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电波还是电磁波

shangmuyuan 2020-3-16 01:41

电磁波恐怕会更名为电磁波。电介质电容的发现是岩石电容发现的自然延伸。电介质电容的发现的自然延伸会是什么？麦克斯韦尔电磁波的推定里有电介质介电因素。电介质电容否定了电介质介电说。如果介电在推定中具有决定意义，那么，电磁波的提法就很可能站不住脚了。

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读《引力波的补充说明》和留言有感

lulingkxw 2017-10-28 22:09

中国的科技不要总是被别人牵引着走， 我们要主动选择拐弯超速的道路，争取开拓更多以后可以引领全球的原始创新，并为人类带来更多福祉的领域。在有限的资源内，要充分考虑科研投入产出的综合性价比。 万有引力，引力波没有那么神秘吧，我们真的不值得忽视对地球科学许多重大的基本的问题，甚至这些问题直接威胁到人类的生存和健康，资源的有效利用和可持续发展。反而，投入许多资源去特别关注据说是多少亿光年之外的一个微弱信号。 转帖：引力波的补充说明 精选 已有 1314 次阅读 2017-10-28 11:18 | 个人分类: 大众物理学 | 系统分类: 科普集锦 引力波探测既让人兴奋、又让人沮丧，主要原因就在于它的信号太弱了。 到底有多弱呢？最常见的说法是，首次探测到的引力波信号只有 10 -21 ，对应于 4公里长的干涉仪，其长度改变了10 -18 米，也就是原子大小的一亿分之一，原子核大小的千分之一。 换个说法，以地球为例。地球的直径是 1万多公里，上述引力波导致的伸缩也只有10 -14 米，比原子核大 10倍，只有原子大小的千分之一。 其实，引力波事件释放的能量是很大的，在几秒钟里释放相当于几个太阳的能量，而我们的太阳的寿命是几十亿年，当它死亡的时候仍然残留着大部分的质量。可是，因为引力波事件发生的地方离我们很远，到达地球的能量并不大。 举个具体的例子吧。最新的一次引力波事件 GW170817，也是唯一的多信使天文事件，距离我们1.3亿光年，在100秒钟里释放了0.025个太阳质量。太阳质量是1.99 × 10 30 Kg，1光年是9.46 × 10 15 m，光速是2.98 × 10 8 m/s。这次引力波事件释放的能量就是4.4 × 10 45 J，到达地球的能量不过是2.3 × 10 -3 J/m2，也就是每平方米2.3mJ而已。照在整个地球上，也不过是1.2 × 10 11 J，听起来很大，可是用爱因斯坦质能关系一算，仅仅对应于7.5 × 10 -6 Kg,也就是几个毫克的质量。 物体在引力波到来时就会变形 ——至少科普文章都是这么说的。这种变形就会导致能量发生变化——至少有些科普文章是这么说的，还有一些说不会变。这个能量变化有多大呢？我们还是以地球为例，胡乱估计一下吧。 如果把地球看作一根弹簧， 10 -14 米的伸缩需要多少能量呢？固体材料的杨氏模量大约是 10 11 N/m,再代入地球的尺寸，就可以得到10 -3 J,也就是1mJ的样子，真是微不足道。 如果考虑地球的引力能（大约是 GM 2 /R），代入数字会得到10 11 J，比刚才那个数字大多了，这是因为我们这里错误地认为引力波使得地球膨胀了10 -14 米，其实，应该是某个方向拉伸、而另一个方向压缩 ——引力能的变化也是微乎其微的。 正是因为引力波带来的尺度和能量变化都非常小，所以引力波的信号才特别难以测量。 可是，伽马射线、 X射线和可见光也是从那么老远的地方来的，为什么它们就可以比较容易的测量呢？难道它们携带的能量比引力波还多吗？原因不在于携带能量的多少（引力波应该占据了能量释放的绝大部分），而在于探测效率的高低。每平方米2.3mJ的能量，如果是引力波的形式，对于时空的影响就微乎其微，如果是可见光，那就意味着10 16 个光子，随便哪个天文望远镜都可以用上好几天的：口径 1米，测量10天大约100万秒，每秒钟也会有10 10 个光子，这种测量真不要太简单了！ 伽马射线、 X射线和可见光的检测，都是因为这个原因而变得容易得多，虽然它们携带的能量远小于引力波。也正是因为这个原因，引力波探测的未来到底如何，也还不一定呢。这次报道多信使天文事件的时候，天文学家们就说了： 我们绝对不是离了引力波就玩不转的。 The IPN localization capability will be especially important in the case of future gravitational-wave events that might be less well-localized by LIGO-Virgo. LIGO对公众宣传非常重视，有专门的网站做这件事。各种新闻，各种科普，由浅而深，无所不有，甚至还有引力波导致的应变数据——此前博文里的数据就取自这里。 https://losc.ligo.org/ 然而，对于非项目中人来说，这些数据也没有太大的意义。因为 LIGO监测的数据太多了，处理的软件想必也很复杂（我不知道有没有公开），个把人很难复现，组织一堆人吧，又没有钱。再说，即使这些应变数据也是经过处理了的，尽管有“去除噪音之前”和“去除噪音之后”的两套数据，其实都是处理过的。关于这一点，只需随便看几个数据就明白了。比如说，下面的数据取自LIGO Hanford测量的GW170814“去除噪音之前的 ” 应变数据。 -1.1484391340168715e-17 绝对值最大 -1.0047842400036762e-18 -1.1337515795858384e-19 1.0449889260034384e-20 6.0083920703713825e-21 -8.6280132598483588e-22 4.2839495372544139e-23 -3.7786104671644946e-24 绝对值最小 这些数据横跨 7个数量级，有效数字保持到小数点后第16位。 呵呵，精确得吓死了个人！ 转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自姬扬科学网博客。 链接地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-1319915-1082738.html 上一篇： 戴锦华：《美国往事》——美国梦的正反面 下一篇： 大科学的黄昏 收藏 分享 举报 当前推荐数： 10 推荐人： 岳东晓 李颖业 杨正瓴 范振英 徐令予 康建 晏成和 李毅伟 刘安金 陆玲 推荐到博客首页 发表评论 评论 ( 10 个评论) 陆玲 2017-10-28 21:59 引力波没有那么神秘吧，我们不值得忽视对地球科学的重大的基本问题，而投入许多资源去特别关注多少亿光年之外的一个微弱信号。 蒲亨建 2017-10-28 21:23 支持4楼晏成和之疑！ http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=3093688do=blogquickforward=1id=1082802 蒲亨建 2017-10-28 21:04 四楼说得好！引力波，比赵本山的忽悠还离谱。 吴中祥 2017-10-28 20:45 哈！ 任何物体间的引力都不可能产生同时的不同能态，因而，根本不可能产生任何波或辐射静止质量=0的任何粒子。 即使地球有弹性，而能形成弹性波并辐射声波，也只是弹性力造成的，与引力无关。 李毅伟 2017-10-28 20:08 博主似乎只是从表观分析，甚至只是出于直观判断，而并没有深入研究他们所用的数据处理方法。 博主回复(2017-10-28 20:19) ： 没时间，也没有钱。 李毅伟 2017-10-28 18:22 http://blog.sciencenet.cn/blog-315774-1082780.html 亦真亦幻（狭义相对论）——提请关注 晏成和 2017-10-28 17:00 LIGO装置如此精巧、灵敏，应该首先测得地球上弥漫着的月球潮汐、太阳的引力，相对于13亿光年的信息，地球附近如此巨大的引力，必定会让精灵的仪器数据爆表，那些抬轿子者对此近小远大的解释实在是苍白。 LIGO测得的微弱的反应究竟是什么、来自哪里？值得商榷。地面万物被地球引力牢牢地固定却从来不知引力波；13亿光年的微弱信息、百万分之一纳米的晃动就能言之凿凿地说发现了引力波，的确是大言不惭。 杨正瓴 2017-10-28 15:52 地球自转（Earth's rotation）也存在不规则的变化。某次不规则的地球自转突变，是否会引起多个观测站之间的近似同步的变化？地球自转突变，会引起固体潮的突变。 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1082757.html 杨正瓴 2017-10-28 13:47 3.0468e-008 量级的相对变化。 杨正瓴 2017-10-28 13:43 地球固体潮的复杂变化，足以破坏对10-18米长度变化的测量。 博主回复(2017-10-28 15:11) ： 固体潮太慢了，根本影响不了测量。

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考试（12）：“永不消逝的电波”

热度 5 wangxh 2013-1-8 12:51

2013年1月8日监考 男生甲，缺课三分之一以上被取消考试资格。俺对其解释道：第一没有试卷，第二即使有试卷，判卷老师也不会给判，第三，即使老师判卷也根本无法登录成绩......学生明白后走了 女生乙，缺课三分之一以上被取消考试资格。自称已经上过课，在另外一个班级、另外一位老师的课上。给其赶紧处理意见：先找任课教师，后找教务，不行让辅导员帮忙。结果辅导员通过这个学生给俺传递“命令”——先让她参加考试，其它事考试后说。俺告诉她“监考老师不可能也无法听从一个学生的辅导员的指令”，赶紧去找任课教师与教务人员，并且帮忙打电话找到教务一位工作人员。去了一会儿，回来了，抹着泪，拿起书包，离开了考场【那一刻，觉得自己好像很坏啊！】 男生丙，考试开始刚刚15分钟要交卷——这是那种“以形势采取措施的”类型。观察一下监考老师，如果估计能够混过去就继续考试，反之交卷走人。经过甲、乙两位学生的处理，他可能估计俺挺严格，所以选择退出。俺的回应是：回去坐着，要么继续认真答题，会多少做多少，考试也是学习的过程；要么再过15分钟后才能交卷走人。可是等时钟过了30分钟时，丙仍在若有所思地答题，不知道他是真会还是多少明白了俺的语义。 男生丁，考试开始刚刚20分钟要去厕所——一开始认为他有作弊动机，紧接着要交卷。10分钟后再交。丁解释道：“我是大五的学生，意思是08级的。这些题我都会，已经答完”——我一看，的确答完，虽然不知道对错。看那板板整整的样子，像正确答案的样子，看来他“真会”——要知道，无论他的答案来自什么渠道，背题是不违章的。刚刚过30分钟，此君背起吉他离开考场。 男生戊——佩戴一条LV围脖，俺问了一句“真的还是山寨版？”眼睛一立很严肃认真地“当然是真的！”10个选择题的空格里都空着（不少学生在紧张地计算，而且听费时的样子），10秒钟转身后都填好了，开始怀疑他。发现手表带内侧写有公式，没收，把他“请到”远离人群的桌椅上——这一“打草惊蛇”的招数反而使他更加明显的动作—— 拿出手机看消息 【 电波终于出现了 】，让俺逮个正着——没商量：没收考卷，老老实实地坐着，等候发落！ 男生己，情况与丙同。有了处理丙的经验（对学生来说，考试过程也是学习的过程；对监考教师来讲，考试也是修炼火眼金睛的过程），对其说“把你的手机给我看看”。丁回答说“这里有个人秘密，不能看”。“ 你的错误行为就源于手机短信 ，没收试卷或拿出手机信息晒晒以证明，二选一，随便你。”学生无语、沉默...... 过去有个电影叫《永不消逝的电波》，说的是早期共产党人为了全国穷苦百姓不再受压迫、受剥削而在国统区做地下工作的斗争场景。他们——早期共产党人或革命者，不知道是否知道，被他们用生命与鲜血解救出来的老百姓的子弟，用着比他们更先进的“电波”做着不齿之事，正一步步滑回甘心任人宰割的境地。 虽然现在许多考试有了“屏蔽装置”，可是在现实生活中，到底是“道高一尺魔高一丈”还是“魔高一尺道高一丈”呢？我们看到的往往是正义被邪恶所征服，也许20年后情况会发生逆转。 不仅仅有大魔，还有小魔。与俺一起监考的老师说有一次监英语四六级考试。考试开始前刚打开屏蔽装置，一回头就被关闭了，等快结束时去关闭时，发现开关落在“Off”上。后来才知道，就在她一转身时，有小妖就把屏蔽器关闭了。 无论哪种电波永远不会消失！对待洪水猛兽，学校只有“堵”的方略吗？ 关于那两个有作弊嫌疑的学生，教育一下放了。一是作弊惩罚忒狠，二是如果教师都认真、踏实，学生会这样吗？

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石头中永不消逝的“电波”

热度 29 Majorite 2012-2-22 03:43

石头中永不消逝的“电波” 嵇少丞 构造地质学科普系列之一 大自然的石头（通常是那些细粒石灰岩、大理岩、石英岩）中常凝固了“永不消逝的电波”，如图1-4所示。这些地质构造现象与电和波都无关系，就好比“风雅颂”与风关系不大一样。岩石中这些“电波”专业术语叫缝合线（Stylolite）， 是岩石内不同化学成分物质在压溶（Pressure solution）过程中溶解度不同所致， 例如， 方解石被溶解随流体搬运而去，而粘土矿物（黑色）不易溶解，原地保留、逐渐集中，形成“电波”线。构造地质学家利用“电波”线尖指示最大主应力方向。 图5-6所示是扫描电镜下，实验变形形成的缝合面的分数维几何形态，就像高低不平、委婉起伏的地形。 图7-8： 古希腊的墓碑和雕塑以及欧洲的古建筑大多使用的是大理岩或石灰岩，随着空气污染造成的酸雨增加，对其溶解破坏越来越严重，成为文物保护的头痛问题。方解石被酸性雨水溶解走了，而粘土矿物留下形成高洼不同的起伏（“电波”）面。为了保护石灰岩和大理岩的古建筑和雕塑，现在每隔5-6要喷一次硅胶，费时费钱。 图9（据苏德辰研究员）. 台湾海岸的蜂窝石以及其他岩石中蜂窝构造也与选择性溶解有关，即是一种缝合面。 下面几张照片是盐湖面上的差异性溶解造成的现象，难溶的物质形成正突起。大家知道，盐湖里溶解与结晶总要趋向平衡的，例如，下雨之后（晚霞那张照片），盐就要溶解；晴天日久，蒸发量大，就要结晶。结晶收缩所致的拉张应力形成那些近六边形的张破裂（类似于玄武岩中的柱状节理），张破裂内又充填了新生长的晶体，这些晶体具特殊的优选定向，不同晶面的溶解是不一样的，挤压环境中语拉张环境中的溶解亦是不一样的，皆导致差异溶解， 否则那些裂隙充填晶就不会高出来。再漫长的地质过程中，如果上面再沉积几层这样结构的岩石，在剖面上就形成“心电图”那样的波形。从这些盐矿中提炼锂。 ( 部分照片自网络收集，来源不详，仅供地质教学和科普之用,特此致谢图片的原作者)

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电波对人体的损害

热度 2 伍加 2011-9-15 19:59

【生活点滴(8)】 电波对人体的损害 伍加，2011年9月15，周四 我们生活在充满电波的世界：家里有各种家用电器，办公室里有计算机、电子设备，路上有输电线和微波发射塔，手机总是随身带着。到底电波对人体有没有损害？迄今似乎还没有定论。 最近看到 BBC 报道说，一位名叫 Diane Schou 的美国人说：她对无线电波极其敏感，原来她生活在爱荷华州，经常感到头痛、皮肤灼烫、肌肉疼痛等等不适症状，于是她丈夫为她建造了一个隔绝屋，房子四周的木板墙里放置两层铁丝网，房子的门内也有铁丝网，把门关严之后各部分的铁丝网就组成一个封闭的金属网回路，整个房子构成一个所谓的法拉第笼 （Faraday cage）。 根据电学原理，法拉第笼是一个由金属或者良导体形成的笼子。由于金属的静电等势性，这种金属笼可以有效地屏蔽外电场的干扰。法拉第笼无论被加上多高的电压内部也不存在电场。而且由于金属的导电性，即使笼子通过很大的电流，内部的物体通过的电流也微乎其微。在面对电磁波时，法拉第笼可以有效地阻止电磁波的进 入。 这位名叫 Diane Schou 的中年妇女说：她生活在这个特殊房子里就像囚犯坐监狱，与亲人隔绝，与社会分离，虽然肉体上好受了，可精神上很难受。于是她们一家搬到西弗吉尼亚州的美国无线电静默区（US Radio Quiet Zone）。该区位于绿岸山区，面积 1.3 万平方英里（33,000 平方公里）。这里禁止无线电的原因是国家在此处建造了大量射电望远镜，有很多像下图所示的“大锅”天线，用来接收来自太空的无线电信号。 其中最大的接收天线是美国国家天文台设置的， 还有美国军方建造的电子间谍网络也使用许多接受天线。在这个无线电静默区里不能有手机，不能有无线电话发射塔和转播塔，以免干扰天文台和间谍网接收微弱信号。 美国无线电静默区吸引了几十名未曾预料的居民，那些自称对 Wi Fi 电波过敏的人慕名而至，Diane Schou 女士就是他们中的一员。不过我在想，既然这里有星罗棋布的碟状天线，它们就不仅只是接收信号，还要发射信号。当这些大功率电子设备发射信号时，它们所造成的电磁场肯定会强于无线电静默区之外的其它居民区。所以，那些为了躲避无线电信号和电磁辐射的人跑到这里居住，恐怕是出了火海，又跳入了水潭。 全世界现在至少有五十亿部手机，在我们生活的周围到处是电视塔、电台发射塔、移动通信转发塔，几乎每家都有无线网络，几乎每人都有手机，无线电波无所不在， 电磁辐射无处不有。再往大处看，浩瀚太空中也有电磁辐射，我们赖以生存的太阳就经常产生电磁风暴，从其它星球发出的电磁波也在时时刻刻环绕着地球。我们头上的大气层为我们遮挡、反射走了大部分的电磁辐射，大气层就像一个巨大的法拉第笼，保护着人类和地球上的其它生物。 需要说明的是，即使住在法拉第笼子里，也不能完全避免电磁辐射。法拉第笼不能屏蔽静电和低速变化的磁场，比如地磁，在法拉第笼里，指南针照样能工作。换句话说，人类不可能完全避免电磁辐射。现在的核心问题是：我们日常生活所受到的电磁辐射是不是能对人体造成伤害？ 据估计有 5% 的美国人患有电磁过敏症，这些人声称，暴露在手机、Wi Fi等电子设备所创造的电磁场中他们会产生剧烈头疼、皮肤灼热、肌肉抽搐等过敏症状。Wi Fi 工业界公布的辐射标准是否安全？大量无线电子产品是否影响人类的健康？有没有电磁过敏症？目前“电磁过敏症”并不被美国医学界定义为疾病，没有相关的诊断标准，国际医疗健康组织也没有公布可靠的研究数据，科研人员并没有发表令人信服的研究结果。 据说有位 35 岁的女医生自我诊断为电磁过敏症，试验证明电磁的确对她有影响。这个实验的设计还是可靠的：受测试者坐在木椅子上，周围有无线电波发生器，其强度可以调整。实验者随机决定在一次试验中是否真地发射电波，受试者每次试验后报告自己的感受。据说上述女医生在实验中非常准确地报告了她在强电波中的不适症状。 到底电波对人体有没有损害？似乎这个问题就像转基因食品是否对人体有害一样，目前并没有定论；为了保险起见，人们应该持审慎态度。搞电磁研究和环境健康的科学家们在这个问题上持什么观点？很想听听专家们的意见。 伍加，2011年9月15日，周四 http://blog.creaders.net/invictus/

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收听短波的时光

热度 1 suliantuo 2010-12-22 23:51

静谧的夜空中与星光一起充斥寰宇的是奔腾不息的电波。不用等待黑暗过后的黎明，满天星光映衬中的电波带来 远方人们的声音，冲刷着心灵角落中悄悄堆积的孤寂。 以前从武汉出差到舟山做实验，火车下午经过大冶站时我总会注意看铁路边高地上的一个院落，院墙上竖立着一 根木杆，杆子上隐约还残留着一些铜丝。那是以前大冶师范的院子，七十年代我家就住在那儿。大哥读小学四、 五年级的时候迷上了无线电，按照一本《矿石收音机》书上的方法组装了一个简单的收音机，真的能听到电台的 声音！虽然只能用耳机中听，但我们还是感觉到真是太神奇了，连电池都不需要！后来大哥还组装了几台晶体管 收音机，能听到很多电台。院子里那根木杆，就是当时为了提高信号强度而立起的一根天线，那根木杆埋入墙体 中很深，一直屹立不倒。哪怕过了近三十年，哪怕我们早已离开了那里，风吹雨打，它仍挺立在那儿，守望着无 人收听的电波。每次火车行驶至此，眺望之后，总会回想起那些收听短波的时光和那贫乏的年代，正因为贫乏， 短波收音机带来远方的讯息是那样的令人激动，给苍白的生活添加了许多色彩。直到几年前，火车改成了夕发 朝至，经过大冶时都是晚上，看不到那根杆子了。前不久开车过去，发现那些院墙都不见了，道路和房屋变化太 大，找不到过去的痕迹，只有小时候大哥种的一颗槐树已经长成了参天大树。 在寒冷的冬夜里，守着那么一个小盒子，遥远地方来的声音在耳旁，如同一位老朋友诉说着他的故事，红色的发 光二极管一闪一闪的，让人感受到带着希望的温情。安徒生童话、狐狸的故事、小喇叭等等，构筑着内心对善良和美好的向往。当然从那个盒子里传来的更多的是时代的声调，什么大海航行靠舵手、什么批林批孔、反击右倾翻案风，到后来周恩来、毛泽东逝世，英明领袖粉碎四人帮，中美人民世世代代如一家......。如醉如痴地听中央人民广播电台的小说连播《神秘岛》，张明敏的长江、长城，黄山、黄河，在我心中重千斤，然后是请到天涯海角来，这里四季春常在.......。 除了咱们自己的电台，短波收音机里更多的是外国的电台，听得懂的只有他们的中文广播。莫斯科广播电台在较 高的频率上，那位粗嗓门的男播音员总是用口齿不清的普通话朗诵着一些社论性质的文章，我听莫斯科广播电台 主要是为了等待节目最后那一首固定的结束曲《莫斯科郊外的晚上》，是用交响乐演奏的，把一首小夜曲性质的 歌曲演绎得荡气回肠，即使通过收音机单扬声器播放出来都让人感到震撼，因此它成了我夜晚一个人上公共厕所 时必收的一个台。朝鲜广播电台的播音员似乎总在努力控制着自己正在跑歪的声调，让人时时为他捏一把汗，比起朝鲜电视台那位仅声音就让敌人肝胆俱裂的播音员功力差远了。英国BBC广播电台好像比较容易收到，中规中矩的，没留下什么印象。还有一些频率上有很强的干扰，听着头皮发麻，当然不能听的。跟着美国之音学了一段时间的《英语900句》，印象最深的是他们播放的圣诞歌曲集锦，很好听，用磁带录了下来反复听。其实短波信号杂音很多，加上信道的衰落，录下来的歌曲用现在的标准来看几乎无法听，但当时却喜欢得不得了，感受着那些欢快跳动的旋律，全然不顾杂音的干扰。后来听到光盘版保罗西蒙和加弗科尔的《白色圣诞》，主旋律后面也有杂音，不过那些杂音却正是他们演唱这所曲子想要表达的反战思想。 多年收听充满杂音的短波音乐的后果就是我对清晰的声音始终抱有一种陌生感，光盘里的音乐实在太纯净了，纯 净得让人感到孤独。短波驱散了几代人心灵的孤独，数码声音却又重新带给我孤独的感觉。 更为孤独的是那些角落里的收音机，沾满了灰尘。有闲的日子里会把他们擦拭干净，打开后盖，换上新电池，调 出几个台，重温一下往日收听短波的时光。 大哥前几年还是一如既往地热爱着收音机，几次从汉口的前进四路用麻袋扛回老旧收音机，然后整合出几台，房 间里各个角落都是收音机，也送过我几台。后来他们单位的事忙了，那些收音机渐渐堆进阁楼里，我们有时会默默地盯着它们看着，似乎在聆听它们正在讲述的一段故事，任凭电波在身边呼啸而过，不知道是我们赶不上它们的步伐，还是我们的思绪在追寻着当年那些收听短波的时光。

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电波传播中干扰协调距离的简单小结

williammilo 2010-2-24 11:12

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电波传播中干扰协调距离/ 1.干扰协调距离是指在地－空通信地球站周围某一方位上的一段距离外，地面电台与该地球站之间的相互干扰可以忽略；而在这一距离之内的地面电台则须同地球站协调干扰问题，这段距离称为干扰协调距离。 各方位上协调距离的端点可连成一条封闭的曲线，它所包围的区域称为干扰协调区 。 2.协调区中的地面电台，必须根据它与地球站间详细的路径剖面， 按各种可能的传播机制和详细的干扰计算方法计算干扰，并以此为依据进行协调 。地球站与地面电台之间的干扰，可以由多种传播机制产生， 包括视距传播、地面和障碍物绕射传播、超折射和对流层波导传播、对流层散射和雨散射，还可能有飞机反射 。但在考虑干扰协调距离时，由于起始距离较大，主要考虑出现概率和路径衰减都很小的传播机制，又由于不可能考虑干扰路径细节，所以实际上只考虑对流层波导和雨散射传播机制所引起的干扰。干扰协调距离的计算， 是根据这两种传播机制的给定时间百分数内所容许的最小基本传输损耗与传播距离的关系进行的 。 3.这两种情况都考虑到大气吸收。按两种机制计算得到的距离中的较大者，即为干扰协调距离。 给定时间百分数内所容许的最小基本传输损耗，取决于干扰站的等效辐射功率、干扰和被干扰站的天线增益，以及给定时间百分数内被干扰站所能容许的干扰电平。所给时间百分数和容许干扰电平又取决于被干扰站的工作性能 。

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电波传播中衰落的简单小结

williammilo 2010-2-24 10:08

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电波传播中衰落/ 1.衰落是指 接收信号电平的随机起伏，即接收信号幅度随时间的不规则变化 。衰落 对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的影响，严重的衰落甚至会使传播中断。衰落主要由多径干涉和非正常衰减引起 。多径干涉，即多条射线的相互干涉，是最常见的也是最重要的衰落成因。多条射线的产生，可能是由于地面、大气不均匀层或天线附近的地形地物的反射，也可能是由于电离层多次反射、电离层中的寻常波和非常波或天波和地波的同时出现。 2.多径干涉形成的衰落通常称为多径衰落或干涉型衰落。非正常衰减的典型例子有降水衰减和次折射引起的绕射衰减；反者是由于发射点和接收点之间的直射线弯曲而被地面阻挡所形成的。这类衰减发生时，接收信号电平低于正常值，从而形成衰落。这种衰落通常称为衰减型衰落。其中，降水和次折射条件下的绕射所形成的衰落，分别称为降水衰落和绕射衰落。 3.信号幅度随 时间、频率和空间而起伏 的衰落，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。若电波在传播过程中由于极化发生变化而产生衰落，则称为极化衰落。例如，电波在电离层中传播时，由于地磁场的作用分成两个椭圆极化波。当电离层的电子密度变化时，椭圆极化波时刻改变极化椭圆主轴的取向，从而接收信号发生极化衰落。不过，这种衰落的出现机会比多径衰落小得多。 4.衰落通常分为快衰落和慢衰落两种。前者是指在足够短的时间间隔内（如几秒、几分钟内）接收信号电平的快速变化。多径传输是引起快衰落的主要原因。例如，对流层散射传播中的快衰落就是由收、发天线波束交割的区域内许多不均匀体的散射分量随机干涉形成的，它有很强的频率与空间选择性。慢衰落是短期信号电平中值（如几分钟中值，日、月、年中值等）在较长时间间隔内的变化。引起慢衰落的主要原因，是传输媒质结构发生变化。如对流层散射传播中，慢衰落是由 大气折射、大气湍流、大气层结等平均大气条件的变化 而引起的，通常与频率的关系不大，而主要与气象条件、电路长度、地形等因素有关。 5.由于衰落具有随机的特性，须用统计方法如概率密度或分布函数描述。快衰落的幅度分布一般服从瑞利分布。对慢衰落进行较准确的统计分布描述比较困难。对流层散射传播中，慢衰落通常服从对数正态分布。衰落特性可用 衰落深度、衰落率和衰落持续时间等主要参量描述 。 ① 衰落深度 ：信号电平瞬时值与中值（或自由空间电平值）之差；或分布概率分别为５０％和１０％的电平间分贝数之差，它表征衰落的严重程度。 ② 衰落率 ：每秒钟瞬时值超过中值的次数除以二；或单位时间内，信号幅度自上而下通过某给定值的次数，它表征衰落的频繁程度。在电离层电波传播中，寻常波与非常波形成的极化衰落的衰落率约在每秒几次以下。在对流层散射传播中，中值电平处的衰落率约每秒百分之几次到几十次，一般它与 频率、风速、散射角和天线波束宽度等因素 有关。 ③ 衰落持续时间 ：即信号幅度低于其给定值的持续时间。在对流层散射传播中，中值电平处的平均衰落持续时间在超短波频段为几秒至几十秒，在高频段则可达百分之几秒至几秒。电离层传播中的中波波段平均持续时间约几秒至几十秒。此外，还可用 衰落幅度、衰落速度、衰落带宽等参数描述衰落的某些特性 。 6.克服衰落的方法主要根据形成衰落的原因而确定。例如，在对流层视距电波传播中，为克服由于地面反射引起的干涉型衰落，可通过选择粗糙的反射面、用刃型屏蔽体阻挡反射波、加大收发天线的高差等方法，减少或消除由多径产生的衰落。此外， 分集接收技术 是克服多径衰落的最有效的方法。有时，也用 提高发射功率、采用强方向性天线、抗衰落天线、自适应接收技术和留足够衰落余额等方法 克服衰落的影响。

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电波传播中随机介质的简单小结

williammilo 2010-2-24 09:57

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电波传播中随机介质/ 1.随机介质是 在时间和空间上特性随机变化的电波传播媒介， 它由统计特性表征。随机介质与许多实际问题关系密切，如 对流层湍流、电离层不规则性对无线电波的散射、大气中各种水汽凝结物对毫米波和微波传播的影响、无线电星闪烁现象、卫星通信中的闪烁和遥感等 ，都与随机介质特性有关。 2.随机介质大致可分成三种类型。 ① 离散随机介质 ：由许多随机分布的离散质点构成，如水汽凝结物（雨、雾、雪、冰雹等）、烟雾、灰尘、海洋中的质点、红血球细胞，以及各种聚合体和处在布朗运动状态的其他一些质点等。对于这种随机介质，除质点的介电特性外，质点的形状特征、取向和大小分布等，都是重要的统计量。 ② 连续随机介质 ：其介电特性即介电常数或折射指数在空间和时间上连续地随机变化，如对流层中的湍流、电离层中的湍流、海洋中的湍流和喷气发动机排出的气体等。在湍流介质中，由于湍流单元与周围介质在温度、压强、湿度或电子密度上有差别，因而在折射指数上也有差别。电波通过这种介质时产生散射，如对流层散射、电离层散射等。折射指数在时间和空间上的随机变化，造成散射波的相位、幅度和到达角的起伏。它是湍流介质中波传播的基本参数。 通过相关函数的傅里叶变换，可得到折射指数起伏的空间谱密度。若随机介质的折射指数为非平稳随机过程，则用结构函数代替折射指数起伏的相关函数比较方便。同样，对局部均匀各向同性的随机介质，也可用结构函数描述其特征，它类似于相关函数，由结构函数也可得到其相应的谱密度。 ③ 随机粗糙表面 ：如各种起伏的地面、海面和行星表面、植被表面和不同生物介质的界面等。这种随机介质的特性除了包括介电特性外，还与介质表面的随机粗糙程度（相对于波长）有关。电波入射到这种介质表面时，除了在一特定方向反射电波外，还在各个方向散射电波。散射波与入射波的到达方向和极化有关。 波在随机介质中传播时，所发生的随机散射场以复杂的方式互相干涉，使合成场的振幅和相位也随机变化。因此，必须研究波的统计特性，如 散射波功率中值、散射场的时间和空间相关函数或其相应的谱密度，以及散射场幅度和相位乃至其导数的概率分布等 。 3.对于离散随机介质， 当散射体分布比较稀疏时，可用单体散射理论（略去散射体之间的相互作用，不考虑多重散射）或一阶多重散射理论，并考虑散射体的尺寸分布，从而获得总的散射场 ；或者用能量的输运理论求解散射问题。若散射体较浓密时，则须考虑散射体之间的相互作用，利用较高精度的多重散射理论求解。处理连续随机介质中的传播问题时，首先要获得折射指数起伏的相关函数或结构函数或其相应的空间谱密度，再求解散射截面。电波传播研究通常遇到的是弱起伏随机介质，其中折射指数或介电常数的随机部分比其平均值小得多。

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电波传播中多径效应的简单小结

williammilo 2010-2-23 22:09

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电波传播中多径效应/ 1.多径效应是指由电波传播信道中的 多径传输现象所引起的干涉延时效应 。在实际的无线电波传播信道中（包括所有波段），常有许多时延不同的传输路径，称为多径现象。各条路径的电长度会随时间而变化，故到达接收点的各分量场之间的相位关系也是随时间而变化的。这些分量场的随机干涉，形成总的接收场的衰落。各分量之间的相位关系对不同的频率是不同的。因此，它们的干涉效果也因频率而异， 这种特性称为频率选择性 。在宽带信号传输中，频率选择性可能表现明显，形成交调。与此相应，由于不同路径有不同时延，同一时刻发出的信号因分别沿着不同路径而在接收点前后散开，而窄脉冲信号则前后重叠。 2.电离层短波传播的多径效应经常发生而且很严重。它有两种形式的多径现象： 一种是分离的多径，由不同跳数的射线、高角和低角射线等形成，其多径传播时延差较大；另一种是微分的多径，多由电离层不均匀体所引起，其多径传播时延差很小 。对流层电波传播信道中的多径效应问题也很突出。多径产生于湍流团和对流层层结。在视距电波传播中，地面反射也是多径的一种可能来源。 3.多径时延特性可用 时延谱或多径散布谱 （即不同时延的信号分量平均功率构成的谱）来描述。与时延谱等价的是频率相关函数。实际上，人们只简单利用时延谱的某个特征量来表征。例如，用最大时延与最小时延的差，表征时延谱的尖锐度和信道容许传输带宽。这个值越小，信道容许传输频带越宽。 多径效应不仅是衰落的经常性成因，而且是限制传输带宽或传输速率的根本因素之一 。 在短波通信中，为保证电路在多径传输中的最大时延与最小时延差不大于某个规定值，工作频率要求不低于电路最高可用频率的某个百分数 。这个百分数称为多径缩减因子，是确定电路最低可用频率的重要依据之一。 对流层传播信道中的抗多径措施，通常有抑制地面反射、采用窄天线波束和分集接收等 。

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电波传播中噪声的简单小结

williammilo 2010-2-19 21:59

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电波传播中的噪声/ 1.这里的噪声是指无线电信道中出现的 所传输信号以外的干扰 。它 包括从外部通过传感器（如天线）与有用信号同时进入系统的外部噪声和系统所产生的内部噪声 。 外部噪声包括雷电噪声（见雷电辐射）、宇宙噪声、大气噪声（见大气辐射）、人为噪声和其他噪声。人为噪声又称人为干扰，除有意形成的人为干扰以外是指高频工业设备、电力线、火花系统、电动器具等所产生的噪声 。在工业区和城市，这种噪声最大，但随频率提高而降低。其他噪声包括来自诸如雷达、通信发射机等其他电磁波源的干扰，以及由地面反射、热辐射、雨、雷等引起的噪声。 2.内部噪声指 系统内部各级电路和馈线所产生的噪声 。 其来源主要是电子元件和器件中自由电子的热运动（热噪声）、半导体中载流子和真空电子器件中的电子流的起伏变化（散粒噪声）、电路自激和电源哼声等 。 噪声的大小可用等效噪声温度来表征。越高噪声功率越大，噪声越强 。 3.前置放大器的噪声温度是 系统整个输入等效噪声温度的关键，愈小愈好 。这就是 一般高灵敏度接收系统前置放大器要采用低温低噪声放大器的原因 。描述系统噪声性能的参量还有噪声系数，它是系统输入端信噪比与输出端信噪比之比。 噪声是客观存在的。对有用信号构成干扰和威胁的噪声，是限制接收系统获得最大灵敏度的主要障碍，设法减少噪声极为重要 。为消除外部噪声（如人为噪声）， 必须严格执行有关噪声的环境保护和频率管理法规，采用高稳定度的频率源和优质电子器件，对高频设备加强屏蔽和电源滤波等；为消除内部噪声，常采用工作在非常低的温度条件下的其他类型低噪声放大器作为接收系统的第一级放大，或采用减小馈线损耗等办法 。外部噪声数据是无线电系统的重要环境参数。

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电波传播中地波传播简单小结

williammilo 2010-2-19 20:09

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电波传播中地波传播/ 1.地波传播是指 地面上主要受地形和地面电磁特性影响的无线电波的传播 。当发射点和接收点都在地面上， 且天线高度比工作波长短得多时 ，无线电波在两点间有一种沿着地面传播的模式，称为地表面波。所谓地波主要就是指这种传播模式。在这种情况下， 大地和空气的交界面成为引导和约束电磁波传播的一种结构 。 2.发射地表面波常采用 直立式天线，也可采用环天线和其他天线 。用直立式天线发射地表面波时，其电场有一个指向传播方向的分量，这一点和通常的波导传播相似，是ＴＭ波。在地面附近区域，表面波场的振幅随着离地高度的增加而急剧减小。 由于受地面介电系数和电导率的影响，表面波的水平分量和垂直分量大小不同，相位也不同，合成电场为一细长的极化椭圆，椭圆的长轴略倾向于传播方向。这种影响使波的相速比完全在空气中传播时的相速小，因而称为慢波。如果地面是完全的理想导体，则表面波的辐射场与传播距离成反比；如果地面不是理想导体，则辐射场应为理想导电地面场强乘以衰减因子 。 这个因子取决于地面的电参数、工作频率和传播距离 。 3.电波沿地表面传播时，除在地面上的部分有上述特性外，在地面以下也有一个紧贴着界面随深度而减小的电磁场。波长越长，则透入的深度也越深。因此，采用地波传播方式同水下的潜艇通信时，必须使用极低频率（甚至低到几十赫）。研究地表面波的经典方法，是在给定的边界条件下求解由麦克斯韦方程导出的波动方程。理论计算的主要任务是求出衰减因子的表示公式。 4.实际的地面并不都具有相同的电参数，也不能认为都是光滑而无起伏的。当从陆地到海面传播时，地面性质突变，会使电波的主要传播方向发生偏折；在起伏不平的地面上传播时又会产生散射，使能量转移，而且波长越短散射现象越严重；当传播距离增大时，电波由发射天线斜向投射到电离层，所产生的反射波会在接收点与沿地面传播的表面波相干涉而引起信号强度的起伏变化。 5.按照地波传播的规律，在远距离通信时，波长越长越有利。但后来发现， 利用电离层可以用较短的波长以较多的信息容量和较小的功率来实现远距离通信 。这样，单纯用地表面波进行通信的范围就受到了限制。不过，地表面波信号比较稳定，在长波和中波的广播、导航，以及短波乃至于超短波的近距离通信中仍广泛使用地表面波。

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人工电离介质中电波再入传播小结

williammilo 2010-2-19 09:05

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/人工电离介质中电波再入传播/ 1.电波再入传播是 飞行器重返大气层时，电波通过飞行器周围等离子体鞘套的传输 。飞行器重返大气层时的飞行速度超过10公里／秒，空气在飞行器头部形成弓形激波，它与飞行器头部之间的空气温度极高，致使飞行器壁附近的空气产生电离，形成一个包围飞行器的电子密度很大的等离子体层。同时，它使飞行器壁上的覆盖层剥落、汽化，出现烧蚀现象。这样，在再入飞行器周围 形成一个掺有烧蚀杂质的等离子体壳层，如同刀剑的鞘套，故称再入等离子体鞘套 。 2.再入等离子体鞘套对飞行器的无线电通信会产生严重的影响，甚至使通信完全中断。这种影响称为“黑障”。 再入传播的重要课题就是研究鞘套对通信的影响和再入等离子体鞘套的目标散射现象 。 再入等离子体鞘套的结构参数与飞行器的外形、再入速度、再入高度和烧蚀材料等因素的关系都比较复杂 。 3.在飞行器头部的弓形激波中，大气受到压缩而且几乎完全电离，电子密度的数值很大；在飞行器的侧面，电子密度逐渐增加，在靠近侧面不远处达到极大值，然后逐渐减小；在尾部，电离区域逐渐扩大，电子密度由于复合作用而逐渐减小。在大气层的上部区域，因为大气密度很小，一般不会形成再入鞘套；在大气层的底部，大气密度很大，复合作用很强，再入鞘套变得很薄，电子密度也很小。因此，钝头洲际弹道导弹处于１２０～１５公里的高度范围时才存在再入鞘套；当处于２７公里左右的高度时，周围空气的电子密度达到最大值。鞘套厚度约１４厘米。 4.再入鞘套的等离子体频率远大于通信频率，而且鞘套内的电子－中性粒子碰撞频率也很大，因此电波通过鞘套的损耗极大。此外，安装在飞行器壁上的天线也会受到鞘套的影响，致使天线失配或方向性改变，天线性能变差，造成通信“黑障”现象。通过理论和实验模拟研究，人们已经找到一些克服通信黑障或尽可能减小通信中断时间的方法。 例如，选择适当的通信频率、改进飞行器的外形设计和天线结构设计、选择具有极高电子亲和力的材料、对电波传输实行静磁引导等 。 再入鞘套的介质特性，可用某种模型进行描述。根据目标散射理论，可计算出雷达散射截面等散射特性参数 。

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电波传播中逆散射的简单小结

williammilo 2010-2-18 09:41

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电波传播中逆散射/ 1.逆散射是 根据给定的入射波和测得的散射波研究散射体的特性 。它是散射问题的逆问题。由散射波场到散射体特性的反演关系或反演方法，是在散射理论的基础上获得的。逆散射理论与反演技术已成为研究各种工程技术和科学问题的一种重要手段。例如，用多频率或双极化测量雨反射率、雨衰减或多普勒谱，可确定雨滴大小分布；在多个频率或仰角测量大气辐射噪声温度，可推断大气层温度或湿度分布等。 逆散射理论与方法广泛应用于遥感、无损探测、地球物理、医用成像和雷达目标识别等方面 。 2.有两类逆散射问题， 一类是求物体某些物理参数的分布；另一类是根据散射波探求目标物体的几何形状 。① 求物体某物理参数的分布，如等离子体的电子密度剖面 。等离子体分布在半无界空间，其电子密度是坐标的函数。平面电磁波沿轴入射到等离子体上，产生反射与透射波（一维情况下的散射）。 通常的正问题是由等离子体上的波方程和适当的边界条件去求反射和透射系数 。 ②根据散射波探求目标物体的几何形状，如理想导体目标的形状 。若入射波是波矢量为ｋ的平面波，受到理想导体目标的散射。 3.逆散射理论具有广阔的研究领域。例如，测量中若只得到散射波的强度或微分散射截面，而未得到复振幅中的相位因子，即在测量中丢失了相位信息，通过适当的分析和处理可重新获得，这一问题称为 相位恢复或相位重建 。又如，根据空间某一曲面上的波场分布，寻求波传播到此曲面以前在另一曲面上的分布，称为逆衍射问题。此外， 还可确定随机介质或粗糙表面的某种统计特性等 。 4.关于解的 存在性、唯一性和稳定性的研究 ，是反演理论中的重要数学问题。例如，根据散射场的测量数据，特别是有限区域中的测量数据，往往不能唯一地确定散射体。有时，测量数据的某种微小误差会导致反演结果的极大误差，因而解是不稳定的。违背上述关于解的三个要求中的一个或数个的问题称作不适定问题，逆散射问题往往属于不适定问题。为了去掉不适定性，需要一些附加的限定条件，这种附加条件也称为先决认识。这种先决认识，可从一般原理、假设、其他实验结果以及对所做实验施加的某种限制等推导而知。例如，将散射体区分为理想导体、介质弱散射体或等离子体等，便属于对目标物体的先决认识。

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电波传播中地面散射的简单小结

williammilo 2010-2-17 16:00

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电波传播中地面散射/ 1.地面散射是指陆地、海洋等 面目标 对 入射无线电波向周围空间各方向的再辐射 。与入射无线电波方向相反的回波。称为后向散射。对陆地、海洋表面散射的研究在机载下视雷达的总体设计中有重要作用，因在强背景回波中提取目标信息必须探知 后散射系数的幅度分布和起伏特性 。此外，大量积累各种表面的散射特性数据，建立 雷达图像灰度与表面之间的相关关系 ，可为 雷达遥感的图像判读提供依据 。 2.面目标 可以看成是许多散射单元的集合 ，接收到的回波是 所有散射单元散射信号的矢量和 。各散射单元散射信号之间的相对相位不断改变，使回波信号的幅度产生起伏，在不同的情况下， 回波幅度起伏服从瑞利分布、赖斯分布或对数正态分布 。在陆地海洋表面散射理论中， 切面近似法（基尔霍夫近似法）和微扰法（赖斯方法）较为通用。当表面曲率半径比波长大得多时，可采用切面近似法；而当表面粗糙度不大和斜率比较小时，宜采用微扰法 。 3.陆地、海洋表面的后向散射截面─ 雷达截面 ，随照射区域大小而变化，其回波特性可用单位面积上的雷达截面─归一化雷达截面或后散射系数描述。 归一化雷达截面 与 入射波波长、入射角、极化 ，以及 陆地和海洋表面的粗糙度和复介电常数 有关。这些因素的影响十分复杂，加之陆地种类繁多，海面状况复杂，很难找到与各参数的一致关系。一般说来，在相同条件下，介电常数越大则归一化雷达截面也越大。 4.根据入射角的不同，地面散射可分成三个区域 ：①在近垂直入射区与极化关系不大 ，随波长缩短而缓慢地增加；但它与表面粗糙度密切有关，表面粗糙度越大，则越小，且随入射角的增大而减小的速度越慢 ；②在近切向入射区 。对不同的极化和粗糙度，随波长与入射角的变化也不同。垂直极化且表面粗糙度不大时，随入射角和波长的变化便没有这样快；③在上述两区域之间，随入射角和波长的变化一般比较慢， 当粗糙度很大时，几乎与入射角和波长无关 。 这三个区域的分界点随波长、极化、介电常数和表面粗糙度的变化而变化 。

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超短波电波传播中目标散射的简单小结

williammilo 2010-2-17 10:26

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/超短波电波传播中目标散射/ 1.目标散射是指 被探测物体或物质结构使入射无线电波在各个方向上的再辐射 。其中，在无线电波入射方向相反方向上的再辐射，称为后向散射。目标有 离散的和连续 的两类。如按照散射特性，则有 面目标和体目标 之别。前者的散射特性主要取决于 目标的表面层 ；而对后者，入射波 则可透入其内部，并在其中各处受到局部结构的散射 。一个目标究竟属于面目标还是体目标，取决于 波长、目标的致密程度及其电特性 等。目标散射特性通常包括 散射截面、频谱响应、传播时延、极化特性和多普勒效应 等。 2.它们与目标的 结构、大小、形状、取向、数量、位置和运动等特性 紧密相联系。了解这种联系就可能设计出 合适的遥测器或遥感器，使之能有效地识别一定类型的目标，并定量地确定目标特征 。不过，遥测器、遥感器的特性和中间介质也常常影响目标散射信号，特别是 信号形式、天线方向性和极化 的影响尤甚。目标散射研究包括两个方面：① 研究各种已知目标的散射信号特性 ；② 研究具备一定散射信号特性的目标特性 。前者是正问题，是解决后者的基础和关键，包括基础理论研究和基础数据测量。 3.目标 散射模式是理论研究的关键性问题。而后者是逆问题，更接近于工程技术研究 。 目标散射研究涉及对各种军事目标、各种地球资源，以及大气和地质结构等的遥测、遥感技术 。遥测和遥感技术已经成功地用于 军事、气象、地质、水文、土地利用和农作物调查等 许多方面，在 工程上已涉及到飞机、飞船、导弹和大气结构等空中目标，舰只、车辆、人群、海面、水面、陆地、森林和农作物等 地面目标，及某些浅层地下目标。

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超短波电波传播中流星余迹电波散射的简单小结

williammilo 2010-2-17 09:29

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/超短波电波传播中流星余迹电波散射/ 1.流星余迹电波散射是以 流星在大气层中形成的电离余迹作为散射体而实现的电波散射传播 。流星余迹散射的主要应用是 瞬间快速通信和水文、气象等遥测数据的传输 。其优点是 传输距离远、隐蔽和可靠，但平均容量较小 。流星是进入地球大气层并在其中完全烧毁的小天体。 2.前向散射的传播距离可达２０００公里。 散射场强与余迹的取向、电子密度、入射波的波长和极化等因素 有关。按照电子密度与入射波频率的相对关系，余迹分为 欠密和过密 两类。对于欠密余迹，电波能够穿透，接收点的场是余迹内各电子二次辐射场的叠加。过密余迹能对入射电波产生全反射，故可等效为金属圆柱体。 因此，流星余迹散射理论是以电子散射和金属圆柱体散射为基础的 。 3.流星余迹散射信号其基本特点是 随机突发 。每个突发信号的持续时间为十分之几秒至几十秒。 一般情况下，两次突发的间隔时间比持续时间大得多 。小时累计的迸发数为几十至几百，占空比一般为百分之几。

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超短波电波传播中Es层电波传播的简单小结

williammilo 2010-2-17 09:18

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/超短波电波传播中Es层电波传播/ 1.Es层电波传播是超短波在电离层偶发Ｅ层上的 反射和散射传播 。电离层偶发Ｅ层简称Ｅｓ层，它是电离层Ｅ层内不规则的电离密集薄层，电子密度往往超出邻近区域电离度的一倍或更多，密度梯度陡峭。它位于电离层Ｅ层下半部，离地面高度一般为９５～１３０公里（多出现于１００～１２０公里间），同正常Ｅ层峰值高度相差５～１０公里。厚度变化范围是０.２～公里，多为１公里左右。Ｅｓ层覆盖数十公里至数百公里区域，最多可达２０００公里。Ｅｓ层的出现有突然性，形成时刻和持续时间不易预料，一般维持数十分钟至数小时。 2.Ｅｓ层还有如下特性 ：①它在地域上是散见和不定的 ，有随机运动和定向漂移； ②它对电波有半透明或遮蔽性 ，视电波频率、发射功率和Ｅｓ层本身栅网结构而定； ③电波在Ｅｓ层的反射虚高基本上不随频率变化 ，说明它是厚度甚薄的密集电离层； ④Ｅｓ层活动有昼夜变化、季节变化和太阳黑子周期变化 ，并随地理经度、纬度而异。在低纬度和赤道区，它多出现于昼间，季节的影响不大；在中纬度区，昼间出现率略高于夜间，夏季较常见；在高纬度和极区夜间较多，基本上不受季节影响；通常在太阳宁静年份出现较频繁；Ｅｓ层出现率还有经度依赖性，东亚地区包括中国大部是Ｅｓ层频发区； ⑤在地磁扰动期间Ｅｓ层出现率趋于下降 。 3.Es层电波传播的距离限于１０００～２６００公里的距离内，１０００公里以内为寂静区，在极少数情况下可达３０００～５０００公里距离。这是因为仅当无线电波的出射仰角很小时，才较易产生层的反射散射，从而形成无电波到达的外半径约为公里的盲区。在超短波出射仰角近于０°时，电波在Ｅｓ层的入射角约为８０°，此时散射角为２０°的前向散射，可使３～１０米波长的超短波传播距离大大超过视距。因此偶然可在１０００公里以外收看到使用这一波段的电视广播。 Ｅｓ层的运动变化和定向移动，会形成远程超短波通信和偶现电视节目的不稳定性，有时还能在固定接收点上收看到不同的远方电视台广播 。利用Ｅｓ层传播超短波 需要千瓦级的发射功率 ； 若采用锐方向性收发天线，发射功率仅需十瓦级 。偶发Ｅ层上反射和前向散射测试结果表明，与一般电离层传播相比，其超短波散射信号增强 ６０分贝左右 。

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电离层电波传播中超短波电离层传播的简单小结

williammilo 2010-2-17 09:02

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电离层电波传播中超短波电离层传播/ 1.超短波电离层一般是指传播波长为１０～１米（相应频率为３０～３００兆赫）的电波经电离层的传播。电离层一般不能反射频率为３０兆赫以上的无线电波；只有在太阳黑子高年低纬度电离层和电离层出现较强Ｅｓ层时，超短波才能被反射。因此，超短波电离层传播有 透射传播和散射传播等两种主要形式 。 2.这种通信方式与短波通信相比，其 最大特点是不受电离层扰动的影响，尤其适合高纬度地区和跨极光区使用。但通信容量低，一般只能通一路电话或四路移频电报，而且与短波设备相比体积庞大，费用昂贵 。 3.电波通过电离层的 折射与工作频率有关 ，工作频率越高，折射效应越小。为了 保证对空间飞行体的高精度的定位跟踪，必须对定位跟踪系统测量的距离、距离变化率、仰角和方位角等参数的大气折射误差进行修正 。电离层是 磁等离子体，也是随机不均匀介质 。 超短波无线电波通过电离层时，其极化面会发生旋转（即法拉第效应），也会出现振幅衰落、振幅相位闪烁、多普勒频移和频谱加宽等现象 。这些现象对通信和导航都产生不利影响。 超短波导航卫星使用两个相干的频率以消除电离层介质的多普勒频移，从而能提高导航精度 。但是， 电离层法拉第偏振仪、多普勒干涉仪和大功率雷达非相干散射探测 等则是利用这些效应和现象来研究电离层本身的。因此，超短波电离层传播，也是电离层无线电探测研究的重要方式之一。

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短波传播中电离层电波传播预报简单小结

williammilo 2010-2-16 18:42

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/短波传播中电离层电波传播预报/ 1.电离层电波传播预报根据 电离层特性参量的时空变化规律和通信质量与电离层信道参数 的关系，在电离层探测历史资料或实时测量资料的基础上， 对高频传输电路的未来最佳工作条件和工作质量作出的预先推断 。这是 电离层电波传播理论、最佳信道适配理论与计算机数据处理相结合 的一种应用技术。可分为 长期预报、短期预报和实时预报三类 。 2. 长期预报 是根据 电离层特性参量的时空变化规律和太阳活动性指数的预报值 ，对正常状态电离层的传播参量月中值所作出的预先推断。它可提前一个月或更长时间预报出高频电波的传播模式、接收点天波信号场强和电路最高可用频率等参数的月中值。根据对电路通信质量的要求， 运用这些参数和噪声预报数据，可以对电路的系统能力，包括所需发射功率、天线增益等参数进行估算 。在系统能力已定的情况下，可算出电路的最低可用频率，根据它的最高可用频率可确定电路的可用频段。 3.短期预报是在 太阳活动性与地磁观测资料、短波和超短波场强测试资料 的基础上，运用经验方法对 临界频率、电路工作最高可用频率、总电子含量等电离层参数的短期变化情况 作出的预先推断。对短波通信来说，其主要目的在于确定在太阳爆发和电离层扰动时间内， 给定电路实际可用的工作频率 。 4.短期预报的主要方法是在 太阳耀斑、太阳　Ｘ射线辐射、太阳１０厘米波长无线电波辐射等太阳活动性观测资料的基础上 ，根据日地关系的经验规律对电离层参数的扰动和短期变化进行预报。也可根据各种电离层扰动现象在时间上连续变化这一客观事实，利用电离层参数变化的自相关性进行短期预报。短期预报可以提前几天、几小时，或几分钟作出。提前时间取决于电离层中有关现象变化的快慢程度和所用的预报方法。 5.实时预报是通过 实时测量短波通信电路传播信道的一组特性参数 ，估算出该信道通过某类指定通信业务的能力，从而实时推断其 工作频率、信号调制方式和通信速率等是否与传播信道处于最佳适配状态和如何调整 。实时预报技术多用于自适应快速通信系统。由于传播介质的色散和随机起伏特性的影响， 快速数字通信的码元误码率与信号能量在时间域内和频率域内的散布情况有关 ，故单靠增加发射功率以提高信噪比不可能无限制地改善误码率。因此在实时预报技术中，需要测量的主要信道参数是 信号能量、噪声和干扰电平、时延散布和频率散布 。 6.调频连续波探测器是 另一种斜向探测型实时预报系统 ，它的探测信号 不是脉冲波而是低功率的调频连续波，具有小型灵活和与其他系统兼容性好的特点 。此外， 垂直探测和返回散射探测两种方法也可用于实时预报。垂直探测方法的工作范围仅为３００公里；返回散射技术可以实时预报电路的最高可用频率，同时可以较好地指出一跳传播的可用频段 。

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电离层电波传播中短波传播的简单小结

williammilo 2010-2-16 18:03

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电离层电波传播中短波传播/ 1.短波传播波长从２００米到１０米（相应频率为１.５～３０兆赫）范围内的无线电波的传播。 短波可以沿地面以地波方式传播，也可通过电离层反射以天波方式传播 。一次反射（一跳可传输４０００公里，多次反射甚至可作环球传播。天波传播受电离层特性的影响。 2.由于 短波传播距离远，经济方便 ，很快在通信和广播领域超过了中波传播的地位。在实现了卫星通信的现代，它仍然广泛用于远距离通信和广播。在中国，北京至南极洲长城站的２.２万多公里的通信中，短波仍是主要通信手段之一。短波传播的理论基础是 磁离子理论 。根据 电离层的结构和变化规律 可对 短波传播特性进行预测和预报 。在工程应用中，人们最关心的短波传播特性是 电波射线轨迹、传播模式、可用频率和场强计算 等。 3.当 无方向性天线辐射的电波的频率大于电离层临界频率 时，其能量会沿不同的传播路径向远处传播，即不同的波束有不同的电波射线轨迹。跳距附近 电波能量比较集中 ，这种现象称为 跳距聚焦 。在大于跳距的距离上，均可能有两个仰角的波束同时到达，仰角大的称高波，仰角小的称低波。 4.电离层呈多层结构，由发射点发出的同一电波波束经电离层反射到达一定距离的接收点的传播路径通常多于两个，称为 多径传播或多模式传播 。到达接收点的不同模式传播的电波有不同的时延和相位，这是引起 短波场强衰落 的主要原因之一。 5.根据电离层传播理论，不是所有短波都能从电离层反射而折回地面的。较高频率的短波要从较高电子密度分布的电离层才能反射折回地面。对于一定电子密度分布的电离层和一定的收、发距离，能反射折回地面的电波有一个频率最大值，称为最高可用频率（ＭＵＦ），它随收发间距离的减小而变低。因此，收、发在同一点时，所能反射折回地面的电波的最高频率是这一电子密度分布的电离层所对应的ＭＵＦ中最低的，称为电离层临界频率。如果收、发间距离一定，发射频率较低，接收点可以收到有一定时延差的高、低角波；随着频率变高，高低角波时延差缩小以至渐变至零，高低角波重合；若频率再升高，则接收点落入跳距以内，完全收不到发射信号。因此，一 定距离的电路能传播的频率必有一个上限，这个上限频率称为该电路的最高可用频率 。另外， 电波经电离层传播的能量还会被电离层吸收，吸收大小通常与频率平方成反比 。 频率较低，则信号电平因吸收增大而降低 。当电平降低到刚能满足最低接收信噪比要求时，所用的频率称为该电路的最低可用频率　（ＬＵＦ）。由此可见，短波传播为减少吸收应尽可能用高的频率。但一般只能用到０.８５ＭＵＦ的频率，因为若用ＭＵＦ，只要电离层稍有变化，电波就穿出电离层而不折回。所以，０.８５ＭＵＦ的频率称为最佳可用频率。

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电离层电波传播中中波传播的简单小结

williammilo 2010-2-16 17:42

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电离层电波传播中中波传播/ 1.中波波长从１０００米到１００米或频率从３００千赫到３兆赫的无线电波的传播。中波是利用较早的波段之一，主要用于 广播、导航和通信等方面 。中波传播兼有长波和短波传播的某些特点。它 既可以沿地表面绕射传播，也可以通过电离层反射传播 。白天，具有高电子碰撞频率的Ｄ层强烈吸收中波，使其不能依靠电离层进行反射传播；日落以后，Ｄ层消失，Ｅ层的电离度下降，高度上升，对中波的吸收急剧减少；夜间，电离层对中波的反射系数很接近于１。因此， 白天在较近处可以接收到以地波形式传播的中波，且场强相当稳定。夜间中波以地波和天波的形式传播，天波可以传播到相当远的距离 。 2.中波天波的传播常出现衰落现象。衰落的平均持续时间在数秒到数十秒范围内变动，场强可能变化几十倍。 当接收点可同时接收地波和天波时，天、地波合成场强的起伏，是由天波和地波间的相位差随机变化而引起的 。在地波场强可与第一反射天波场强相比的区域内，合成场强起伏最大。 当接收点位于地波作用范围以外时，衰落是由反射次数不同的天波互相干涉引起的，或者说，是由沿不同路径来到接收点的电波射线干涉引起的 。在远离发射源区域内，多径传播（见多径效应）引起的电场强度的起伏对频率的依赖性很小， 可以在很宽波段同时观测到几乎相同的场强起伏 。

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电离层电波传播中低频天波传播的简单小结

williammilo 2010-2-16 11:53

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电离层电波传播中低频天波传播/ 1.低频天波传播是地面发射的频率为３０～３００千赫的无线电波，经电离层反射再回到地面的传播方式。在白天，反射区为低电离层的Ｄ层；在夜间为Ｅ层底部。传播距离可达几千公里。低频天波在 授时、导航、通信、广播，以及低电离层特性 研究方面都有广泛的用途。此外，利用 天波场强和相位随太阳耀斑爆发而急剧变化的特性 ，可以 有效地监测或显示电离层突然骚扰现象 。 2.太阳耀斑爆发期间太阳辐射很强的Ｘ射线，使Ｄ层电子密度急剧增加， 天波等效反射高度降低 ，相位急剧超前，幅度也发生变化。对于很大的耀斑， 天波相位时延超前１０微秒左右 。耀斑结束后，天波信号逐渐恢复正常。在各向异性电离层介质中，无线电波分裂为 寻常波和非寻常波 。

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电离层电波传播中地－电离层波导电波传播小结

williammilo 2010-2-16 10:25

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电离层电波传播中地－电离层波导电波传播/ 1.地－电离层波导电波传播地表层与低电离层（白天为Ｄ层，夜间为Ｅ层下部）所构成的同心球壳空间，以类似于微波平行金属板波导的机理，引导甚低频（３～３０千赫）和极低频（０.３～３千赫电波进行远距离直至全球范围的传播。这种波导的特点是：① 结构复杂，特别是作为上壁的低电离层中电离气体的密度随高度而变化，不存在明确的边界面 。同时，由于 昼夜过渡效应和纬度效应 ，其高度具有明显的甚至急剧的空间变化；在地磁场影响下，其电特性呈现各向异性。作为下壁的地表层具有几何上和地质上的明显变化（海、陆、山地、平原和沙漠等）；② 变化复杂，由于受太阳辐射和宇宙射线等电离因素 ，以及有关日－地空间物理效应变化的影响，低电离层的电子密度随昼夜和季节而变化，并以１１年为周期而变化，还有随机性变化等。 2.严格求解各向异性非均匀有损球壳波导问题是很困难的，需要采用一些简化模型。在模理论中，将 地表层与低电离层等效为具有特定表面阻抗的两个反射壁 ，利用麦克斯韦方程和边界条件，求得波导中的场为一系列传播模之和。每个波导模都有特定的场结构，横向为驻波，轴向为具有特定相速和衰减率的行波。 3.单模传播时 相位随距离的变化接近于线性 ，同时 时间上的稳定性高 ， 因此是导航定位应用的基础。 传播相速预测精度 直接关系到导航定位的精度。基模相速与波导两壁电参数有关，因而具有时空上的变化。由于不可能确切掌握实际路径上的参数，理论计算结果仅有参考价值。工程上通常是合理地假定一个平均相速预测模型，通过某些简单函数来研究一些有规律的 时空变化 ， 统计大量相位测试数据而确定模型中的待定系数 。

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电离层电波传播中电离层简单小结

williammilo 2010-2-16 04:20

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电离层电波传播中电离层/ 1.电离层从离地面约５０公里开始一直伸展到约１０００公里高度的地球高层大气空域，其中存在 相当多的自由电子和离子 ，能使 无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射 ，产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收。大气的电离主要是 太阳辐射中紫外线和Ｘ射线 所致。此外， 太阳高能带电粒子和银河宇宙射线也起相当重要的作用 。 2.太阳辐射使部分中性分子和原子电离为自由电子和正离子，它在大气中穿透越深，强度（产生电离的能力）越趋减弱，而大气密度逐渐增加，于是，在某一高度上出现 电离的极大值 。大气不同成分， 如分子氧、原子氧和分子氮等，在空间的分布是不均匀的。它们为不同波段的辐射所电离，形成各自的极值区 ，从而导致电离层的层状结构。在电离作用产生自由电子的同时，电子和正离子之间碰撞复合，以及电子附着在中性分子和原子上，会引起自由电子的消失。大气各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒子不时入侵，以及气体本身的扩散等因素，引起自由电子的迁移。电离层内任一点上的电子密度，决定于 上述自由电子的产生、消失和迁移三种效应 。在不同区域，三者的相对作用和各自的具体作用方式也大有差异。 3.在５５公里高度以下的区域中， 大气相对稠密，碰撞频繁，自由电子消失很快，气体保持不导电性质。在电离层顶部，大气异常稀薄，电离的迁移运动主要受地球磁场的控制，称为磁层 。电离层的主要特性， 由电子密度、电子温度、碰撞频率、离子密度、离子温度和离子成分等基本参数 来表示。 4.电离层模式是指 电离层诸参量随高度变化的数学描述 。 这种变化与地理位置、季节、地方时，以及太阳和地磁活动性有关。复杂的电离层形态给实际应用带来极大困难 ，因此，人们在大量实测数据的基础上，用较简单的数学模式描述电离层形态和结构，以便在无线电通信和宇宙航行等工程设计中应用。研究最多的是对 无线电波传播有直接影响的电子密度模式 。由于来自外空，太阳和地球大气本身的 各种扰动源的激发 ，电离层还会 产生相应的扰动变化和不规则结构，表现各种不同的形态 。

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电离层电波传播简单小结

williammilo 2010-2-14 22:28

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电离层电波传播/ 1.电离层电波传播是指受地球上空约５５～１０００公里 弱等离子体区域制约的无线电波传播 ，包括在这个区域内和透过这个区域的电波传播。电离层电波传播特性电离层电波传播十分复杂。对一定波长的电波，若介质性质在一个 波长内变化不大 ，则 磁离子理论 能描述这些区域中的电波状态；但当波行近反射点时，磁离子理论失效。在这两个区域的中间区域，磁离子理论只是一种 近似描述 。比磁离子理论更进一步的近似，是 所谓慢变化介质中的射线理论 ； 在突然变化的边界则须用全波解的理论 。 2.电离层是 冷的弱等离子体 ，呈电中性。 入射电波的电场引起电子强迫振荡和加速运动，发生次波辐射 。所有次波辐射与入射波叠加起来形成电离层中的波场，改变入射波的波场性能。电离层中有大量中性分子和离子，运动的电子与它们碰撞后， 有部分能量转变为中性分子和离子的热运动能 量。这样的能量交换使电波能量衰减，称为电离层吸收。 3.电波的电场会引起介质极化，形成极化电流，在电离层介质中 引起位移电流和传导电流 ，二者相位差为９０°，故介电常数是复数，与频率有关。在同一条件下， 不同频率的电波有不同的折射率、传播速度和传播路径 ，这就是色散关系，所以电离层是色散介质。电离层处在地磁场中，电子运动时因受地磁场的洛伦茨力作用而围绕磁力线旋转，旋转频率称为磁旋频率，其大小可以与短波频率相比。若电波传播方向与地磁场方向一致，如在极区向上垂直发射电波到电离层，则称为纵传播；若电波传播方向与地磁场方向相互垂直，如在磁赤道向上发射电波到电离层则称为横传播。这时，电子运动状态， 在某一特定条件下可忽略磁场作用 。 4.一般来说，电波在电离层中 传播的方向与地磁场方向成一定夹角 。当电波频率大于磁旋频率时，电子旋转时在电波传播方向和垂直电波传播方向均出现电矢量，并不断改变方向和大小。这些场与原来场量相加，其电矢量端点轨迹将在空间描出椭圆。磁矢量也有相同情况，称为偏振。由于介质的特性，一般有两个特征椭圆偏振波，其旋转方向一个向左，一个向右。在一定条件下可退化为圆偏振或线偏振。 在电离层中入射的线偏振波会分裂为两个旋转方向相反的偏振波，称为寻常波和非常波，各自独立传播。这一现象称为磁离子分裂或电波双折射 。 5. 在临界频率附近 ， 频率较低者对应于寻常波，频率较高者对应于非常波 。在一定条件下寻常波和非常波近似于两个反向的圆极化波，它们在电离层中传播时保持各自的圆极化不变，在传播路径上某一固定点上总可以合成为线偏振波。 由于它们的相速度不相等，在不同的点上合成波的线偏振平面互不相同，也就是在电波传播过程中线偏振面是不断旋转的，这种现象称为法拉第旋转 。 6.实际上，入射到电离层的电波并非单色波，在时间和空间上都是有限的，并且带有一定的信息。 即使是单一频率的波也不一定是单色的，而是由许许多多频率单色平面波组合而成的。这样的波群的包络称为波包 。以这样调制过的电波射入色散介质电离层中，每个频率各自遵循自己的折射路径传播。显然，传播以后不可能恢复原状而产生畸变。单色波和波包在电离层中传播的速度是不同的，单色波的速度是等相面移动速度，称为相速度；波包的传播速度称为群速度。相速度和群速度在计入地磁场影响的电离层中，在方向和数值上都不相同。电波矢量的相速度移动所经历的路程为相路径。电波能量以群速度传播所经历的路程为群路径。在电离层探测中所得的大量信息，都是直接观测群路径而获得的。 7.电离层电波传播特性，可以从磁离子理论最基本的 阿普顿－哈特里 公式导出。这个公式给出了 介质中寻常波和非常波折射指数与等离子频率、碰撞频率、磁旋频率、电波频率，以及入射波方向与磁场夹角之间的关系 。当电波以一定角度入射某一电离分布的电离层时， 频率越低则越易被反射 ，且深入电离层越浅；反之，频率越高则越易穿过电离层，路径被电离层弯曲程度越小。 8.电离层对超长波至微波频段的电波均有影响，只是影响程度不同，传播效应各异。高于１００兆赫的电波因电离层电子密度不足以造成反射，且折射作用也不大，能直接穿过电离层。 地－空通信、远程警戒雷达 就基于这个原理。但是，电离层存在大量不同尺度的不均匀结构，使透射电离层的信号的振幅和相位产生起伏，这种现象称为电离层闪烁。闪烁现象在磁赤道±２０°之内出现较多，在极区也较严重，而在中纬地区较弱（见视距电波传播、光波传播、１０ＧＨｚ以上电波传播）。 9.散射 传播效率低 ， 信号强度弱，衰落快，距离有限且信道间互相干扰 ，因而限制了它们的广泛应用。对长波、中波和短波（３０千赫～３０兆赫的电波，可利用电离层反射实现远距离甚至环球传播。长波天波传播广泛应用于 导航和授时 。中波天波传播广泛用于 广播和导航 。短波传播广泛用于 通信和广播 。 短波设备简单、经济、方便、传播距离远，是远距离通信的重要手段之一 。 中波、长波传播有天波和地波干涉的问题；而短波信道则易受电离层不稳定的影响 。极低频、甚低频　（０.３～３０千赫）波段的电波， 可在地与电离层所构成的同心球壳间实现“波导传播”，其优点是传播相位稳定和传播距离远，广泛用于导航、授时和通信 。

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对流层电波传播中光波传播的简单小结

williammilo 2010-2-14 21:18

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中光波传播/ 1.光波传播是指 可见光、红外线和紫外线 在大气中的传播。光波在大气中传播时，受到大气的 吸收、散射、折射和闪烁 等影响，影响程度与光波波长有密切关系。 2.红外线波长范围为０.７０微米～１毫米，是 介于无线电波和可见光之间的相当宽的重要波段 。其中３００微米～１毫米区域的波也称为亚毫米波，有时也被划入无线电波的范围。大气对红外辐射传输的影响，主要表现为 吸收和散射 。大气对红外辐射的吸收，主要是由大气中的水蒸汽、二氧化碳和高层大气中的臭氧分子造成的。这些分子振动和转动能级之间的跃迁，在红外区造成一系列的强吸收带。这些大气分子的强烈吸收使大气对红外辐射的大部分区域是不透明的，只有在某些特定的波长区，红外辐射才能透过。这些特定的波长区称为红外辐射的“大气窗口”，它们几乎都集中在 ２５微米以下的近红外和中红外区域 ，红外辐射“大气窗口”的波长表示这些大气窗口的位置。 3.除这些重要的大气窗口以外，在波长为３００微米和微米附近区域，大气也呈现出某些透过特性。散射是大气对红外辐射的另一种重要作用。 散射有两种不同的类型，即瑞利散射和弥散射 。瑞利散射是由大气分子引起的，散射系数与波长的４次方成反比。瑞利散射对红外辐射并不特别重要，对于波长大于１微米的辐射常可忽略。弥散射是由大气中的悬浮粒子造成的，如大气中的雨、雪、雾、云、灰尘和烟的微粒都能成为散射体，散射系数通常与辐射波长的１.３次方成反比，对于红外传输过程中的衰减有重要作用。 4. 大功率的红外激光束在通过大气时，除上述的吸收和散射等现象外，还会产生非线性现象 。 大功率光束对传输路径上的大气不均匀加热，造成大气折射系数不均匀变化， 最后导致激光束的发散。 更大功率的激光束还能使大气分子电离， 从而使激光束传输变得更加不稳定和更加复杂。 5.可见光波长范围为３８０～７００纳米。地球大气对可见光是透明的，散射、折射和闪烁是可见光在大气传输中的重要现象，同时还须考虑色散和某些吸收。可见光的波长比较短，瑞利散射的作用变得很重要，而且蓝色光的瑞利散射比红光更为强烈，因而天空看起来经常是蔚蓝色的。折射发生在光束从一种介质进入另一种介质的时候。星光或太阳光从外层空间进入大气层时，会发生折射现象。大气的密度和温度随高度的不同而不同，因此，光的折射率也随高度而有所不同。大气折射指来自天体的辐射在不均匀大气的折射下连续弯曲的过程，这个现象也称蒙气差。 大气折射使光线偏向天顶，偏离的大小随入射光线天顶角的增大而增大 。大气的折射率与波长有关，因此，大气折射对不同颜色的光有不同的值。这就是大气的色散效应，在天体测量中应加以考虑。 6.在可见光区也有不少大气分子（或原子）的吸收带，但不象在其他区域那样强烈。吸收和散射都使传输光束的强度减弱，大气消光就是指这种 光束在大气中传输时的强度衰减现象 ，可用消光系数来表示其大小。消光系数是大气条件和波长的函数。 7.闪烁和抖动等是光束在湍流大气中传输时的重要现象。大气湍流是 由于温度、湿度、压强和密度的不均匀性造成的 。湍流大气的折射率随时间和空间而随机变化，使传输光束截面内各点的强度也发生随机起伏。这种现象称为闪烁。从地面看到星星闪烁，就是这种现象。此外，湍流大气还使传输光束的传播方向、相位和偏振等发生抖动。传播方向和相位的抖动会使光斑的位置发生抖动，并使光斑的形状也随时变化，这对天文观测有极为重要的影响。天文大气宁静度描述的就是湍流大气的这种性质对成像质量的影响，常是限制地面天文观测获得高空间分辨率的关键因素。 大气湍流效应对红外辐射和紫外线传输也有重要影响 。 8.紫外线波长范围为１０～３８０纳米， 大气对紫外线的吸收非常强烈，只对波长为３００纳米以上的近紫外线才允许有一定程度的透过 。对于３００纳米以下的紫外线，大气几乎是完全不透明的。

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对流层电波传播中10GHz以上电波传播简单小结

williammilo 2010-2-14 01:02

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中10GHz以上电波传播/ 1.高于１０吉赫的无线电波段包括 微波高频端、毫米波段和亚毫米波段 ，上与光波的远红外相连，是无线电频谱的最高端，频率资源丰富，大部分正待开拓。频率高于１０吉赫的无线电波的 传播机制主要是视距电波传播 。 2.这个频段的电波与大气的相互作用主要有以下三个方面：① 大气折射 、大气层结、湍动不均匀性和地面的反射、散射引起的多径衰落和去极化；② 大气吸收 ，主要是水分子和氧分子的吸收；③ 水汽凝结物（雨、云、雾、雪和冰晶等）及大气中的其他悬浮粒子（烟雾、尘埃、沙暴等）引起的衰减和去极化 ，其中雨的影响最大。 3.频率高于１０吉赫的无线电波具有 传输频带宽、天线波束窄、目标分辨率高、射频设备体积小、能穿透雨、云层、浓雾、浓烟的全天候特性，对于大容量数字通信、雷达和遥感等有重要的应用价值 。毫米波段中大气衰减较小的几个较高的所谓“窗口”频段已受到人们的重视。利用这一频段某些大气吸收谱线频率可进行保密通信或低截获雷达侦察。频率高于１０吉赫的电波传播研究将为这一频段的无线电系统 设计合理选择频率、确定大气的有效传输带宽、预测传播中断概率、提高通信系统性能、提高雷达和遥感的目标分辨率等提供可靠的传播依据 。

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对流层电波传播中波导电波传播的简单小结

williammilo 2010-2-14 00:56

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中波导电波传播/ 1.在某些气象条件下， 对流层中可以形成具有一定强度和厚度的准水平大尺度层结 。频率足够高的无线电波，在适当的发射方向上，可在相当大的程度上进入其内，如同在波导管中一样，以异常低的衰减进行传播。这就是对流层波导传播。对流层波导出现的概率很小，不太可能应用于可靠的通信系统， 但可用于电子侦察和干扰系统 。 2.对流层波导的 折射模数随高度的变化及电波在波导中的传播在波导传播情况下，能量主要沿水平方向扩散，在垂直方向上则有所限制 。因此，传输损耗与距离成正比，而并非与距离平方成正比，波导内的信号强度可能比相同距离的自由空间内的信号强度大。实际上，对流层波导是有泄漏的，当波源在波导内时，在波导外接收信号也是可能的；在视距以外，这种泄漏信号有可能比无波导时更强。根据互易定理，波导信号当然也可以外馈。理论表明， 对流层波导的泄漏，不仅产生于波导和地面的不规则性，而且也可以产生于均匀波导 。 3.形成波导的气象条件是 逆温层和湿度的随高度剧减 。建立这个条件的大气过程主要是： ①蒸发过程 （由于海面和水面的水汽蒸发而在贴近水面处形成高湿度层）； ②辐射冷却过程 （晴空夜晚，由于地面冷却而形成逆温层）； ③平流过程 （陆地上的干暖空气吹向湿冷的海面）； ④气流下沉过程 （在高压区，下沉气流绝热压缩而增温，并辐射于湿冷的下垫气层上）。结合这一过程，考虑天气形势以及各部位的风向、下垫面的特点，并进行一定的特征量的测量，即可对波导进行预报。 总的说来，高压形势有利于波导 。

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对流层电波传播中的电波散射简单小结

williammilo 2010-2-14 00:34

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中的电波散射/ 1.利用 对流层折射指数随机不均匀体对入射无线电波的再辐射 ，将无线电波传送到视线距离以外的一种传播方式。大气层中， 折射指数是直接影响电波传播的参量 。 近似地看，对流层折射指数在垂直方向上随高度的增加而减小，在水平方向是均匀的 。因此，可以把折射指数的等值面看成是许多与地球同心的球面，这就是所谓的球面分层近似。 2.发射天线辐射的部分能量，因 接收天线和发射天线波束相交公共体中不均匀体的作用而偏离原来的方向 ，能够被布置在地平线以下的接收天线收到。这就是对流层散射传播的机制。当然，这里所说的不均匀体包括尺度很小的不均匀体，也包括尺度很大的折射指数突变的层状结构，但是，湍流引起的小尺度不均匀体是经常存在的，而起反射作用的层结仅在一部分时间内出现。在公共体积中有很多不均匀体，其数目、位置和取向都是随机变化的， 因此，各个不均匀体所散（反）射的信号具有随机变化的幅度和相位。这些信号在接收天线处叠加成总的接收信号，其幅度和相位均随机变化，这是散射信号的特点 。相反， 层反射信号比较稳定，强度也较高，因而可以利用接收信号的这些特点来区分传播机制 。 3.散射接收信号的变化可分为慢变化和快变化（快衰落）两类。慢变化指变化周期在１小时以上的变化，通常由气象条件发生变化而引起。散射接收信号具有 明显的季节变化 ，在一年之中，有一个传输损耗最大的月份，也有一个损耗最小的月份。散射信号还有 明显的日变化 ，一般是午后的信号最弱，清晨信号最强。传输损耗还随工作频率而变化： 频率在３吉赫以内时，传输损耗与频率的三次方成正比 。传输损耗随距离变化的规律比较复杂。粗略地说，距离每增加１００公里，传输损耗要增加十余分贝。信号变化周期在１秒以内的快速起伏称为快衰落。它是由于许多相位和幅度都随机变化的信号相互叠加而引起的。快衰落的次数一般从每秒一次到每秒十几次。 它的包络起伏服从瑞利分布。为了对付这种快衰落和保证通信的可靠性，在对流层散射通信电路中，需要采用分集接收技术。适合于散射通信用的分集技术有空间分集、频率分集、极化分集和角分集等几种 。 4.接收对流层散射信号时，还会遇到 天线增益降低 的问题。这是因为到达接收天线口面上的无线电波不是平面波，其幅度和相位都是不均匀的。因此，在天线的照射器上，来波的各个成分不是同相相加，结果信号就没有平面波时那样强，即天线的增益和平面波时相比减小了。天线的口径越大（增益越高），这一现象越严重。对流层散射传播的发现，为微波、超短波多路通信提供了新的途径，全世界已建立许多对流层散射通信电路。同时，对流层散射传播研究还促进了电离层散射传播、流星余迹散射传播的发现和湍动随机介质传播理论的研究。由于卫星通信，特别是同步卫星通信的出现，对流层散射通信的重要性有所降低。但是，它作为一种传播方式， 在特殊地区通信、干扰协调距离计算、对流层介质遥感、远距离侦察接收和超视距雷达等方面 ，仍有广泛的应用前景。

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对流层电波传播中视距传播的简单小结

williammilo 2010-2-14 00:18

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中视距传播/ 1.视距电波传播是指无线电波在视线范围内的传播， 即发射点和接收点都在对方的无线电视线范围以内 。利用视距传播的微波中继通信和卫星通信电路已遍世界各地， 成为远距离大容量通信的主要方式 。 2.视距传播研究的主要内容有： 地面和地物对电波的绕射、反射和散射；大气层，特别是近地对流层（包括层结）对电波的折射、反射、吸收和散射 ； 大气层水汽凝结体（雨、雾、云、雪、雹等）和沙暴、尘埃、鸟群等悬浮物对电波的吸收和散射；以及由上述传播机理所引起的信号幅度衰落、多径时延、到达角起伏和去极化现象 。 3.通常用 费涅尔旋转椭球描述传播效果相同的、在路径不同位置上所欲求的射线空隙 。这一椭球以发射点和接收点为焦点。 越是光滑的地面越能形成强烈的地反射 ，地反射射线与直射线在接收点形成干涉。 大气折射率梯度的随机变化引起电路空隙的随机变化，从而导致接收信号的随机变化，形成障碍衰落 。 4.两天线之间的高度间隔的选取，应使在正常传播条件下，一天线工作在干涉损耗曲线的峰值，而另一天线工作在谷值。 因而总能保证其中一个天线有较强的信号 。采用 频率分集 也能改善传播效果，但必须使用二个间隔足够大的频率。这两种衰落周期较长，一般由分计直至小时计，故又称 慢衰落 。 视距传播的快衰落是由大气层结反射射线所引起的多径衰落 ，周期一般由秒直至分。 5.与直接射线相干涉的多径射线可有若干条，但最严重的是具有相等幅度的两射线的干涉，衰落幅度很大。 在反气旋、逆温和陆－海空气对流的情况下，大气层中容易出现波导和折射率分布不连续的层结，因而也容易出现多径传播和多径衰落 。在水面和平坦地面电路中，在夏季，晚间和宁静天气容易出现衰落。多径衰落除使信噪比降低之外， 它的频率选择性和时延特性会引起传输信道的带内幅度和相位失真，误码率增大 。这对于大容量宽带数字通信系统特别不利，在中继通信中可用 分集和均衡技术加以克服 。 6.在大约１０吉赫以下的频率上， 多径衰落是去极化的主要原因 ，它们之间有较高的相关性，天线的交叉极化方向性图越尖锐去极化就越严重。在１０吉赫以上的频率上， 非球形雨滴引起的去极化占主要地位 。大气层结和反射地面的侧向倾斜、粗糙表面和大气不均匀体的散射也会引起去极化。去极化使单频双极化通信系统产生交叉极化干扰，系统性能降低。 空间分集同样有助于克服多径衰落和去极化 。 7. 大气折射 是影响视距传播效果的主要因素。在１０吉赫以上的频率上， 大气、大气层中水汽凝结体和悬浮物的吸收和散射是重要的 。广义说来，地－空和空－空传播也属视距传播。在这些传播方式中， 主要考虑大气和大气层中沉降物的影响 ， 地面、地物和近地对流层的影响比地面视距传播的小 ，有时甚至可以忽略不计。

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对流层电波传播中对流层检测小结

williammilo 2010-2-13 08:40

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中对流层检测/ 1.这里对流层探测是指 对流层无线电气象数据的测量 。对流层探测分为 折射率测量和水汽凝结物测量两类 。 前者包括温度、湿度、压强、折射率、湍流和层结等的测量；后者包括云、雾，特别是降水的测量 。对流层探测数据是对流层电波传播研究的物理依据。 2. 各地地面折射率、地面以上１公里以及１００米以内的折射率梯度的短期平均值及其分布，一般可利用常规气象台、站的地面温度、湿度、压强记录和探空数据求得 。但精细的折射率结构及其变化则需要进行专门测量才能获得。测量有 直接测量和遥感 两类方法。① 直接测量：将测量仪器放在气象塔、系留气球或飞机上，直接测量仪器所在点的折射率。气象塔可得到连续的、同时的折射率或温度、湿度和压强记录，但受高度和地点的限制 ；系留气球可对５００米内的折射率结构进行较精细的测量，但只适用于较好的天气；机载折射率仪的测量高度范围较大，能对层结和湍流等进行相当精细的测量，但不能全天候测量。② 遥感：用辐射计、激光雷达、声雷达或微波雷达遥感测量折射率。辐射计一般通过６０吉赫氧辐射带的辐射强度测量而反演大气温度的垂直分布，通过水汽吸收带的太阳辐射衰减或大气亮点温度的测量，以确定水汽密度的高度分布 ；激光雷达利用氮气的罗曼后向散射测量温度。这种后向散射强度与散射点的温度有关。如果激光雷达工作在两个波长上，其中一个有水汽吸收衰减，比较两个波长的回波衰减即可推算出水汽含量。声波对温度和水汽变化的反应比电波灵敏得多， 利用单站声波系统可以探测逆温层的强度和位置。无线电声波系统用电波测量声波在空中的传播速度，借以得到温度的高度分布 。由于水汽对声波的吸收是频率和湿度的函数，利用多频声波系统就可以测量湿度剖面；微波雷达也能测量层结和湍流结构等。 3.降水测量包括 降雨测量和降雪测量 。测量项目有 降雨率或降雪率及其时空变化、降雨或降雪的微观结构（粒子形状、倾角、末速度和滴度分布等） 。降雨率测量多用时间分辨率相当高的快速响应雨量计或翻斗雨量计进行。气象部门的常规测雨数据经过积分时间修正后，可作为较大范围内的资料，并已提出世界各类雨气候区的参考性降雨率长期分布和有关降雨率时空变化的初步模式。雨滴形状和倾角等可通过照相测量。雨滴一般为扁球状，雨滴越大，则形状越扁。在电波传播研究中， 大多采用普鲁帕切－皮特雨滴形状模式 。通常，雨滴大小不超过８毫米，对称轴接近垂直线，在风速垂直梯度作用下略有倾斜。 4. 降雨率分布测量方法有多种，包括粉法、过滤纸法、冲击传感法、静电传感法和光学检测法等 。粉法和过滤纸法分别根据雨滴在面盘内形成的粉球和在带染料的过滤纸上形成的斑痕大小来确定雨滴大小。冲击传感器一般称雨滴分布仪，它把作用在刚性膜片上的冲量或冲水变成电脉冲。 由于雨滴的质量、末速和冲击时间都是雨滴滴度的函数，根据电脉冲幅度分布可换算出雨滴滴度分布 。静电传感器和光学检测器则分别通过测量雨滴的电荷和雨滴通过光束时所形成影子的大小来确定雨滴大小。 传播研究中使用较多的雨滴滴度分布模式是劳斯－帕森斯分布和马歇尔－帕尔默负指数分布 。 5.多参数雷达，包括双频雷达、双极化雷达和多普勒雷达，已成为降水测量方面十分重要的工具。 多普勒雷达可以测定相应于各种雨滴速度的频移谱 。雨滴速度是滴度的函数，因此，频移谱可以换算成雨滴滴度分布。 双极化雷达至少可以测定两个正交极化的反射率，它们正好可用于确定负指数粒子粒度分布模式中的两个参数 。如果同时测定两种极化接收信号的相关性和相对相移，还可以同时确定降水粒子的取向。 冰雹的双极化差分反射率和衰减与雨不同，因此利用双极化和双频雷达可把冰雹和雨分开 。

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对流层电波传播中闪烁的简单小结

williammilo 2010-2-12 12:10

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中闪烁/ 1.闪烁是指无线电波穿过大气层传播时， 由较小尺度的介质不规则性引起的电波振幅与相位快速随机起伏现象 。闪烁原指 可见光的忽明忽暗和光源视在位置的不规则抖动 ，如穿过地球大气层传播的星光闪忽不定。 由于无线电波与光波只是在电磁波谱中的频域不同，闪烁一词也被沿用于无线电波 。 2 .超短波和微波穿过对流层湍流和电离层电子密度不规则结构传播时 ，好像透过一个折射率随位置和时间随机分布的薄屏。它使 波前受到随机调制，即发生相位起伏；电波离开薄屏继续传播时，畸变的波前引起衍射，到达较远的面上时电波振幅的空间分布呈菲涅耳衍射图样，并随时间无规则起伏 。 这是较弱不规则性引起闪烁过程的简化物理图像。电离层不规则结构中非常陡的电子密度梯度有可能引起折射散射，从而使超高频电波发生强烈闪烁 。 3. 吉赫电波闪烁会引起卫星通信和导航信号深度衰落与畸变 ，造成通信障碍和误码。闪烁特性的研究可为改进通信系统的设计提供有用信息。利用闪烁效应， 还可以研究大气湍流和电离层不规则性的结构及其形成、发展的地球物理过程 。研究闪烁的实验手段，主要是在地面上对卫星信标信号进行无线电遥测。闪烁信号的特征用 闪烁指数和功率谱等统计学量描述 。 4. 闪烁指数表征闪烁的强度，用接收信号功率的方差量度 。 对流层主要引起１０吉赫以上微波闪烁 ，其强度随电波频率的升高而增大；电离层主要引起高频至超高频电波闪烁，闪烁强度随频率的升高而依幂律下降。 闪烁指数还与传播路径仰角和接收天线口径有关 。电离层闪烁的强度在 夜间磁赤道附近最高，其次是南北极光带和极区。功率谱描述闪烁信号随空间起伏的波长特征或随时间起伏的周期特征 。时间－频谱可描述闪烁信号衰落速率的分布。 电离层引起的振幅衰落速率较相位衰落快 ，甚高频电波振幅最小衰落周期约十几秒。电波频率越高，闪烁速率越快。

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对流层电波传播中去极化的简单小结

williammilo 2010-2-12 11:09

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中去极化/ 1.一种极化态的发射波，在传播过程中除有与发射波极化相同的所谓 同极化分量 外，还有一部分能量转换为正交极化波能量，即产生交叉极化波分量。去极化常用交叉极化分辨率（ＸＰＤ）或交叉极化隔离度　（ＸＰＩ）表示。ＸＰＤ是指发射单一极化信号时， 接收点场的同极化分量与交叉极化分量的功率比 ；ＸＰＩ是指用 同一频率同时传输两路互为正交的极化信号时 ，其中 一种极化波的同极化分量与另一种极化波的交叉极化分量在接收点的功率比 。 ＸＰＤ或越大，表示去极化效应越小 。 2.在微波和波长更短的波段，去极化主要产生于 雨、冰晶和多径效应 。 晴空条件下的去极化主要产生于大气层结和地面的反射 。一般说来，由于多径衰落，同极化衰减（ＣＰＡ）增大时，ＸＰＤ下降。因此常用ＣＰＡ的统计分布预测ＸＰＤ的统计分布。 3.雨的去极化效应产生于 雨滴的非球对称性。 实际雨滴的形状 随着直径的增加而成为底部扁平的椭球形 ，其短轴近似为对称轴，它与垂直方向的夹角为倾斜角。它的散射场由两个特征极化波组成，极化方向分别与对称轴平行和垂直。这两个正交极化波的衰减和相位之差分别称为 差分衰减和差分相移 ，由此导致电波传播极化的改变。去极化的大小取决于入射极化相对于对称轴的取向。雨滴的倾斜角与风向有关，倾斜角一般都比较小，因此垂直极化和水平极化的去极化最轻微，４５°线极化和圆极化的去极化最严重。雨的ＸＰＤ的统计特性取决于ＣＰＡ和雨滴倾斜角的统计分布，并与路径倾角和极化倾角有关。 4.大气融解层上方的冰晶在 静电（如雷暴）作用下可按一定方向排列 ，成为各向异性介质，引起地空电路的去极化。这种去极化主要是由 差分相移 所致，即使在晴天信号没有什么衰减的情况下，也可能出现明显的去极化。干雪引起的 去极化的特征与冰雪的去极化相同，而湿雪的去极化效应甚小 。去极化会引起对正交极化传输频率复用系统的 交叉极化干扰 。对去极化进行研究， 一方面要对ＸＰＤ的统计特性作出估计；另一方面要弄清去极化的机理 ，并据此提出补偿去极化的措施。

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对流层电波传播中大气折射的简单小结

williammilo 2010-2-12 10:57

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中大气折射/ 1.包围地球的大气层从地面一直延伸到几千公里高度，从下到上可分为 对流层、平流层、电离层和磁层四层 。 无线电波在大气层中传播时，由于在各层中的传播速度变化而产生的效应称为大气折射，它对雷达定位、多普勒测速、通信、导航都有影响 。所测得的 目标角度、距离、高度都存在大气折射误差 。 大气折射误差可根据大气结构计算求出，称为大气折射误差修正 。 2. 射线理论 是研究大气折射的基本理论。当无线电波在不均匀介质中传播且其内部反射可忽略时，可用几何光学近似方法对其进行研究。略去地磁场影响，电离层和对流层均为四维（ 三维空间与时间 ）不均匀各向同性介质， 其中射线是由费马原理推导出的偏微分方程组描述的空间曲线 。对四维不均匀大气的大量测量结果表明，通常大气随离地高度的变化比沿球面方向的变化大1～3个量级。因此，在大气折射误差修正中，可假设大气层是球面分层， 这时射线服从球面斯涅耳定律 。 3.当用 等效地球代替真实地球 后，除弯曲射线变为直射线外，目标的 测得仰角、真实高度、测得距离与地面距离 基本都不改变。在计算传播电路时常使用此法。在 精度要求不高时，低空对流层折射修正也可采用此法 。直接根据球面斯涅耳定律与几何关系，可求得较精确的大气折射误差。 4.由于大气层是假定为球面分层、 大气结构具有随机起伏且探测有误差等原因 ，大气折射误差修正具有不准确性，即大气折射误差修正存在残差。大气折射误差修正残差 主要是系统误差 ，它可用模型表示： 距离误差残差在高仰角时与测得仰角余割成正比 ， 在低仰角时是测得仰角余割的三次代数式 ； 仰角误差残差在高仰角时与测得仰角余切成正比，在低仰角时是测得仰角余切的三次代数式 。

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对流层电波传播中雨衰减的简单小结

williammilo 2010-2-12 10:40

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中雨衰减/ 1.在微波和波长更短的波段， 雨水的电导率较高，雨滴大小接近或大于波长 ，当电波通过雨区传播时，雨滴除吸收一部分能量外，还使入射波向各个方向散射。对于几吉赫以上频段的无线电系统，雨衰减是限制其性能的主要因素之一，它使 传播中断概率增大、有效作用距离缩短 。 2. 单位路径长度上的雨衰减即衰减率 ，主要与 频率和雨滴尺度分布即雨滴谱有关 。雨水温度只对 ２０吉赫以下频段影响较大 。由于实际雨滴的 非球对称性，雨衰减还与极化有关，水平极化波的衰减大于垂直极化波的衰减 。 3.实验表明，雨滴谱服从 劳斯－帕森斯分布 。 在吉赫以下，雨衰减随频率迅速增大，在１００吉赫以上变化较平缓，到１０００吉赫则接近光学极限 。实用的预测方法是利用 点雨强的累积分布 ， 预测路径雨衰减的长期分布，如等效路径长度法和等效路径平均雨强法 。 4. 地面和地空路径雨衰减可以通过测量晴天和降雨时接收电平之差直接得出 。辐射计和测雨雷达广泛用于地空电路的雨衰减测量。测雨雷达，特别是双频或双极化雷达，可以测量雨滴谱特性，并给出雨强的时空变化。这是研究地空路径分集特性的有效工具。 为了减小雨衰减的影响，利用降雨的空间不均匀性，可采用站址分集的方法 。分集效果与站距有关，站距一般为几公里到十几公里。 为了提高分集效果，须加强对各个雨气候区降雨空间结构的了解，以便根据具体路径选择合适的站距和基线取向 。站址分集的研究尚不够成熟，但它 对于减小频率较高、雨衰减较大的通信系统（如吉赫的卫星通信广播系统）的传播中断率具有重要意义 。

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对流层电波传播中的大气吸收简单小结

williammilo 2010-2-12 09:45

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中的大气吸收/ 1.在微波和毫米波段， 氧和水汽是大气气体吸收的主要成分 。氧分子具有 磁偶极矩 ，水分子具有 剩余电偶极矩 。在电磁场的作用下，当电磁波的频率与分子转动能级跃迁频率一致时，分子吸收电磁波的能量，其转动能级由低向高跃迁， 形成共振吸收 。在分子碰撞的情况下，这种共振吸收谱线不是频率单一的谱线，而是有一定的频谱宽度。这样，氧和水汽不仅激烈地吸收频率与吸收谱线中心频率十分相近的电磁波，也会吸收频率不一致的电磁波。 2.水汽和氧的吸收系数都是吸收谱线中心频率、谱线强度与谱线半宽度三个参数的函数。氧在１１８.７５吉赫有一孤立吸收线；在４８.４～７１.０５吉赫的频率范围有４５根谱线，形成一个以６０吉赫为中心的吸收带；此外，还有一根谱线在零频。水汽有很多谱线，在３５０吉赫以下频段有三根谱线分别在２２.３吉赫、１８３.５吉赫和３２３.８吉赫频率上。 谱线的强度和半宽度与大气压力、温度和水汽密度有关 。因此，可以 利用气象仪器测得的气压、温度和水汽密度计算某一频率的氧和水汽的吸收系数 。 3.沿射线路径氧和水汽的吸收系数一旦确定，求出吸收系数沿路径的积分值，即得 沿此路径上大气气体的总衰减 。 总衰减与路径的仰角和高度范围等有关 。在大气吸收谱线之间，有一些大气吸收相对轻微的频段，称为大气窗口。通常， 当频率超过３吉赫时就应考虑大气吸收 。利用大气窗口可获得较远的无线电作用距离，如通信距离和雷达作用距离等， 吸收谱线可用于保密通信和低截获概率雷达等 ；大气吸收系数随高度的变化 可作为权函数用于大气温度遥感 。

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电波传播中对流层电波传播的简单小结

williammilo 2010-2-12 09:35

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电波传播中对流层电波传播/ 1. 对流层电波传播是受地球大气低层电特性所制约的电波传播 ， 包括对流层中和透过对流层的电波传播 。对流层位于地球大气低层，自地面向上延伸，延伸高度在极区约为９公里，在赤道上空约为１７公里，在中纬区约为１２公里。 除局部的温度逆转外，对流层温度随高度的增加而递减 。 2.折射率 随时间和空间而变化 ，包括大尺度的、较缓慢的宏观变化和小尺度的、较快的湍流起伏。 宏观变化可按高度分层，其长期平均高度剖面可由负指数模式描述 ；短期平均高度剖面和折射率垂直梯度在长的统计期间随机变化。在一定地区的小部分时间内，某些大气过程在一定高度范围内会形成异常的负或正折射率梯度层。 湍流结构一般可视为各向同性，但也可能出现高度各向异性 。 3.在１０吉赫以上频段中， 大气分子、水汽凝结体和其他大气微粒呈现出程度不等的、与频率有关的复介电 特性。 大气分子的电特性与大气的温度、湿度和压强也有关系 。水汽凝结体等的细微结构 （形状、尺度分布、取向和降落速度等）和时空变化是十分重要的无线电气象参数 。对流层中主要的传播方式或效应有： 大气折射、波导传播、对流层散射、多径传播、大气吸收，以及水汽凝结体和其他大气微粒的吸收和散射 。 4.对流层传播除可按传播方式分类外，也可按传播范围和频段分类。按传播范围分，有视距传播、超视距传播和地空传播等。地空传播也可归入视距传播。 视距传播的基本方式是直射传播，但受对流层和地面的复杂影响。超视距对流层传播的常见方式是对流层散射，有时也可能是波导传播。 按频段来分，有 超短波传播、微波传播、毫米波与亚毫米波传播和光波传播等 。超短波和较长的微波可作视距传播，也可作超视距传播。１０吉赫以上频段的无线电波和光波，一般都只限于视距传播。 5.精密雷达都采用 对流层传播方式，特别是视距传播方式 。尤其在微波和更高频段，雷达与目标之间的对流层效应是突出的传播问题。微波和毫米波遥感也直接或间接地利用 大气吸收和云雾衰减效应 。现代对流层传播的研究，主要集中于１０吉赫以上频段的电波传播问题、 广播和移动通信中的传播问题以及多径效应等 。毫米波在实用上具有突出的优点，因此对流层传播研究正向毫米波方向扩展。

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电波传播的简单小结

williammilo 2010-2-12 06:10

我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！ 本文永久链接 http://xiongbox.com/电波传播的简单小结/ 1.电波传播是 关于无线电波在地球、地球大气层和宇宙空间中传播过程的理论 。电波 受媒质和媒质交界面的作用，产生反射、散射、折射、绕射和吸收等现象，使电波的特性参量如幅度、相位、极化、传播方向等发生变化 。电波传播已形成电子学的一个分支，它研究无线电波与媒质间的这种相互作用，阐明其物理机理， 计算传播过程中的各种特性参量，为各种电子系统工程的方案论证、最佳工作条件选择和传播误差修正等提供数据和资料 。根据电波传播原理，用无线电波来进行探测，是研究电离层、磁层等的有效手段。电波传播为大气物理和高层大气物理等的研究提供探测方法，积累大批资料，提供数据分析的理论基础。 2.电磁波频谱的范围极其宽广，是一种巨大的资源。电波传播的研究是开拓利用这些资源的重要方面。它 主要研究几赫到３０００吉赫的无线电波，同时也研究３０００吉赫到３８４太赫的红外线，３８４太赫到太赫的光波的传播问题 。电波传播所涉及的媒质有地球（地下、水下和地球表面等）、地球大气（对流层、电离层和磁层等）、日地空间以及星际空间等。这些媒质多数是自然界存在的，但也有许多人工产生的媒质，如火箭喷焰等离子体和飞行器再入大气层时产生的等离子体等，也是电波传播的研究对象。这些媒质的结构千差万别，电气特性各异。 3.但就其在传播过程中的作用可以分为三种类型 ：①连续的（均匀的或不均匀的）传播媒质，如对流层和电离层等；②媒质间的交界面（粗糙的或光滑的），如海面和地面等；③离散的散射体如雨滴、雪、飞机、导弹等，它可以是单个的，也可以是成群的。 这些媒质的特性 多数随时间和空间而随机地变化 。因而与它相互作用的波的 幅度和相位也随时间和空间而随机变化 。因此， 媒质和传播波的特性需要用统计方法来描述 。 4.电波传播研究历来就是用理论和实验两种方法来进行的。随着计算机技术的发展，用计算机模拟已成为一种独立的研究方法。电波传播研究 主要有理论研究、实验观测和计算机模拟三种研究方法 。电波传播主要研究 媒质与电波的相作用过程 。有时候媒质特性可以用若干参数来表征，而且这些参数尽管可能有时空的规律变化和随机变化，但并不因电波的存在而发生变化。这时用理论方法研究电波传播问题时，可以根据媒质的物理模型，对媒质或者媒质分界面的时空变化采用一定的数学模型加以描述，研究传播特性就归结为求解电磁方程组的数学问题。 媒质模型的选择首先取决于人们对媒质结构和媒质特性的认识；但在处理实际问题时，更为重要的是考虑模型的合理性和求解方程式的实际可能性 。 5.另一方面，当介质特性与传播特征的主要关系弄清楚以后，人们有可能根据已知的传播特征来反推媒质或媒质介面的特性。这类 反演问题 也是理论研究的一个重要方面。反演理论是遥感技术的重要理论基础。由于自然媒质的结构和特性非常复杂，并且随时间、空间而随机变化，要用理论方法得出可以用于工程应用的精确资料是困难的。因此，实验观测方法历来就是电波传播研究的 最基本的方法 。电波传播研究通过大量的实地观测，探测媒质的结构，监视媒质的变化，积累传播特性的数据资料，从中总结出电波传播的规律。电波传播观测一般在实际的环境、有代表性的不同地区进行。在同一地区的实验，又须积累较长时间的资料，才能反映出传播特性和媒质特性随时间、空间的变化规律。这是电波传播实验的一个重要特点。 6.由于电波传播是研究 电波和媒质间的作用过程 ，电波和媒质都是研究的对象。这样就形成了 按电波频率（波段划分和按媒质划分两类。按频率分类有极长波传播、超长波传播、长波传播、中波传播、短波传播、超短波传播、微波传播和毫米波传播等；按媒质分类则有地下电波传播、地波传播、对流层电波传播、电离层电波传播和磁层电磁波等 。这两种分类基本上是“平行”的和彼此对应的，但又是互相交叉的。 7.由于媒质结构、电波波长等不同，电波传播的物理机制各异。 有的以散射传播为主，而有的则以波导传播为主 。物理机制不同，传播理论方法也就不同。从这个角度分类，有 随机媒质传播理论（散射理论）、分层媒质传播理论、波导模传播理论、绕射传播理论、磁离子理论和反演理论 等。电波传播的 基本理论出发点是电磁理论即麦克斯韦方程组和来源于物理学中的电动力学 。地球、地球大气层以至外层空间是电波传播的媒质，多种多样的媒质产生丰富多采的电波传播内容。为了研究不同类型的电波传播，必须了解不同媒质的物理结构及其运动变化。因此，电波传播是以 地球物理、气象学、大气物理和空间物理等为物理基础 的。 8.电子系统必须考虑的另一电波传播问题是 传播衰减预计 。 通信、广播和导航系统，必须有足够的辐射功率，以便经过传播的波在接收端能够保证有足够的信噪比 ，为此就需要 预计单向传播衰减 。雷达系统则必须 预计双向传播衰减和目标散射截面 。为使所有的电子系统都能互不干扰地工作，每一无线电发射系统还应保证不干扰其他系统， 这又需要预计干扰场强 。 9.在雷达系统方面，除传播衰减或作用距离外， 杂散回波、地面反射和大气折射效应 等也都应该加以考虑。杂散回波如 地形地物回波，海浪回波，云、雨回波以及飞鸟、飞虫回波等会影响目标检测 ；地面反射造成的虚目标可能引起错误跟踪；大气折射引起目标视在位置与真实位置之间的误差，如仰角误差、距离误差、高度误差和方位角误差等。为了达到精确定位，这些因素都须根据传播特性而加以抑制、消除或修正。低仰角跟踪情况尤其如此。在遥感技术方面，电波在各种粗糙面及其覆盖层的散射特性，是正确处理和解释数据必不可少的知识，其中包括各种农作物、森林、水面以及水面污染等的 后向散射截面和谱特性 等。 10.电波传播在大气物理等方面的应用，主要有两种方式：① 直接利用传播媒质探测研究结果 ，如大地电特性、降水特性、对流层结构和电离层结构等；② 利用电波传播规律 ，给出大气物理过程等的传播效应，从而寻求大气物理过程等的无线电探测和分析方法。例如，电离层非相干散射雷达探测，就是基于 强大的电磁波与电离层中处于热运动状态的电子和离子的相互作用 ，以及包含在 散射信号中有关电子和离子的浓度、温度和成分等信息 。 11.随着科学技术的发展，电波传播正在进一步扩展研究和应用领域。例如，电磁波的生物效应、地震过程中的电磁现象的研究等，都有可能获取进展。 建立更加完善和更加精确的电波监测系统，获取更加完整的媒质和传播特性数据。总结出更加接近实际的数学模型，利用电子计算机，迅速提供环境数据和电波预测数据 。 更加密切地同地球物理、空间物理、天体物理、大气物理等的研究相结合 ，发挥电波传播在这些物理研究中的作用。

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