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1、绪论1、无线电波的频率范围划分频率从几赫兹到3000GHz范围内的电磁波通称为无线电波。无线电波传播是指无线电波在地球（含地下、水下和地球表面）、大气层（含对流层、电离层）和星际空间的传播，通常简称电波传播。频段名称频率范围波段名称极低频3-30Hz极长波超低频30-300Hz超长波特低频300-3000Hz特长波甚低频3-30KHz甚长波低频30-300KHz长波中频300-3000KHz中波高频3-30MHz短波甚高频30-300MHz超短波特高频300-3000MHz分米波超高频3-30GHz厘米波极高频30-300GHz毫米波超级高频300-3000GHz亚毫米波微波波段主要应用在哪些
2、领域：定点、移动通信；导航；雷达；卫星通信；中继通信。2、简述电磁波传播的方式分类按载体媒质可分为地面传播、对流层传播、电离层传播和外大气层传播。按传播机理可分为地面绕射波(地波)、反射与散射波(天波)和直射波(空间波)。(1)地波：无线电波沿着地球表面的传播称为地波传播。(2)对流层传播：1)对流层内视距传播当收发天线高架时，电波直接从发射天线传播到接收点称为实据传播。2)对流层散射传播利用对流层中介质的不均匀性对电波的散射作用，实现超视距传播。(3)天波传播(电离层传播)：1)电离层反射传播利用电离层对电波的反射进行传播。2)电离层散射传播 利用电离层中电子浓度不均匀性对电波的散射实现远距
3、离传播。3)地电离层波导传播，电波在以地球表面和电离层下缘为界的类波导空间中传播。4)流行余迹反(散)射传播 利用发生在80-120km高度处的流行电离余迹对电波的反(散)射作用，可实现远距离传播但时间短用于瞬间保密通信。5)外大气层与星际空间传播， 以卫星，飞船和星体为对象，电波在外大气层或行星际空间传播。3、衰落，引起衰落的原因，衰落的分类衰落一般是指接收信号幅度随时间的不规则变化。最常见的引起衰落的原因有：a.干涉型衰落。它是不同传输路径的射线随机干涉的结果，因此又称为多径衰落。b.衰耗型衰落。它是由于传输煤质(包括连续性和离散性的媒质)对信号的吸收所引起，故又称吸收型衰落。c.极化衰落
4、。这是电波在双折射媒质中传播时特有的衰落。根据信号衰落周期的长短可分为快衰落和慢衰落。衰落的持续时间短的为几毫秒至几秒钟，称快衰落；长的可达几分钟至数小时，称为慢衰落。在许多场合中，信号幅度不仅随时间起伏，也随频率和空间起伏，它们分别称为时间选择性衰落，频率选择性衰落和空间选择性衰落。4、减少衰落的措施（13）传输中所引起的衰落往往使接收信号不稳定，以致线路终端的信噪比大幅度地起伏，通信电路质量恶化，系统的可靠性降低。抗衰落的方法一般要根据衰落的起因及特性而定，主要从线路的传播情况和提高设备的抗衰落能力着眼。1）要尽可能地减少衰落；2）采取系列技术措施以提高抗衰落能力，如采取分集接收技术，自适
5、应均衡技术等。5、按衰落形成的物理原因，衰落可分为哪几类按形成衰落的物理原因大致可分成闪烁型衰落、K型衰落、波导衰落。闪烁型衰落：由于大气局部微小的扰动(即大气湍流)，产生折射率起伏使视距电路的无线电波发生轻微的聚焦与散焦而引起的。这种衰落对通信质量稳定性影响不大。K型衰落：由于大气温度、湿度、压强的随机变化，使大气折射率n沿高度的变化也是一随机变量。存在多径传输的微波电路中，各射线的行程差以及各射线在接收点场强的相位也随机变化。它们之间的相互干涉使接收点场强起伏变化，形成衰落。大气折射率n随高度的变化，可通过等效地球半径因子K来描述，故称这种由于K值的变化而引起的衰落为K型衰落。K型衰落又可
6、分为干涉型K型衰落和绕射性K型衰落。波导型衰落：由于大气层出现大尺度的逆温层或水汽急剧递减而形成超折射时，无线电波在该层内被陷获，像在波导内传播一样，通常把这部分对流层结构称为大气波导。在地面形成的波导称为地面波导，在高空形成的波导称为高空波导。6、减小衰落的措施有哪些为了减小衰落，在选择电路时应注意如下几点：(1) 地区的选择。从减小衰落、增加稳定性来考虑，微波电路所通过的地区，最好选择在山地丘陵地带，尽量避免穿越开阔的平原或水网地区。(2)站距的选择。站距越大，余隙变化量越大，容易引起衰落。但站距太短，建站数目增多，投资大，因此要选择合适的站距。山区以5060km为宜，高原地区可选6070
7、km为佳。(3) 天线高度的选择。选择天线高度应使传输电路获得最佳余隙。天线高度尽量做到一低一高，使反射点接近电路的一端，以减小余隙的变化量，增大电路的稳定度。(4) 从设备要求来说，天线增益愈高愈好，但增益增加时,天线辐射的半功率角减小，接收点的电波到达角很容易由于大气折射的变化超出天线半功率角范围之外，使天线接收功率下降,接收信号减弱。为了抑制反射波，减小K型衰落的影响，可采用抗衰落天线。另外，像增加发射机的功率，增加接收机的灵敏度，以提高衰落的门限，使电路的衰落余量增大等。7、分集接收的类型及它们各自的特点和应用。分集接收是克服K型衰落与波导型衰落最有效的方法。通常分集接收有空间分集与频
8、率分集、极化分集等。空间分集:可分为空间分集发送或空间分集接收。空间分集发送是在微波频段上进行的，通过改变微波信号的相对相位或传播路径以达到减轻衰落的目的；空间分集接收可在微波频率、中频或基带频率上实现，按信号的处理方式可分同相合成和开关倒换两种形式。频率分集：在给定的路由上，利用两个频率不会同时发生深衰落的特性，采用两个或两个以上，具有一定间隔的频率同时发送和接收同一信息，然后进行选择或合成，以达到减轻衰落的目的，叫频率分集。通常采用同频段频率分集与跨频段分集两种类型。极化分集：在同一地点,极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出不相关的衰落特性。利用这一特点,在收发端分别装上垂直极化天线和水
9、平极化天线,就可以得到2 路衰落特性不相关的信号。分集信号合成方法：1、优选开关法：根据两个衰落信号变化情况，选择一个较强的信号输出。2、线性合成法：将接收两个支路的信号移相后，保持相位一致的情况下合成。3、非线性合成法：即当两个衰落信号相差不大时用线性合成；当两个信号相差悬殊时，用优选开关法。空间分集时天线高度差的确定 (1)有地面反射时天线高差的确定。当地面的反射系数R0.3时,地面的反射影响就不能忽略，分集天线高差的计算公式为:当K=4/3 时当时式中,d(km)为站距,f(GHz)为收信频率,(km)、(km)为甲乙两站的等效天线高度.若地面存在强反射时，分集天线的高度差S必需同时满足
10、：；若计算的S值过小时，要适当增大天线的高差，使其满足：(2)无地面反射时天线高差的确定。当地面有效反射系数时，地面反射波可以不考虑，如城市、森林、山区丘陵等属于此种情况。此时电波以波导型衰落为主，分集高差的计算公式为f(GHz)为收信频率,d(km)为站距, 为传播最坏季节，深衰落时接收信号电平的空间相关系数的平均值。8、低、甚低频无线电波传播的主要传输机制低频与甚低频无线电波传播机制主要有地面绕射波传播和地面电离层波导传播。9、甚频波电波传播的主要特点有那些？1)因电子浓度昼夜不同，白天的衰减大于夜间，所以在远距离处，白天只考虑一阶模即可，夜间则需考虑二阶模的作用。2)由于电离层的各向异性
11、，地面电离层波导模传播时，其衰减与相速随传播方向而变化，即具有方向效应，当电波由西向东传播时，衰减小；由东向西时，衰减大，后者约为前者的两倍；南北方向传播时居中。相速的方向效应不如衰减率明显。3)由于电离层昼夜的变化，使场强与相位具有明显的昼夜变化特征。电波传播路径处于全黑夜时信号最强，处于全白昼时信号较弱，处于日夜过渡区时，有明显的波干涉现象。4)多模干涉。在同时存在着几个不同阶次波导模的传播区域中，由于各阶模存在着不同的相速与衰减率，各阶波导模叠加后，使电波的总场幅度与相位随距离呈现振荡形式的变化称为多模干涉。5)模转换干涉。甚低频电磁波在地面电离层波导中，因电离层与地面点特性的不连续性而
12、引起的多模干涉现象称为模转换干涉。10、短波信道的传输模式短波因地面波的衰减随频率的升高而急剧增大，所以传播距离一般不超过几十公里。天波传播则是短波传播的主要方式。短波传输模式通常是指短波的传播路径。由于短波天线波束较宽，射线发散性大，而电离层又是分层结构，因此天波传播有可能是多次反射的，即在一条通信电路中可能存在着多种传输模式。当电波以与地面相切的方向发射时，可以得到一跳时最长的大圆距离。平均来说E层反射的一跳距离约为2000km，从F层反射的一跳最远距离为4000km左右。若通信距离更远时，则需要经过几跳才能到达。下图为几种常见的传输模式。显然传输模式与通信距离、工作频率、天线方向性以及电
13、离层状态等因素有关。(1F、2F、N-1F1E、1F2E、2E、3E、M、2FE-FEF、1FM)11、短波信道的特点由于短波传播一般是通过F2层反射实现的，因此受电离层变化的影响大，信号不稳，衰落严重。所以在进行短波通信电路设计时,必需正确选择与适时更换工作频率；必需有效克服衰落的影响，以提高通信的可靠性；还要考虑短波通信电路中的多径时延的影响和短波传播中的多普勒频移。12、短波信道工作频率的选择原则在短波传播中，工作频率不能过高，频率太高，电波将到达不了预定的接收点，或有可能穿出电离层；也不能太低，频率太低，则由于电离层吸收大而不能保证接收点的必需场强。频率选择原则如下：1、在通信距离一定
14、的条件下，工作频率应选得高一些，但不应超过最高可用频率（MUF）。通常工作频率约等于或小于最佳工作频率（OWF），即fOWF=0.85MUF。以保证通信时间有90%的利用率。2、不能低于最低可用频率(LUF).当频率低到使通信概率降低至所允许的最低限度时，这个最低频率就称为LUF。3、适时改换工作频率。由于日出与日落时分，电离层电子密度急剧变化，此刻必须适时改换工作频率。通常一昼夜之间选用23个工作频率。日频高，夜频低。 13、短波信道中影响通信可靠性的主要衰落有哪几种及主要克服方法(1)干涉性衰落，目前克服短波多径衰落最有效的办法之一是采用分集接收技术，如频率分集或空间分集等。(2)极化衰落
15、，这是电波在双折射媒质中传播特有的一种衰落，实质上也是一种多径衰落。极化衰落与干涉衰落是短波衰落的主要形式。克服极化衰落可使用圆极化天线接收或采用极化分集接收。(3)吸收衰落,它是由电离层D层吸收变化而引起的，有年、月、季节及昼夜的变化。要克服吸收衰落，除正确选择工作频率外，在通信系统设计时，还必须留有一定的电平余量，或称衰落余量，以补偿电离层吸收的额外增量。14、接收场强的计算根据接收天线理论，接收天线所收到的信号功率是由来波的功率流密度和接收天线的有效接收面积的乘积确定，即式中，为工作频率；为接收点场强有效值；为发射功率；为发射天线增益；为传输损耗。15、传播电路的可靠度及其基本估算方法电路可靠度是指一个无线电通信电路，一个月中,在指定的某个小时和某个频率上，电路将达到规定性能指标的概率，它统计地描述了无线电通信电路预期系统的性能。电路可靠度的基本估算方法，它主要是从接收点信号功率、噪声功率的中值和偏差，计算信噪比的分布，从而确定接收信噪比达到或超过工作种类的业务等级所要求的信噪比的概率。16、视线传播距离d0的近似计算公式，根据传播距离大小可把传播区域分为哪三个区？视线距离：当收发天线高度一定时，直射波所能达到的最远距离称为视线距离它的计算式为 式中分别是收发天线的假设高度(m), 若考虑标准大气折射的情况，系数3.57应改为4.12。由于地面是球形的，通信距离不同时，电
