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短波通信的地波传播特性

浏览:12844  来源:通信人在线  日期:2018-01-24

短波通信可以利用地波传播,但主要是利用天波传播。地波传播的衰耗随工作频率的升高而递增,在同样的地面条件下,频率越高,衰耗越大。利用地波只适用于近距离通信,其工作频率一般选在5MHz以下。地波传播受天气影响小,比较稳定,信道参数基本不随时间变化,故地波传播信道可视为恒参信道。

1、地波传播形式

当天线架设较低,且其最大辐射方向沿地面时,主要是地波传播。这种方式特别适用于短波的低端频率。在讨论地面波传播向题时,电离层的影响不予考虑,而主要考虑地球表面对电波传播的影响。

地波传播情况主要取决于地面条件。地面条件的影响主要表现在两个方面:一是地面的不平坦性,二是地面的地址情况,前者对电波的影响视电波的波长而不同,对长波来说,除了高山都可将地面看成平坦的;而对于分米波、厘米波来说,即使是水面上的波浪或田野上丛生的植物,也应看成是地面有严重的不平度,对电波传播起着不同程度的障碍作用。而后者是从土壤的电气性质来研究对电波传播的影响。就地面波传播情况而言,与地面的电参数有着更密切的关系。描述大地电磁性质的电参数有介电系数ε(或相对介电系数εr)、电导率σ和磁导率μ 。根据实际测量,不同土壤的电参数详见下表1

1:不同土壤的电参数

2、地波传播的基本特性

对地面波传播的理论分析是相当复杂的,这里只给出一些基本的结论,并加以定性的说明和分析。地波传播具有以下基本特性。

1)受到大地的吸收

当电波沿地面传播时,它在地面要产生感应电流。由于大地不是理想导电体,所以感应电流在地面流动要消耗能量,这个能量是由电磁波供给的。这样,电波在传播过程中,就有一部分能量被大地所吸收。

大地对电波能量吸收的大小与下列因素有关:

1)地面的导电性能愈好,吸收愈小,即电波传播损耗愈小。因为电导率愈大,地电阻愈小,故电波沿地面传播的热损耗愈小。电波在海洋上传播损耗最小,在湿土和江河湖泊上的损耗次之,在干土和岩石上的损耗最大。

2)电波频率愈低,损耗愈小。因为地电阻与电波频率有关,频率愈高,由于趋肤效应,感应电流更趋于表面流动,使流过电流的有效面积减小,地电阻增大,故损耗增大。利用地波传播形式的频率范围大约是1.5MHz~5MHz。该范围内频率的变化,在一定条件下,对短波通信距离的影响详见下表2

2:频率的变化对短波通信距离的影响

从上面的结果可以看出,这种传播方式适用于超长波、长波和中波,军用短波和超短波小电台在采用这种传播方式时,只能进行近距离通信。

3)垂直极化波较水平极化波衰减小。这是因为水平极化波的电场与地面平行,致使地面感应电流大,故产生较大的衰减。

2)产生波面倾斜

理论分析指出,沿实际半导体表面传播的垂直极化波是横磁波(TM波),即沿电波传播方向有电场纵向分量。地面波传播过程中的波面倾斜现象具有很大的实用意义。可以采用相应型式的天线以便有效地接收。在某些场合由于受到条件的限制,也可以利用低架水平天线接收,但要注意提高接收天线的有效长度,并且天线附近的地质选择εrσ较小的干燥地为宜。

3)具有绕射损失

电波的绕射能力与其波长和地形的起伏有关。波长越长,绕射能力越强;障碍物越高,绕射能力越弱。在地面波通信中,长波的绕射能力最强,中波次之,短波较小,超短波绕射能力最弱。当通信距离较远时,必须考虑地球曲率的影响,此时此刻到达接收点的地面波是沿着地球弧形表面绕射传播的,此外,地面的障碍物对电波有一定的阻碍作用,因此有绕射损失。

4)传播稳定

地波是沿地球表面传播的,由于地表面的电性能及地貌、地物等并不随时间很快的变化,所以在传播路径上地波传播基本上可认为不随时间变化,接收点的场强较稳定。因此短波通信地波传播称之为恒参信道。

欲进一步了解短波通信相关知识的请进入短波通信特点天波传播特性

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