kW)21rrWrrDPE 有效有效C上式中，衰減因子是根據(jù)地

42、面波所經(jīng)過(guò)的一段假上式中，衰減因子是根據(jù)地面波所經(jīng)過(guò)的一段假想距離想距離 r1 和和一段真實(shí)距離一段真實(shí)距離 r2，按第二種土質(zhì)計(jì)算出來(lái)的。，按第二種土質(zhì)計(jì)算出來(lái)的。 )(221rrW ) mV/m ( 24512(km) 1(kW)rWrDPE 有有效效B ) mV/m ( 245111(km)kW)(rWrDPE 有有效效BrWrWrr121111 ) mV/m ( 245)(22(km)(km)1(kW)21rrWrrDPE 有效有效C由于上式中衰減因子是假想距離由于上式中衰減因子是假想距離 r1 所對(duì)應(yīng)的函所對(duì)應(yīng)的函數(shù)，因而解出這個(gè)假想距離數(shù)，因而解出這個(gè)假想距離 r1 比較麻煩。比較

43、麻煩。 12rW 可見(jiàn)，假想距離法不如假想功率法簡(jiǎn)便?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)可見(jiàn)，假想距離法不如假想功率法簡(jiǎn)便?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算機(jī)用試探法來(lái)求得算機(jī)用試探法來(lái)求得假想距離假想距離 r1 。3兩種方法的修正公式兩種方法的修正公式 實(shí)踐證明，假想功率法和假想距離法僅當(dāng)?shù)孛娌üぷ鲗?shí)踐證明，假想功率法和假想距離法僅當(dāng)?shù)孛娌üぷ鞑ㄩL(zhǎng)波長(zhǎng) 600 m，且兩種土質(zhì)電氣特性相差不大時(shí)才比較準(zhǔn)，且兩種土質(zhì)電氣特性相差不大時(shí)才比較準(zhǔn)確。確。 當(dāng)?shù)孛娌üぷ鞑ㄩL(zhǎng)當(dāng)?shù)孛娌üぷ鞑ㄩL(zhǎng) 80 = r792002. 043756301006 10022(km)1111 rxr999. 0792002. 06 . 0792002. 027920

44、02. 03 . 026 . 023 . 022121 xxxWr濕土地面濕土地面 60 = 60 375 0.01 = 225 20 = r) m ( 3751080010338 fc 濕土地面濕土地面 60 = 60 375 0.01 = 225 20 = r海面海面 60 = 60 375 4 = 90 000 80 = r999. 0792002. 06 . 0792002. 02792002. 03 . 026 . 023 . 022121 xxxWr海面折合成濕土地面海面折合成濕土地面117. 101. 04792002. 06100211221(km)211 rrxrx1604.

45、 0117. 16 . 0117. 12117. 13 . 026 . 023 . 022221 xxxWr4350. 3306030117. 16 100(km)1(km)21(km)222(km)21(km)(2121 rrrxrrxrrr 999. 0792002. 06 . 0792002. 02792002. 03 . 026 . 023 . 022121 xxxWr1604. 0117. 16 . 0117. 12117. 13 . 026 . 023 . 022221 xxxWr4350. 3306030117. 16 100(km)1(km)21(km)222(km)21(km

46、)(2121 rrrxrrxrrr 6248. 04350. 36 . 04350. 324350. 33 . 026 . 023 . 0222)(221 xxxWrr點(diǎn)點(diǎn) C 地面波場(chǎng)地面波場(chǎng)強(qiáng)為強(qiáng)為 ) mV/m ( 2.1671411. 0272. 50.640160.24800.99960301.52.5245 24512112)(21(km)21(km)kW)( rrrrWWWrrDPE有有效效C ) mV/m ( 2.167 24512112)(21(km)21(km)kW)( rrrrWWWrrDPE有有效效C假設(shè)發(fā)射天線在點(diǎn)假設(shè)發(fā)射天線在點(diǎn) C ，計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算點(diǎn) A 場(chǎng)強(qiáng)，無(wú)線

47、電波先經(jīng)場(chǎng)強(qiáng)，無(wú)線電波先經(jīng)過(guò)濕土地面，再經(jīng)過(guò)海面過(guò)濕土地面，再經(jīng)過(guò)海面3223. 23060117. 16 100122222(km)212 rrxrxrr 0371. 03223. 26 . 03223. 223223. 23 . 026 . 023 . 022222 xxxWr584005. 03060792002. 06 100121122(km)112 rrxrxrr 0998. 0584005. 06 . 0584005. 02584005. 03 . 026 . 023 . 022212 xxxWr736008. 0306030792002. 06 1001211122(km)(k

48、m)1)(1121 rrrxrrxrrr ) mV/m ( 2.167 24512112)(21(km)21(km)kW)( rrrrWWWrrDPE有有效效C0371. 03223. 26 . 03223. 223223. 23 . 026 . 023 . 022222 xxxWr0998. 0584005. 06 . 0584005. 02584005. 03 . 026 . 023 . 022212 xxxWr736008. 0306030792002. 06 1001211122(km)(km)1)(1121 rrrxrrxrrr 1997. 0736008. 06 . 0736008

49、. 02736008. 03 . 026 . 023 . 0222)(121 xxxWrr點(diǎn)點(diǎn) A 地面波場(chǎng)強(qiáng)為地面波場(chǎng)強(qiáng)為 ) mV/m ( 2.167 24512112)(21(km)21(km)kW)( rrrrWWWrrDPE有有效效C0371. 03223. 26 . 03223. 223223. 23 . 026 . 023 . 022222 xxxWr0998. 0584005. 06 . 0584005. 02584005. 03 . 026 . 023 . 022212 xxxWr1997. 0736008. 06 . 0736008. 02736008. 03 . 026

50、. 023 . 0222)(121 xxxWrr點(diǎn)點(diǎn) A 地面波場(chǎng)強(qiáng)為地面波場(chǎng)強(qiáng)為 ) mV/m ( 954. 17370. 0272. 500.99810.99700.37160301.52.5245 24522121)(12(km)21(km)kW)( rrrrWWWrrDPE 有有效效A ) )( (有有效效mV/m 2.167 24512112)(21(km)21(km)kW)( rrrrWWWrrDPEC ) )( (有有效效mV/m 954. 1 24522121)(12(km)21(km)kW)( rrrrWWWrrDPE A第一種修正值第一種修正值) )( (mV/m 055.

51、 2167. 2954. 1167. 2954. 122 CACAEEEEE第二種修正值第二種修正值) )( (mV/m 058. 2167. 2954. 1 CAEEE4海岸折射現(xiàn)象海岸折射現(xiàn)象與理想導(dǎo)電地面相比，無(wú)線電波沿地表面?zhèn)鞑r(shí)不僅與理想導(dǎo)電地面相比，無(wú)線電波沿地表面?zhèn)鞑r(shí)不僅場(chǎng)強(qiáng)的振幅變小，而且相位也發(fā)生變化。因此，衰減因子場(chǎng)強(qiáng)的振幅變小，而且相位也發(fā)生變化。因此，衰減因子 |W| 實(shí)際上是個(gè)復(fù)數(shù)。實(shí)際上是個(gè)復(fù)數(shù)。 前面討論輻射場(chǎng)時(shí)，因?yàn)橹豢紤]其前面討論輻射場(chǎng)時(shí)，因?yàn)橹豢紤]其大小，所以舒來(lái)依金大小，所以舒來(lái)依金 - 范范 德德 波爾公式中的衰減因子取模波爾公式中的衰減因子取模值。值

52、。 圖圖 5-2-3海岸折射現(xiàn)象示意圖海岸折射現(xiàn)象示意圖 如圖如圖 5-2-3 所示，設(shè)所示，設(shè)點(diǎn)點(diǎn) A 是球面電磁波的源，是球面電磁波的源，如果大地的電氣參數(shù)是均如果大地的電氣參數(shù)是均勻不變的，那么與點(diǎn)勻不變的，那么與點(diǎn) A 等等距離的圓弧線距離的圓弧線 S1 也就是地也就是地面波的等相位線。面波的等相位線。圖圖 5-2-3海岸折射現(xiàn)象示意圖海岸折射現(xiàn)象示意圖 圓弧線圓弧線 S1 上，地面波不僅相位相同而且場(chǎng)強(qiáng)大小也相上，地面波不僅相位相同而且場(chǎng)強(qiáng)大小也相等。等。 當(dāng)?shù)孛娌ㄍㄟ^(guò)陸地與海洋的交界線時(shí)，分界線兩側(cè)電當(dāng)?shù)孛娌ㄍㄟ^(guò)陸地與海洋的交界線時(shí)，分界線兩側(cè)電氣參數(shù)突變，因此地面波的復(fù)數(shù)衰減因子

53、氣參數(shù)突變，因此地面波的復(fù)數(shù)衰減因子 W 不僅大小發(fā)生不僅大小發(fā)生變化，其幅角也要發(fā)生變化，即地面波場(chǎng)強(qiáng)的大小和相位變化，其幅角也要發(fā)生變化，即地面波場(chǎng)強(qiáng)的大小和相位都發(fā)生變化。都發(fā)生變化。 可以想像，等相位線已不再是等半徑的圓弧可以想像，等相位線已不再是等半徑的圓弧線線 S1，而是變成了曲線，而是變成了曲線 S2 。 在觀察點(diǎn)在觀察點(diǎn) B 處，實(shí)際處，實(shí)際來(lái)波方向是圓弧線來(lái)波方向是圓弧線 S1 的法的法線方向線方向 n。 但是，如果在但是，如果在觀察點(diǎn)觀察點(diǎn) B 處進(jìn)行測(cè)量，就處進(jìn)行測(cè)量，就會(huì)認(rèn)為來(lái)波方向是等相位會(huì)認(rèn)為來(lái)波方向是等相位線線 S2 的法線方向的法線方向 m，這樣，這樣就產(chǎn)生了測(cè)

54、向誤差。就產(chǎn)生了測(cè)向誤差。圖圖 5-2-3海岸折射現(xiàn)象示意圖海岸折射現(xiàn)象示意圖 從圖從圖 5-2-3 可以看出，測(cè)向誤差角可以看出，測(cè)向誤差角 就是兩條弧線的法就是兩條弧線的法線方向線方向 n 與與 m 之間的夾角。之間的夾角。這一現(xiàn)象稱為這一現(xiàn)象稱為海岸折射現(xiàn)象海岸折射現(xiàn)象。 這種現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)就是，到達(dá)圓弧線上不同的地面波射線，這種現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)就是，到達(dá)圓弧線上不同的地面波射線，經(jīng)過(guò)陸地和海洋的路徑分配比例不同經(jīng)過(guò)陸地和海洋的路徑分配比例不同，因而圓弧線上輻射，因而圓弧線上輻射場(chǎng)的相位不同。場(chǎng)的相位不同。于是，等相位線于是，等相位線 S2 與圓弧線與圓弧線 S1 就發(fā)生了分就發(fā)生了分離。離。 到

55、達(dá)觀察點(diǎn)到達(dá)觀察點(diǎn) B 處的電處的電磁波射線與海岸線的夾角磁波射線與海岸線的夾角越小，測(cè)向誤差角越小，測(cè)向誤差角 越大。越大。 實(shí)踐證明，測(cè)向誤差實(shí)踐證明，測(cè)向誤差角角 10 。表表 5-2-1舒來(lái)依金舒來(lái)依金 - 范范 德德 波爾公式的使用條件波爾公式的使用條件 波波 長(zhǎng)長(zhǎng) 范范 圍圍( (m) )公式的最大應(yīng)用距離公式的最大應(yīng)用距離( (km) )200 20 00050 20010 50300 40050 10010三、球形地面上的地面波傳播三、球形地面上的地面波傳播如果地面波的傳播距離超過(guò)了表如果地面波的傳播距離超過(guò)了表 5-2-1 給出的舒來(lái)依金給出的舒來(lái)依金 - 范范 德德 波爾公

56、式的使用條件，就不能用前面討論的方法波爾公式的使用條件，就不能用前面討論的方法來(lái)求地面波場(chǎng)強(qiáng)了，而必須考慮球形地面對(duì)地面波傳播的影來(lái)求地面波場(chǎng)強(qiáng)了，而必須考慮球形地面對(duì)地面波傳播的影響。響。 這種情況下，地面波場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算應(yīng)該通過(guò)這種情況下，地面波場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算應(yīng)該通過(guò)繞射場(chǎng)理論繞射場(chǎng)理論來(lái)完成，但運(yùn)算相當(dāng)麻煩。來(lái)完成，但運(yùn)算相當(dāng)麻煩。在工程實(shí)踐中，球形地面上地在工程實(shí)踐中，球形地面上地面波場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算可以通過(guò)一系列曲線和圖表來(lái)完成。面波場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算可以通過(guò)一系列曲線和圖表來(lái)完成。 遠(yuǎn)距離地面波長(zhǎng)中波通信信號(hào)衰減很大，需要大功率的遠(yuǎn)距離地面波長(zhǎng)中波通信信號(hào)衰減很大，需要大功率的發(fā)射設(shè)備，而且頻率資源的分

57、配上也很困難。發(fā)射設(shè)備，而且頻率資源的分配上也很困難。因此，近年因此，近年來(lái)遠(yuǎn)距離地面波通信的方式已逐漸被微波中繼通信、衛(wèi)星通來(lái)遠(yuǎn)距離地面波通信的方式已逐漸被微波中繼通信、衛(wèi)星通信和光纖通信等其他通信方式所取代。信和光纖通信等其他通信方式所取代。 第第 5 章地面波傳播與長(zhǎng)中波天線章地面波傳播與長(zhǎng)中波天線5-3電小天線的概念電小天線的概念一、電小天線的基本概念一、電小天線的基本概念二、二、長(zhǎng)中波電小天線的電氣特性長(zhǎng)中波電小天線的電氣特性一、電小天線的基本概念一、電小天線的基本概念電小天線：電小天線：天線的幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)（小于工作天線的幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)（小于工作波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的 1

58、0%）的天線。）的天線。 電小天線指的是電長(zhǎng)度小，而不是幾何長(zhǎng)度。電小天線指的是電長(zhǎng)度小，而不是幾何長(zhǎng)度。中波：工作波長(zhǎng)在幾百米的范圍；中波：工作波長(zhǎng)在幾百米的范圍；例如，工作波長(zhǎng)為例如，工作波長(zhǎng)為 = 20 cm，長(zhǎng)度，長(zhǎng)度 2l = 10 cm 的半波對(duì)的半波對(duì)稱振子，其幾何尺寸雖小，卻不是電小天線；相反，高稱振子，其幾何尺寸雖小，卻不是電小天線；相反，高度幾十米的中波天線，與幾百米的工作波長(zhǎng)相比，其電度幾十米的中波天線，與幾百米的工作波長(zhǎng)相比，其電尺寸很小，如若滿足尺寸很小，如若滿足 h 0.1 ，則屬于電小天線。，則屬于電小天線。 長(zhǎng)波：工作波長(zhǎng)在幾千米的范圍。長(zhǎng)波：工作波長(zhǎng)在幾千米的

59、范圍。所以，中、長(zhǎng)波天線都屬于電小天線所以，中、長(zhǎng)波天線都屬于電小天線中、長(zhǎng)波的主要傳播方式是表面波傳播。為輻射表中、長(zhǎng)波的主要傳播方式是表面波傳播。為輻射表面波，絕大多數(shù)長(zhǎng)中波天線采用垂直接地天線，但它們面波，絕大多數(shù)長(zhǎng)中波天線采用垂直接地天線，但它們并不是架設(shè)在理想導(dǎo)電地面上而已。并不是架設(shè)在理想導(dǎo)電地面上而已。 二、二、長(zhǎng)中波電小天線的電氣特性長(zhǎng)中波電小天線的電氣特性應(yīng)用在長(zhǎng)中波波段上的垂直接地不對(duì)稱振子，一般情應(yīng)用在長(zhǎng)中波波段上的垂直接地不對(duì)稱振子，一般情況下都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其工作波長(zhǎng)。天線上呈正弦形分布的電流況下都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其工作波長(zhǎng)。天線上呈正弦形分布的電流可以近似看成是三角形分布?？梢越?/p>

60、似看成是三角形分布。由由4-3 可知，可知，長(zhǎng)中波垂長(zhǎng)中波垂直電小天線的有效高度是其實(shí)際高度的一半直電小天線的有效高度是其實(shí)際高度的一半2ehh 在長(zhǎng)中波波段上，大地呈現(xiàn)良導(dǎo)體特征，分析天線輻在長(zhǎng)中波波段上，大地呈現(xiàn)良導(dǎo)體特征，分析天線輻射場(chǎng)時(shí)可近似把地面看成是理想導(dǎo)體。垂直不對(duì)稱接地天射場(chǎng)時(shí)可近似把地面看成是理想導(dǎo)體。垂直不對(duì)稱接地天線的方向性可以看成與理想導(dǎo)電地面上的垂直接地基本振線的方向性可以看成與理想導(dǎo)電地面上的垂直接地基本振子相同。子相同。 2ehh 由于垂直不對(duì)稱接地天線的方向性可以看成與理想導(dǎo)由于垂直不對(duì)稱接地天線的方向性可以看成與理想導(dǎo)電地面上的垂直接地基本振子相同，因此其方向