电磁波空间传播

第1章电磁场与电磁波理论基础1

1.1电磁场与电磁波的起源与发展1

1.1.1电的发现1

1.1.2静电学理论的建立2

1.1.3电动理论的建立2

1.1.4电与磁的关系3

1.1.5麦克斯韦电磁理论的建立4

1.2麦克斯韦方程组5

1.3边界条件7

1.4波动方程8

1.5均匀介质中的平面波与球面波10

1.5.1平面波10

1.5.2球面波11

1.5.3远场近似条件12

习题13

第2章电磁波的辐射与接收14

2.1电磁波谱14

2.2电磁波的辐射与接收16

2.3天线18

2.3.1无线电频段的收/发天线18

2.3.2天线主要技术指标18

2.3.3常用天线类型19

习题21

第3章电波传播基本概念22

3.1电波传播的历史与发展22

3.1.1光辉的电波传播试验22

3.1.2电波传播研究进程23

3.1.3电波传播学科发展模式和特点24

3.2基本原理与概念24

3.2.1惠更斯费涅尔原理24

3.2.2费涅尔区、带、半径25

3.2.3无线电波的极化27

3.3无线电波在自由空间传播28

3.3.1自由空间接收功率28

3.3.2自由空间损耗29

3.3.3自由空间接收场强29

3.4传输媒质对电波传播的影响30

3.4.1传输损耗31

3.4.2衰落现象32

3.4.3传输信号失真32

3.4.4电波的折射、反射和绕射现象33

3.4.5干扰与噪声34

3.5无线电系统的信道及传播效应34

习题36

第4章电波传播环境与建模38

4.1地球及外围空间38

4.2地面波传播环境40

4.3对流层电波传播大气环境42

4.3.1低层大气中的无线电气象参数42

4.3.2大气折射率45

4.3.3大气折射率变化特点45

4.4电离层电波传播环境48

4.4.1电离层的形成48

4.4.2电离层的结构49

4.4.3电离层电子浓度变化特点51

4.4.4电离层折射率的计算53

4.5对流层电波环境的测量与建模54

4.5.1对流层大气环境参数测量54

4.5.2对流层大气折射率剖面模型的建立57

4.6电离层电子浓度的测量与建模61

4.6.1电离层电子浓度的测量61

4.6.2下电离层电子浓度剖面的建立62

4.6.3上电离层电子浓度剖面的建立63

习题70

第5章地面波传播72

5.1地面波传播的场分布72

5.2均匀光滑地面的地波传播75

5.3分段均匀路径的地波传播78

5.3.1Millington经验公式78

5.3.2海岸折射效应78

5.4不均匀光滑地(海)面的地波传播79

5.4.1积分方程法79

5.4.2障碍影响与电波绕射80

5.5地下与水下传播81

5.5.1地下波的传播方式81

5.5.2水下波的传播与丛林通信82

习题83

第6章对流层电波传播84

6.1对流层折射84

6.1.1球面分层大气中的折射85

6.1.2大气折射的各种形式87

6.1.3大气折射的基本公式88

6.2电波折射实用修正方法94

6.2.1单脉冲雷达电波折射误差修正方法94

6.2.2多站雷达系统电波折射误差修正方法97

6.2.3光学雷达电波折射误差修正方法101

6.2.4任意大气层电波折射误差修正方法102

6.3对流层视距传播104

6.3.1视线距离106

6.3.2地面反射107

6.3.3地面绕射112

6.4对流层散射传播114

6.4.1对流层折射指数的随机起伏特性114

6.4.2对流层散射传播机制116

6.4.3对流层散射传播特性118

6.4.4对流层散射的传输损耗计算122

6.5大气波导传播123

6.5.1形成大气波导传播的气象条件124

6.5.2我国陆上低空大气环境特性126

6.5.3大气波导传输损耗计算126

6.5.4大气波导高度、厚度与截止波长的关系128

6.5.5利用大气波导传播时雷达天线高度的选择128

6.6毫米波传播130

6.6.1气体分子吸收和辐射理论132

6.6.2氧气的吸收133

6.6.3水汽的吸收136

6.6.4大气吸收模型138

6.6.5降雨引起的衰减141

6.6.6云、雾、雪、冰晶、沙尘和烟雾引起的衰减147

习题150

第7章电离层电波传播151

7.1无线电波在电离层中的传播151

7.1.1电离层反射152

7.1.2相速与群速155

7.1.3电离层的吸收156

7.2短波天波传播158

7.2.1传输模式159

7.2.2短波传播工作频率的选择与确定160

7.2.3传播特性162

7.2.4短波天波传播损耗的估算168

7.2.5短波天波传播的特点169

7.3中波天波传播170

7.3.1中波传播特点170

7.3.2中波天波场强计算171

7.4电离层散射及流星余迹散射传播173

7.4.1电离层散射传播173

7.4.2流星余迹散射传播175

习题177

第8章地电离层波导传播178

8.1地电离层波导传播理论178

8.1.1波跳理论178

8.1.2波导模理论178

8.2低频无线电波传播179

8.3甚低频电波传播181

8.4极低频与音频电波传播183

习题184

第9章典型系统中的电波传播185

9.1卫星通信系统中的电波传播185

9.1.1概述185

9.1.2地球站系统工程设计186

9.1.3卫星通信中的电波衰减188

9.2雷达系统中的电波传播194

9.2.1雷达方程194

9.2.2大气和雨衰减195

9.2.3大气折射修正195

9.2.4地面或水面反射引起的多径误差196

习题202

附录电波传播中的名词英汉对照203

参考文献211

　　本书共分为9章，主要介绍了电磁波空间传播的基础知识，实际工作中的电波传播的问题，以及对它的解决方法和有关计算公式。该书不仅融入了作者多年来从事电磁波传播领域研究所取得的部分科研成果，同时也借鉴了大量国内外较新的资料。本书可作为无线电系统设计、研究及开发人员的参考书，也可供高等院校相关专业的高年级学生和研究生使用。　　本书主要介绍电磁波空间传播的基础知识，实际工作中的电波传播的问题，以及对它的解决方法和有关计算公式。全书共分为9章，第1～3章是电磁波传播的基础，主要介绍电磁波理论基础和电磁波传播的基本概念。