当前位置：文档库 › 电离层物理与电波传播

电离层物理与电波传播

天线与电波论文

电波传播与天线考试试题 1.简述天线的功能及接收天线的接收物理过程。（分数：5）答：（1）天线的任务：是将发射机输出的高频电流能量（导波）转换成电磁波辐射出去，或是将空间电磁波信号转换成高频电流能量送给接收机。（2）接收的物理过程为：接收天线工作的物理过程是，接收天线导体在空间电场的作用下产生感应电动势，并在导体表面激起感应电流，在天线的输入端产生电压，在接收机回路中产生电流。所以接收天线是一个把空间电磁波能量转换成高频电流能量的转换装置，其工作过程就是发射天线的逆过程。 2.为什么引向天线的有源振子常用折合振子，引向天线的引向器和反射器怎么区分？（分数：10）答：（1）原因：由于振子间的相互影响，引向天线的输入阻抗往往比半波振子的降低较多，很难于同轴线直接匹配。加之同轴线是非对称馈线，给对称振子馈电时需要增加平衡变换器，而平衡变换器又具有阻抗变换作用，进一步将天线输入阻抗变小，这样就更难实现阻抗匹配。实验证明，有源振子的结构与类型对引向天线的方向图影响较小，因此可以主要从阻抗特性上来选择合适的有源振子的尺寸与结构，工程上常常采用折合振子，因为它的输入阻抗可以变为普通半波振子的K倍（k>1）。其中反射器稍长于有源振子，引向器稍短于有源振子。（2）引向天线的引向器和反射器的区分：在该天线中，其反射能量作用的稍长于有源振子的无源振子称为反射器；其引导能量作用的较有源振子稍短的无源振子叫引向器。即当振子“2”的电流相位领先与振子“1”90 度时，即I2 = I1e j90时，振子“2”的作用好像把振子“1”朝它方向辐射的能量“反射”回去，故振子“2”称为反射振子（或反射器）。如果振子“2”的馈电电流可以调节，使其相位滞后于振子“1”90度时即I2 = I1e j90 ，则其结果与上面相反，此时振子“2”的作用好像把振子“1”向空间辐射的能量引导过来，则振子“2”称为引向振子（或引向器）。 3.简述行波天线和驻波天线的差别和优缺点。（分数：5）答：（1）驻波天线上的电流按驻波分布，或称谐振天线，其输入阻抗具有明显的谐振特性，因此天线的工作频带较窄，但增益较高。（2）行波天线上的电流按行波分布，由于行波天线工作于行波状态，频率变化时，输入阻抗近似不变，方向图随频率的变化也较缓慢，因此频带较宽。但是行波天线的宽频带特性是用牺牲增益来换取的。 4.什么是缝隙天线？基本缝隙天线的场辐射特点是什么？（分数：5）答：（1）缝隙天线：在波导或空腔谐振器上开出一个或数个缝隙以辐射或接收电

各波段电波传播方式和特点

一．电磁场基本性质： 1．电场和磁场：静止电荷产生的场表现为对于带电体有力的作用，这种场称为电场。不随时间变化的电场称为静电场。运动电荷或电流产生的场表现为对于磁铁和载流导体有力的作用，这种物质称为磁场。不随时间变化的磁场称为恒定磁场。 2. 电磁波及麦克斯韦方程：如果电荷及电流均随时间改变，它们产生的电场及磁场也是随时变化的，时变的电场与时变的磁场可以相互转化，两者不可分割，它们构成统一的时变电磁场。时变电场与时变磁场之间的相互转化作用，在空间形成了电磁波。静电场与恒定磁场相互无关、彼此独立，可以分别进行研究。 0c D B B E t D H J t ρ?=???=??????=-??????=+??? c D E B H J E εμσ=??=??=? 3. 物质属性电磁场与电磁波虽然不能亲眼所见，但是客观存在的一种物质，因为它具有物质的两种重要属性：能量和质量。但电磁场与电磁波的质量极其微小，因此，通常仅研究电磁场与电磁波的能量特性。电磁场与电磁波既

然是一种物质，它的存在和传播无需依赖于任何媒质。在没有物质存在的真空环境中，电磁场与电磁波的存在和传播会感到更加“自由”。因此对于电磁场与电磁波来说，真空环境通常被称为“自由空间”。当空间存在媒质时，在电磁场的作用下媒质中会发生极化与磁化现象，结果在媒质中又产生二次电场及磁场，从而改变了媒质中原先的场分布，这就是场与媒质的相互作用现象。 4. 历史的回顾与电磁场与波的应用公元前600年希腊人发现了摩擦后的琥珀能够吸引微小物体；公元前300年我国发现了磁石吸铁的现象；后来人们发现了地球磁场的存在。1785年法国科学家库仑（1736－1806）通过实验创建了著名的库仑定律。1820年丹麦人奥斯特（1777－1851）发现了电流产生的磁场。同年法国科学家安培（1775－1836）计算了两个电流之间的作用力。1831年英国科学家法拉第（1791－1867）发现电磁感应现象，创建了电磁感应定律，说明时变磁场可以产生时变电场。1873年英国科学家麦克斯韦（1831－1879）提出了位移电流的假设，认为时变电场可以产生时变磁场，并以严格数学方程描述了电磁场与波应该遵循的统一规律，这就是著名的麦克斯韦方程。该方程说明了时变电场可以产生时变磁场，同时又表明时变磁场可以产生时变电场，因此麦克斯韦预言电磁波的存在，后来在1887年被德国物理学家赫兹（1857－1894）的实验证实。在这个基础上俄国的波波夫及意大利的马可尼于19世纪末先后发明了用电磁波作为媒体传输信息的技术。静电复印、静电除尘以及静电喷漆等技术都是基于静电场对于带电粒子具有力的作用。电磁铁、磁悬浮轴承以及磁悬浮列车等，都是利用磁场力的作用。当今的无线通信、广播、雷达、遥控遥测、微波遥感、无线因

哈工大电波传播自由空间传播实验

Harbin Institute of Technology 《电波传播》课实验报告实验一：电磁波在自由空间传播损耗实验姓名：王越学号： 1160500318 班级： 1605501 同组同学：崔敬轩刘志成指导教师：陈立甲哈尔滨工业大学 2019年 3月 30日

实验题目：电磁波在自由空间传播损耗实验 1.实验目的：学习使用FEKO-WinProp软件进行电波传播仿真，熟悉其Proman、Wallman和Aman等功能模块。建立简单的自由空间传播模型，仿真场分布和路径损耗。 2.实验内容： 1，安装FEKO软件，学习使用Winprop的电波传播仿真； 2，设置自由空间的仿真环境，设置天线的工作频率； 3，分别使用定向天线和全向天线仿真电场分布及路径损耗，作曲线图； 4，可用Matlab软件计算路径损耗，并作出曲线； 5，将Winprop的仿真结果与Matlab计算结果对比及分析。 3.实验背景及理论发射机发射信号后，经过dm的传播，功率因为辐射而受到损耗，这种损耗称为路径损耗。路径损耗定义为有效发射功率与接收功率之间的差值。路径损耗按有增益和无增益两种情况分别加以分析。当在有增益的情况下，自由空间的路径接收功率为：

仿真时假定天线发射增益，接收增益均为1，即无增益条件下。可知路径损耗，matlab计算时选择使用经验公式 4.实验步骤： 1.打开ProMan,选择Data功能中的tropography,建立地面模型，设置地面尺寸为20km*20km 2.保存建立的模型 3.新建工程，选择已保存模型，设置天线高度为1000m，天线的工作频率为2000MHZ,天线位置为（0，0，0） 4.打开computation功能中的propagation：compute all计算仿真模型 5.定向天线用Aman进行设计，天线增益为为17db 5.实验数据及理论分析定向天线方向图

天线与电波传播实验一

实验报告实验一测量线法测量线式天线输入阻抗使用仪器型号和编号：（1）同轴测量线：型号（TC8D ）和编号（051 ）；（2）信号发生器：型号（XBT ）和编号（860234 ）；（3）选频放大器：型号（XF-01 ）和编号（820591 ）；（4）被测天线负载组别（第4组）；一．波导波长测量（采用交驻读数法） (1)测量读数 L1A =(111.17 )mm; L2A =(121.35 ) mm; LminA =(116.26 )mm; L1B =(162.90)mm; L2B =(190.1)mm; LminB =(176.50)mm; = 2| LminA - LminB |= (120.48) mm; 频率换算f = （2.49）GHz； (2) 测量读数 L1A =(66.08)mm; L2A =(90.56) mm; LminA =(78.32)mm; L1B =(125.00)mm; L2B =(150.68)mm; LminB =(137.84)mm; = 2| LminA - LminB |= (119.05 ) mm; 频率换算f = （2.52）GHz； (3) 测量读数 L1A =( 133.64 )mm; L2A =( 138.98 ) mm; LminA =( 136.31 )mm; L1B =( 192.18 )mm; L2B =( 199.72 )mm; LminB =( 195.95 )mm; = 2| LminA - LminB |= ( 119.28 ) mm; 频率换算f = （ 2.515 ）GHz； (4)计算平均值 g = (119.60) mm; 换算频率f = （2.508）GHz；二．绘画晶体管定标曲线

电离层无线电波传播

电离层无线电波传播 dianliceng wuxian dianbo chuanbo 电离层无线电波传播 radio wave propagation in the ionosphere 无线电波在电离层中传播的规律及其应用的研究，早先着重于电波在电离层F2层电子密度峰值以下区域的传播问题，人造卫星上天以后，扩展到穿越整个电离层区域的传播规律问题。基本理论电离层由自由电子正离子负离子、分子和原子组成，是部分电离的等离子体介质。带电粒子的存在影响无线电波的传播，其机制是带电粒子在外加电磁场的作用下随之振动，从而产生二次辐射，同原来的场矢量相加，总的效果表现为电离层对电波的折射指数小于1。由于自由电子的质量远小于离子的质量,一般电子的作用是主要的，只要考虑电子就够了。但如电波频率较低而接近于离子的等离子体频率时，离子的影响也不能忽略。由于地磁场的存在，带电粒子也受它的影响，所以电离层又是各向异性的（见磁离子理论）。电离层的形成和结构特性是受太阳控制的，因此它既随时间又随空间变化。在这样复杂的介质中，分析无线电波传播问题必须建立相对简化的物理模型并根据电波的频率采用相应的理论和方法。对于电离层电波传播，介质的折射指数是一个最根本的参数，实验证明相当有效。为人们普遍接受的磁离子理论表达的折射指数的公式称为阿普尔顿-

哈特里公式,它是电离层电子密度和电波频率的函数，所以又被称为色散公式，而电离层则是一种色散介质。对于短波和波长更短的电波传播问题，可以采用近似的射线理论，对长波和超长波则一般需要采用波动理论，有时可将地面和电离层底部之间看作一个同心球形波导。折射和反射电离层的折射指数主要取决于电子密度和电波频率，电子密度愈大或电波频率愈低，折射指数愈小。因为电离层的折射指数小于1,电波在电离层中受到向下折射，在垂直投射的情况下，折射指数等于零时，电波不能传播，产生“反射”。在一定值的电子密度情况下，使折射指数为零的频率称为电波的临界频率，在地磁场的影响可以忽略时，这一频率就等于电子的等离子体频率。电离层的电子密度随高度的变化具有分层结构（见电离层结构），因此从地面向上传播的电波受到折射后传播路径逐步弯曲，最后转向地面；从而使地面上的远距离传播成为可能。较高频率的电波，穿透电离层的程度也较深，受折射影响偏离直线传播的程度则较小。电波频率超过某一数值时将穿透整个电离层而不被反射。在垂直投射时，对应这一频率的值就是电离层最大电子密度处的临界频率。在斜投射的情况下，也有一个大于上述垂直投射时临界频率的临界值，称为最高可用频率,用MUF表示，只有当使用的电波频率低于它时，电波才能返回地面。显然MUF与电波的投射角度有关,仰角愈小，MUF愈大，传播的距离也愈远。电波的吸收电离层对电波有衰减作用，称为电离层的吸收，主要

现代通信技术实验的研究与实践_吴建伟

现代通信技术实验的研究与实践吴建伟,刘奕彤,桑　林,孙　礼 (北京邮电大学信息与通信工程学院,北京　100876) 摘　要:现代通信技术是信息通信类本科专业主干课程,理论教学与实验教学的良好结合能够更好地体现该课程的特色,针对基于全程全网实验平台的建设,探讨了实验设计思路、教学重点与难点、实验组织形式与指导方法、考核内容与方法,讨论了该新型实验教学的创新特点。关键词:信息通信类本科;实验教学体系;现代通信技术;教学改革中图分类号:G 642.423 文献标志码:B 文章编号:100224956(2010)0320184204 Research and practice of the experiments for modern communication technology Wu Jianwei ,Liu Y itong ,Sang Lin ,Sun Li (School of Information and Communication Engineering ,Beijing University of Posts and Telecommunications ,Beijing 100876,China ) Abstract :Modern communication technology is the backbone course of information and communication https://www.wendangku.net/doc/d412643124.html,bination of theory and practice can better reflect the characteristics of the course.Based on the construc 2tion of the whole 2network experimental platform ,experimental design ideas ,teaching focal points and difficult points ,experimental forms of organization and instruction methods ,and assessment content and methods are described.The new innovative features of experimental teaching are discussed. K ey w ords :information and communication class undergraduate ;experimental teaching system ;modern com 2munication technology ;teaching reform 收稿日期:2009212212 作者简介:吴建伟(1968— ),男,山东省龙口市人,硕士,高级工程师,实验中心副主任,主要从事通信类专业实践教学与研究. 1　背景介绍信息与通信技术的迅猛发展,给学术界和产业界都带来了巨大的挑战[1]。为适应现代通信技术融合化、网络化的发展趋势,培养“具有创新精神和实践能力的高级专门人才,发展科学技术文化,促进社会主义现代化建设”[2],北京邮电大学自2002年起在本科通信工程专业和电子信息工程专业设置《现代通信技术》课程,其指导思想是以全程全网为主线,打造具有鲜明特色的通信类主干课程,构建关于现代通信网及关键技术的、系统科学的知识体系和认知平台。迄今为止,《现代通信技术》课程已在北邮通信工程和电子信息工程专业共8届本科生中完整开设,成效显著,对学生全面掌握通信的基本概念及未来发展方向,树立大通信、大网络的全程全网思想起到了关键作用,获得学生的普遍好评。课程组编写的主讲教材被列入北京市高等教育精品教材、普通高等教育“十一五”国家级重点规划教材[3]。围绕《现代通信技术》理论课的教学,设立了“现代通信技术实验”,编写了与之配套的实验指导教材。通过建设具有国内领先水平的、尽可能体现实际通信网环境特点的全程全网通信专业实验室,开设了专项通信技术实验、系统测试实验、虚拟实验、自选实验等实验项目,实验受益面每年约700人。其中专项通信技术实验设置了9个方面48个实验项目,包括光通信、微波通信、卫星通信、移动通信、程控交换、多媒体通信、计算机通信、天线与电波传播、射频测量等,教学内容紧密结合实际通信技术应用,包含有演示型、验证型、综合型、设计型、研究型和创新型实验等,构成了面向现代通信技术的多层次实验教学体系[425]。如下页图1所示。 2　实验环节设计思路通信工程、电子信息工程等通信类专业对实验教 ISSN 1002-4956CN11-2034/T 实　验　技　术　与　管　理Experimental Technology and Management 第27卷　第3期　2010年3月 Vol.27　No.3　Mar.2010

电波传播与天线专业

电波传播与天线专业本专业旨在培养具有坚实数学物理基础，掌握现代电子信息科学技术的基本理论、基本知识和实验技能，能运用计算机等现代工具对无线电系统及信息获取进行分析、设计和综合应用的高级专门人才。电波传播与天线（Electromagnetic wave propagation and antenna）开设院校序号主管部门学校名称专业代码专业名称修业年限学位 69教育部武汉大学080635S电波传播与天线四年理学 95教育部成都电子科技大学080635S电波传播与天线四年工学 101教育部西安电子科技大学080635S电波传播与天线四年工学注：专业代码加有“S”者为在少数高校试点的目录外专业。专业综合介绍成都电子科技大学修业年限及授予学位：四年、工学学士本专业以国家重点学科“电磁场与微波技术”为支撑。本专业拥有包括中科院院士林为干教授为代表的学科中坚力量，老中青相结合，梯队结构合理的高水平师资队伍。本专业旨在培养具有坚实的电波传播与天线工程应用能力的高层次专业人才。主干课程：信号与系统、电磁场理论、电波传播、电磁波散射、天线原理与设计、微波技术基础、电路分析基础、模拟电路基础、数字逻辑设计及应用、微机原理及接口技术、电磁场数学方法、阵列天线分析与综合、自适应天线、天线与微波测量、数字信号处理、随机信号分析等。毕业走向：继续深造；到信息电子、航空、航天、船舶、电信等工业部门和国防科研院所从事相关科学研究、技术研发、技术应用、技术管理和教学等工作。武汉大学本专业应用近代物理学和电子信息科学的基本理论、方法和实验手段，主要研究电磁波的辐射、传播、散射及其在通信、雷达、遥感、导航等领域中的应用。本专业是我国电波科学人才培养的摇篮，培养具有坚实数学物理基础，掌握现代电子信息科学技术的基本理论、

天线基本知识试题

天线基本知识试题 1、天线的基本作用是什么？转成为自由空间的电磁波，将传输线中的高频电磁能转成为自由空间的电磁波，或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电磁能。因此，的电磁波转化为传输线中的高频电磁能。 2、天线的基本结构形式是什么？天线的工作带宽是如何确定的？它的物理本质是什么？天线的基本结构是两根长度大于波长的电流增加形成较强辐射导线天线的工作宽带是在规定的驻波比下天线的工作频带宽度决定的驻波比下天线的工作频带宽度决定的。天线的工作宽带是在规定的驻波比下天线的工作频带宽度决定的。它的物理本质是张开并且长度相当于波长的两导线载入方向相同的交变电流产生相同方向感应电动势产生较强辐射。流产生相同方向感应电动势产生较强辐射。 4、天线的极化是如何定义的？它可分为哪几种极化不同的天线？天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向。可分为双极化天线，天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向。可分为双极化天线，圆极化天线，垂直极化天线，水平极化天线，度倾斜的极化、圆极化天线，垂直极化天线，水平极化天线，+45 度倾斜的极化、-45 度倾斜的极化天线 5、天线的方向图表明了天线的什么特性？3dB 波束宽度及 10dB 波束宽度是如何定义？天线的方向图表明了天线的方向性的特性 3dB 天线的方向性的特性。天线的方向图表明了天线的方向性的特性。波束宽度是主瓣两半功率点度的波瓣宽度，间的夹角为 60 度的波瓣宽度，10dB 波束宽度是主瓣两半功率点间的夹角为 120 度的波瓣宽度。度的波瓣宽度。 6、为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，我们通常采用什么方法来改变天线辐射的方向性，它的物理原理是什么？一般说来，为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，一般说来，为了使天线辐射的方向性更强即波束的方向图更窄，我们通常采用提高天线的增益来改变天线辐射的方向性，采用提高天线的增益来改变天线辐射的方向性，它的物理原理是主瓣波束宽度越窄，天线增益越高。可将对称振子组阵控制辐射能，或使用反射面等方法。越窄，天线增益越高。可将对称振子组阵控制辐射能，或使用反射面等方法。使用的是改变磁场、光反射等物理原理。使用的是改变磁场、光反射等物理原理。 7、天线的前后比是如何定义的？前后比与水平瓣宽的关系? 方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比，水平瓣宽的宽度越窄，方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比，水平瓣宽的宽度越窄，前后比越大。比越大。当旁瓣电平及前后比正常的情况下，当旁瓣电平及前后比正常的情况下，可用下式近似表示 8、天线的上副瓣及下副瓣的零点对网络覆盖产生什么影响？上副瓣零点易形成跨区干扰，下副瓣零点易形成塔下黑。上副瓣零点易形成跨区干扰，下副瓣零点易形成塔下黑。 9、什么是天线的增益？天线的增益与天线的水平波束宽度及垂直波束宽度有什么关系？在移动通信应用中，天线的增益越高越好，这句话对吗？天线的增益是指在输入功率相等的条件下，天线的增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想天线的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之比及功率比。元在空间同一点处所产生的场强的平方之比及功率比。增益了垂直面上的覆盖的边界，影响着信号穿透建筑物时衰减的变化。增益一般与天线方向图有关，的边界，影响着信号穿透建筑物时衰减的变化。增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高，既水平波束宽度越窄，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高，既水平波束宽度越窄，增益越垂直波束宽度越宽，增益越高。

《天线与电波传播理论》试卷A

########学院 2010—2011学年第二学期网络教育期末考试试卷《天线与电波传播理论》课程（A 卷）题号一二三四五总分分数得分评卷人一、填空题：（每空1分，共20分） 1、与可见光一样，红外线是一种波，人体辐射的红外线波长约为10μm ，频率约为赫兹。 2、单位换算： (1) 103.8 KHZ= HZ= MHZ ； (2) 0.725 MHZ= HZ= KHZ ．。 3、半波振子的方向函数为，方向系数为。 4、Maxwell 提出的电流的概念，使在任何状态下的电流都可保持连续，并且指明电流和电流是产生涡旋磁场的源。 5、坡印廷矢量的大小代表，其单位为，其方向代表，瞬时坡印廷矢量的表达式为。 6、任一线极化波都可分解为两个振幅、旋向的圆极化波，任一圆极化波都可分解为两个振幅、相互且相位的线极化波。二、单项选择题：（每小题2分，共20分） 1. 我国的卫星通信技术拥有自主知识产权，在世界处于领先地位.在北京发射的信号通过通信卫星会转到上海被接收.实现这种信号传递的是( ) A.超声波 B.次声波 C.声波 D.电磁波 2. 关于电磁波的传播，以下说法正确的是（） A ．只能在真空中传播 B ．在水中不能传播 C ．可以在很多介质中传播 D ．只能在空气中传播 3．微波炉中不能使用金属容器，这主要是因为（） A ．金属易生锈，弄脏炉体 B ．金属容易导电，造成漏电事故 C ．微波能在金属中产生强大的电流，损坏微波炉 D ．金属易传热，使炉体温度过高 4．下列说法正确的有（） A ．频率越低的电磁波的波长越短 B ．频率越高的电磁波传播速度越快 C ．频率越低的电磁波传播速度越快 D ．频率越高的电磁波的波长越短 5. 在2003年4月的伊拉克战争中，美英联军在战争中使用电子干扰取得了很好的效果，争取到了战争的主动权，电子干扰具体地说就是（） A ．对敌方发射电磁波 B ．对敌方发射很强的电磁波得分评卷人

北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告二

信息与通信工程学院电磁场与微波实验报告

实验二网络分析仪测试八木天线方向图一、实验目的 1．掌握网络分析仪辅助测试方法； 2．学习测量八木天线方向图方法； 3．研究在不同频率下的八木天线方向图特性。注：重点观察不同频率下的方向图形状，如：主瓣、副瓣、后瓣、零点、前后比等; 二、实验步骤: (1) 调整分析仪到轨迹（方向图）模式; (2) 调整云台起点位置270°； (3) 寻找归一化点(最大值点); (4) 旋转云台一周并读取图形参数; (5) 坐标变换、变换频率（f600Mhz、900MHz、1200MHz），分析八木天线方向图特性；三、实验测量图不同频率下的测量图如下： 600MHz：

900MHz：

1200MHz：

四、结果分析在实验中，分别对八木天线在600MHz、900MHz、1200MHz频率下的辐射圆图进行了测量，发现频率是900MHz的时候效果是最好的，圆图边沿的毛刺比较少，方向性比较好，主瓣的面积比较大。当频率为600 MHz的时候，圆图四周的毛刺现象比较严重，当频率上升到1200MHz时，辐射圆图开始变得不规则，在某些角度时出现了很大的衰减，由对称转向了非对称，圆图边缘的毛刺现象就非常明显了，甚至在某些角度下衰减到了最小值。从整体来看，八木天线由于测量的是无线信号，因此受周围环境的影响还是比较大的，因此在测量的时候周围的人应该避免走动，以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。由实验结果分析可知：最大辐射方向基本在90°和270°这条直线上，图中旁瓣均较小，及大部分能量集中在主瓣。八木天线由于测量的是无线信号，因此受周围环境的影响还是比较大的，因此在测量的时候应当尽量保持周边环境参数一定，以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。五、实验总结

无线电波的传播方式

无线电波的传播方式一、无线电波的传播方式无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后，是经过不同的传播路径到达接收点的。人们根据这些各具特点的传播方式，把无线电波归纳为四种主要类型。 1）地波，这是沿地球表面传播的无线电波。 2）天波，也即电离层波。地球大气层的高层存在着“电离层”。无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”。因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。 3）空间波，由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。直射波和反射波合称为空间波。 4）散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。在业余无线电通信中，运用最多的是“天波”传播方式，这是短波远距离通信向必要条件。空间波和散射波的运用多见于超高频通信，而地波传播“般只用于低波段和近距离通信。二、电离层与天波传播 1．电离层概况在业余无线电中，短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。短波段信号的传播主要依靠的是天波，所以我们必需对电离层有所了解。地球表面被厚厚的大气层包围着。大气层的底层部分是“对流层”，其高度在极区约为九公里，在赤道约为十六公里。在这里，气温除局部外总是随高度上升而下降。人们常见的电闪雷鸣、阴晴雨雪都发生在对流层，但这些气象现象一般只对直射波传播有影响。在离地面约10到50公里的大气层是“同温层”。它对电波传播基本上没有影响。离地面约50到400公里高空的空气很少流动。在太阳紫外线强烈照射下，气体分子中的电子挣脱了原子的束缚，形成了自由电子和离子，即电离层。由于气体分子本身重量的不同以及受到紫外线不同强度的照射，电离层形成了四个具有不同电子密度和厚度的分层，每个分层的密度都是中间大两边小。离地面50～90公里的称作口层。D层白天存在，晚上消失。D层的密度最小，对电波不易反射。当电波穿过口层时，频率较低的被吸收得较多。 90公里~140公里的是E层。通常情况下E层的密度也较小，只有对中波可以反射。在一些特定条件下，E层有可能反射高频率的无线电波。在盛夏或是隆冬，E层对电波的反射现象总是有规律地出现，你可以清楚地接收到远距离小功率电台发射的信号，而且可以发现可听别的范围是在有规律地变化。所以，爱好者们对这种不稳定的E层总是抱着极大的兴趣在进行观测研究。高空200～300公里的是F1层，300～400公里是F2层。夏季以及部分春秋季的白天，F1层和F2层同时存在，且F2层的密度最大。到了夜晚，F1和F2合并成一个F2层，高度上升。F2层对电波的反射能力最强，它的存在是短波能够进行远距离通信的主要条件。电离层示意阁请看图5．1。 2.电离层对电波传播的影响人们发现，当电波以一定的入射角到达电离层时，它也会象光学中的反射那样以相同的角度离开电离层。显然，电离层越高或电波进入电离层时与电离层的夹角越小，电波从发射点经电离层反射到达地面的跨越距离越大。这就是利用天波可以进行远程通信的根本原出。而且，电波返回地面时又可能被大地反射而再次进入电离层，形成电离层的第二次、第三次反射，如图5．2所示。

《天线与电波传播理论》试卷及答案讲课教案

1、与可见光一样，红外线是一种波，人体辐射的红外线波长约为10μm，频率约为赫兹。 2、单位换算： (1) 103.8 KHZ=HZ=MHZ； (2) 0.725 MHZ=HZ=KHZ．。 3、半波振子的方向函数为，方向系数为。 4、Maxwell提出的电流的概念，使在任何状态下的电流都可保持连续，并且指明电流和电流是产生涡旋磁场的源。 5、坡印廷矢量的大小代表，其单位为，其方向代表，瞬时坡印廷矢量的表达式为。 6、任一线极化波都可分解为两个振幅、旋向的圆极化波，任一圆极化波都可分解为两个振幅、相互且相位的线极化波。二、单项选择题：（每小题2分，共20分） 1. 我国的卫星通信技术拥有自主知识产权，在世界处于领先地位.在北京发射的信号通过通信卫星会转到上海被接收.实现这种信号传递的是() A.超声波 B.次声波 C.声波 D.电磁波 2. 关于电磁波的传播，以下说法正确的是（） A．只能在真空中传播B．在水中不能传播 C．可以在很多介质中传播D．只能在空气中传播3．微波炉中不能使用金属容器，这主要是因为（）A．金属易生锈，弄脏炉体 B．金属容易导电，造成漏电事故 C．微波能在金属中产生强大的电流，损坏微波炉 D．金属易传热，使炉体温度过高 4．下列说法正确的有（） A．频率越低的电磁波的波长越短 B．频率越高的电磁波传播速度越快 C．频率越低的电磁波传播速度越快 D．频率越高的电磁波的波长越短 5. 在2003年4月的伊拉克战争中，美英联军在战争中使用电子干扰取得了很好的效果，争取到了战争的主动权，电子干扰具体地说就是（） A．对敌方发射电磁波 B．对敌方发射很强的电磁波 C．对敌方发射频率很高的电磁波 D．对敌方发射与敌方电子设备工作频率相同的电磁波，施放反射电磁波的干扰波 6.对极化强度为的电介质，束缚体电荷密度为＿＿＿＿＿ A. B. C. D. 7. 是 A.左旋圆极化 B.左旋椭圆极化 C.右旋圆极化 D.右旋椭圆极化 8. 在两种不同介质（）的分界面上，电场强度的切向分量 A.总是连续的 B.总是不连续的 C.可能连续也可能不连续 D. ，时连续

北邮电磁场与电磁波实验报告

信息与通信工程学院电磁场与电磁波实验报告题目：校园信号场强特性的研究姓名班级学号序号薛钦予2011210496 201121049621

一、实验目的 1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法； 2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律； 3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法，理解建筑物穿透损耗的概念； 4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。二、实验原理 1、电磁波的传播方式无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接受者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接受信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰等。电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时，产生散射。散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。 2、尺度路径损耗在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为： ()[]()() =+（式1） 010log/0 PL d dB PL d n d d 即平均接收功率为： ()[][]()()()[]() =--=- Pr010log/0Pr010log/0 d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d （式2）其中，定义n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度，d0为近地参考距离，d为发射机与接收机之间的距离。公式中的横杠表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数－对数时，平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率10ndB /10 倍程的直线。n依赖于特定的传播环境，例如在自由空间，n为2；当有阻挡物时，n比2大。

天线与电波传播_宋铮_习题答案

第一章习题参考答案（仅供参考） 1. 解：电基本振子放置于Z轴上，其空间坐标如右图所示。 ? （1）辐射场的传播方向为径向；电场方向为；磁场方向为；（注：这里表示的是电基本振子的远区辐射场）（2）电基本振子辐射的是线极化波。（3）过M点的等相位面是一个球面，所以远区辐射场是球面波；又因为与成正比，则球面波又是非均匀的。（4）M点的电场与磁场之间有如下关系：（5）从电基本振子的远区辐射场表达式可见：与电流大小、空间距离及电长度以及子午角有关。（6）从电基本振子辐射场的表达式可知：当时，电场有最小值；当时，电场有最大值；磁场无方向性。（注：也可以用电磁场的方向图来说明。）（7）电基本振子的E面和H面的方向图如下图所示。

5、解：（1）电基本振子的归一化方向函数为：因为是指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。由此可知： ? →? 取，则。因为是指主瓣最大值两边场强等于最大值0.707的两个辐射方向之间的夹角。由此可知： ? →? 取，则。（2）磁基本振子的E面图为电基本振子的H面图，H面图为电基本振子的E面图。所以，其和的计算过程于电基本振子的类似，从略。 8、解：本题考察对半功率点波瓣宽度的理解。因为，所以；从图上可以看出点是半功率点，其场强大小为：，其中为的场强。由于场强与成正比，则的场强是点场强的，即。故有。

10、解：已知天线1的，；天线2的，。（1）由可得：（2）由可得：（3）由可得： ?? →?? ?? →?? ????→?? 14、解：接收天线的有效接收面积为将，代入，则可得。 29、解：如图所示，这是一个4元均匀直线阵，,,,d=0.25λ。

《电波与天线》课程教学大纲

《电波与天线》课程教学大纲课程编号：适用专业：通信工程学时数：48 学分数：3 执笔者：编写日期：2006年3月一、课程的性质和目的《电波与天线》是通信及电子类专业学生的的一门很重要技术基础课，本课程着重介绍有关天线与电波传播的基本理论。天线和电波传播特性对于无线通信、广播、定位和遥测等系统的正常工作具有很大的影响。例如，无线通信系统的传播距离不仅取决于发送设备的输出功率、接收设备的接收灵敏度和信噪比，还取决于天线的性能和电波的传播特性。在研究电子产品的干扰和抗干扰性能及电磁环境特性时，都需要用到天线和电波传播的基础知识。充分掌握这些内容，可以帮助其他相关课程（如通信、微波技术、电视技术）的学习。二、课程的教学内容和学时分配第一章电磁场理论基础（4学时） 1、矢量分析 2、麦克斯韦方程组 3、边界条件 4、正弦稳定状态下的场量 5、功率密度 6、无线电波的辐射 7、均匀平面波 8、惠更斯－费涅尔原理第二章天线的特性参数（6学时） 1、辐射功率和辐射电阻 2、天线的方向性和增益 3、天线的有效长度 4、天线的有效孔径 5、天线系数 6、平衡不平衡转换第三章点源和偶极子天线（4学时） 1、点源 2、电偶极子 3、磁偶极子 4、对称振子第四章天线阵（4学时） 1、耦合阵子

2、方向性相乘原理 3、均匀直线式天线阵第五章地面反射的影响（2学时） 1、镜像原理 2、理想导电地平面对对称振子地影响 3、多径效应第六章测量领域的常用天线（4学时） 1、双锥天线 2、对数周期天线 3、喇叭天线第七章通信领域的常用天线（6学时） 1、引向天线 2、移动台天线 3、地面台天线 4、微带天线第八章电波传播基本理论（4学时） 1、电波传播模式 2、电波传播的费涅尔区第九章电波传播模型（6学时） 1、自由空间传播模型 2、平面反射模型 3、球面绕射模型 4、大气对电波传播的影响第十章电波在电离层中的传播特性（2学时） 1、电离层介绍 2、电波在电离层中的传播第十一章移动通信的电波传播（2学时） 1、移动通信的电波传播特点 2、移动通信的电波传播特性的数学模型第十二章移动通信电波传播特性的测量与仿真（4学时） 1、移动通信电波传播场强的测量 2、城市环境中电波传播特性的仿真和分析三、课程教学的基本要求本课程要求学生掌握电波的传播规律和天线的工作原理，覆盖了电、磁及电波传播方面的全部知识，结合实际应用来描述天线的特点和工程设计方法，在电波传播部分，加入了近

双极天线方向图仿真实验报告(B5)

天线与电波传播实验报告级队区队学员姓名学号实验组别3同组人无实验日期实验成绩实验项目：双极天线方向图仿真实验实验目的： 1.熟悉matlab 的使用。 2．加深对双极天线工作原理的理解； 3．理解双极天线的方向性及天线臂长、架设高度对天线方向性的影响；实验器材：计算机一台、matlab 软件。实验原理阐述、实验方案：双极天线可以理解成架设在地面上的对称振子，因此，研究双级天线的性质（这里主要指方向性）可以分两步进行。 1．对称振子的方向性（1）电基本振子的远区辐射场如果对称振子的电流分布已知，则由电基本振子的远区辐射场表达式沿对称振子几分，就可以得到对称振子的辐射场表达式。电基本振子的远区（满足kr>>1，即πλ<<2r ）辐射场表达式如下：

?????????====θλπ=θλ=?θ-θ-?0E E H H e sin r Il 60j E e sin r 2Il j H r r jkr jkr （1-1）式中： I——电基本振子的电流； l——电基本振子的长度； r——远区中一点到电基本振子的距离。根据远区辐射场的性质可知，Eθ和Hφ的比值为常数（称为媒质的波阻抗），所以，在研究天线的辐射场时，只需要讨论其中的一个量即可。通常总是采用电场强度作为分析的主体。（2）对称振子的电流分布如果将细对称振子看成是末端开路的传输线张开形成，则细对称振子的电流分布与末端开路线上的电流分布相似，即非常接近于正弦驻波分布。以振子中心为原点，忽略振子损耗，则细对称振子的电流分布为： ???≤+≥-=-=0 z )z l (k sin I 0z )z l (k sin I )z l (k sin I )z (I m m m （1-2）（3）对称振子的辐射场及方向函数

行波天线方向图仿真实验报告(B5)

天线与电波传播实验报告 08 级队区队学员姓名学号实验组别 3 同组人实验日期2011.12.22 实验成绩实验项目：行波天线方向图仿真实验实验目的： 1．加深对行波天线工作原理的理解； 2．理解行波单导线的长度对天线方向性的影响； 3．了解菱形天线的参数选取。实验器材： 1．计算机 2．MATLAB软件实验原理阐述、实验方案：一、实验原理 1．行波单导线的方向性行波单导线是指天线上电流按行波分布的单导线天线。设长度为l 的导线沿z轴放置，如图2所示，导线上电流按行波分布，即天线沿线各点电流振幅相等，相位连续滞后，其馈电点置于坐标原点。设输入端电流为I0，忽略沿线电流的衰减，则线上电流分布为

'jk z 0e I )'z (I -= （2-1） z o R r kz cos θ??l dz ′ θ 图2 行波单导线及其坐标行波单导线辐射场的分析方子相似法与对称振，即首先把天线分割成许多个电基本振子，而后取所有电基本振子辐射场的总和，故 ?θ-θθλ =l 0)cos 'z r (jk 'jk z 0 'dz e e sin r I 60j E )cos 1(2 k l j jk r 0e )]cos 1(2 kl sin[cos 1sin e r I 60j θ--θ-θ-θλ= （2-2）式中，r 为原点至场点的距离;θ为射线与z 轴之间的夹角。由上式可得行波单导线的方向函数为 ) cos 1()]cos 1(2 kl sin[ sin )(f θ-θ-θ =θ （2-3）根据上式可画出行波单导线的方向图如图3所示，由图可以看出行波单导线的方向性具有如下特点：

电波多径传播及衰落的分析与研究

北京联合大学电波多径传播及衰落的分析与研究学院：信息学院姓名：班级： 2011年11月1日电波多径传播及衰落的分析与研究

摘要：随着无线通信的迅速发展，无线通信在日常生活中的地位越来越重要，无线通信的电波传输是一个非常复杂的问题，在通信系统中，由于通信地面站天线波束较宽，受地物、地貌和海况等诸多因素的影响，使接收机收到经折射、反射和直射等几条路径到达的电磁波，电波在传播信道中的多径传输就会引起干涉延时效应，产生多径效应。这些不同路径到达的电磁波射线相位不一致且具有时变性，导致接收信号呈衰落状态；这些电磁波射线到达的时延不同，又导致码间干扰。若多射线强度较大，且时延差不能忽略，则会产生误码，这种误码靠增加发射功率是不能消除的，即多径衰落，它也是产生码间干扰的根源。关键字：无线通信；反射；折射；多径效应；多径衰落 Abstract:These different paths to reach the phase of the electromagnetic radiation possessed sometimes inconsistent variability, resulting in the received signal was fading state; these different electromagnetic radiation to reach the delay, but also lead to inter-symbol interference. If the multi-ray intensity is greater and the time delay difference can not be ignored, it will produce error, this error by increasing the transmit power can not be eliminated, and the resulting decline of multi-path effects have called multipath fading, it is also produced inter-symbol interference source. Key words:Wireless communication;reflection refraction;multipatheffect;multipath fading 一、多径传播：多径传播是指无线电波在传播时通过了两个以上不同长度的路径到达接收点，接收天线检测的信号是几个不同路径传来的电场强度之和。多径传播也会引起信号畸变。在无线通信领域，多径指无线电信号从发射天线经过多个路径抵达接收天线的传播现象。大气层对电波的散射、电离层对电波的反射和折射，以及山峦、建筑等地表物体对电波的反射都会造成多径传播。多径会导致信号的衰落和相移。瑞利衰落就是一种冲激响应幅度服从瑞利分布的多径信道的统计学模型。对于存在直射信号的多径信道，其统计学模型可以由莱斯衰落描述。