什么是波的传播?定义,方程和它的类型

波是一种传递的扰动能源通过介质或空间进行的质量传输可以忽略或没有。有各种类型的wave,它们提供许多不同类型的服务。电磁波广泛应用于工程应用。我们在各种各样的应用中使用波形,比如无线bob的是什么网站、雷达、太空探索在这些应用中,有些使用引导介质来发送波,而有些则利用非引导介质。在这篇文章中,我们将知道介质的性质如何影响波的传播,以及波传播的各种方式。

什么是波的传播?——定义

电磁波是由载流的辐射功率产生的导体。在指挥家中,指挥家的一部分生成的权力以形式转义并传播到空闲空间中电磁波,它具有时变的电场、磁场和相互正交的传播方向。


辐射的各向同性发射机,这些波通过不同的路径到达接收器。波从发射机到达接收机所经过的路径称为波传播。

电磁(EM)或无线电波传播

各向同性辐射器用于传输我们得到如图所示的球形波阵面,因为它均匀地、均匀地向所有方向发射电磁波。这里,球的中心是辐射体,球的半径是R,显然,距离R处的所有点,在球的表面上,有相等的功率密度。

球面波前
球面波前

E波以光速在自由空间传播。c =但是EM波通过另一种介质传播,速度降低。电磁波在自由空间以外的任何介质中的速度由,

其中c是光速,是介质的相对介电常数。


电磁波通过介质中的原子吸收和再发射波能来传输能量。原子吸收波能,进行振动,并通过再次发射相同频率的电磁来传递能量。介质的光密度影响电磁波的传播。

波传播方程

波在到达接收器的过程中经过许多路线。许多参数决定波所采取的路径,如发射和接收的高度天线,发射端发射角度,工作频率极化等等……

由于传播介质的参数如电导率、介电常数、渗透性和阻挡物的特性的变化,波的许多特性在传播过程中得到修正,如反射、折射、衍射等。

一般来说,当能量在自由空间中辐射时,波能可能被介质中的物体辐射或吸收。因此,当波在介质中传播时,有必要计算出可能对波造成的损失。这种损失叫做无线电传输损耗,这是基于光学平方反比定律并计算出辐射功率与接收功率的比值。

弗里斯自由空间无线电电路
弗里斯自由空间无线电电路

我们知道,当使用各向同性发射机时,功率分布均匀,平均功率可以用辐射功率表示为:

给出了测试天线的指向性

假设接收天线接收所有由无线电波产生的功率,不产生任何损失。设为接收天线在匹配负载条件下接收到的最大功率。当为接收天线的有效孔径时,可以写成:

一般来说,指向性和有效性孔径任何天线的面积与

设为接收天线的指向性。然后,

代入(3)得到,

这个方程被称为自由空间传播基本方程,又称本公司自由空间方程。的因素λ/ 4πr)2称为自由空间路径损耗,它表示信号的损耗。路径损耗可以表示为

式(6)的dB表示为:

接收功率可以表示为

化简后得到,

这里距离r表示为千米,频率f表示为兆赫。这表示当波传播出震源时,由于波传播而产生的损耗。

波浪传播的类型

电磁波或无线电波的传播,通过地球的环境,不仅取决于本身的性质,也取决于环境的性质。发射的电波到达接收器有不同的传播路径。所有这些模式都取决于操作频率、发射机和接收机之间的距离等。

波传播
波传播
  • 在地球表面附近传播的波称为地面波。当发射和接收天线都接近地球表面时,这种类型的传播是可能的。
  • 传播过程中没有任何反射的地波称为直波或空间波。
  • 从地球表面反射到接收天线的地波称为地面反射波或表面波。
  • 由于在上层大气中电离的散射和反射而到达接收天线的波称为天波。
  • 在到达天线之前在对流层中被反射或散射的波称为对流层波。

地波或表面波传播

地波沿着地球表面传播。这些波是垂直极化的。所以垂直天线对这些波很有用。如果水平极化波以地波的形式传播,由于地球的导电性,波的电场就会短路。

当地波离开发射天线时,它就会衰减。为了减少这种损失,传输路径必须在地面上具有高导电性。在这种情况下,海水应该是最好的导体,但据观察,在池塘、沙质或石质土壤中储存大量的水,损失最大。

因此,使用地波传播的高功率低频发射机最好位于海洋前沿。由于地损随频率迅速增加,这种传播实际上只用于频率为2 MHz的信号。

对于中波广播,虽然地波是首选,但有些能量被传送到电离层。但在白天,能量被电离层完全吸收,在夜间,电离层将能量反射回地球。因此,白天接收到的所有广播信号都是地面波。

地波传播的最大距离不仅取决于发射机的频率,还取决于发射机的功率。当地波经过地球表面时,它们也被称为地表波。

天波传播

每一个中频和高频长的无线电通信都是bob的是什么网站利用天波传播的。在这种模式下,从地球大气层上部的电离区反射的电磁波被用来将波传输到更远的距离。

这部分大气称为电离层,高度约70-400千米。如果频率在2到30兆赫兹之间,电离层会将电磁波反射回来。因此,这种传播方式也被称为短波传播。

利用天波传播进行远距离点对点通信是可能的。bob的是什么网站通过天空电波的多次反射,可以实现远距离的全球通信。bob的是什么网站

但缺点是,由于大量的波经过大量不同的路径到达接收点,接收机接收到的信号已经衰减。

空间波传播

当我们处理频率在30兆赫兹到300兆赫兹的电磁波时,空间波的传播是有用的。这里的属性对流层用于传输。

当工作在空间波传播模式时,该波直接从发射机到达接收天线,或经距地面约16公里的对流层反射后到达接收天线。因此,空间波模式由两个组成组件.i.e。直接波间接波

虽然这些组件以相同的相位在同一时间传输,但根据不同的路径长度,它们可以在接收端相互到达相位内或相位外。因此,在接收端,信号强度是直接波和间接波强度的矢量和。

的空间波传播模式用于传播非常高的频率。

短波广播使用哪一种传播方式

短波广播的频率通常为1.7 - 30兆赫。正如我们在上面看到的,在这个范围内的频率是通过天波传播模式传播的。

电磁波在不同的材料和器件中根据频率或波长产生不同的影响。因此,不同的部分电磁波谱可用于各种应用。哪一种波的传播方式引起了你的兴趣?应用哪种传播模式是很有挑战性的。

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