【電子科技大學】《通信原理》精品課 P8 - 8. 1.4.2 三種傳播模式

電波的傳播特性,主要由它的頻率值來決定 經過分析發現,它主要的模式有三種 地波 Ground wave 天波 Sky wave 視線 Line of sight 下面我們來看一看 第一種地波模式,是電磁波沿地表面彎曲傳播的方式 一兩兆及以下的電波主要按這種模式傳播 大致可以傳輸幾十公里 在開闊的地方或者海洋上可以傳得更遠 主要是用在調幅廣播、海事廣播等等上 第二種天波模式 電磁波經天空中電力層反射而折迴地面的傳播模式 所謂電力層 Atmosphere 它是大氣層中受太陽紫外線與宇宙射線照射後產生的一個粒子層 這個層大概位於地表面上空60到400公里附近 當電波向上傳送的時候 低於3兆的電波進入電力層之後 往往會被吸收掉 高於3、4兆的電波有可能穿透過去 介於3到3、4兆的電波正好是大約短波的位置 它會經電力層反射而達到幾百到一千公里遠 還可能多次反射 從電力層到地 再從地表面彈射回電力層而形成更遠距離的通信 短波主要用在長距離通信上 但是短波的頻帶非常窄 所以資源非常稀缺 大多數是用在軍事的、政治的和一些企業的應用中 也有短波廣播電臺 電力層是因太陽照射而形成的 因此它有季節性的週期變化 電力層會因季節變化而變 也會隨每一天的早中晚而變化 因此短波信道也是時變的 要用好短波通信 就要因時因地的選擇好頻率 運用短波通信的時候 要大量根據經驗、根據電波統計的參數來進行選擇 第三種是視距模式 視距模式裡電磁波像光波那樣直線傳播 從30兆往上直到光波 電磁波都主要以這種方式傳播 在這個頻率範圍內的電磁波 向上傳播時會穿透電力層而不再反射回來 在地面傳播時如果遭遇阻擋 信號會衰減的非常快 有很多種通信方式運用高於30兆的電磁波 比如電視廣播 電視廣播裡通常採用的是50到200兆赫茲 為了覆蓋的區域更大 通常都把電視信號發射器放在高高的電視塔上 電視塔高聳入儀 通常都是各個城市的地標式建築 如果要傳得更遠 你就會真切的體會到地球是圓的 信號會被地平線所阻擋 運用基本的幾何關係你可以計算 比如你把天線升高到H高度 從地表面計算 然後你要使信號不被地平線阻擋 你可以從這樣一個三角公式來算一下 大概你能傳多遠 你可以得到2分之底的平方加地球半徑的平方 等於R加H的平方 地球的半徑大約是6370公里 如果你升高50米 可以大致算出距離約為50公里 如果要更長距離的通信 你可以像這樣不斷的中繼 早期的微波中繼通信就採用這種方法 一段一段每一個中轉站都架設在高高的山上或建築屋頂 最有創意的是衛星 就像高掛在天邊的鏡子 衛星通信就是通過衛星來反射信號 第一顆衛星實實在在的就是一個無源反射器 稱為Echo-1 衛星距離地面如此遙遠 可以想象信號送上去反射回來效果是什麼樣的 所以很快改用了有源反射的方式 有源反射中衛星位於太空中 它接收從地面傳來的信號 存儲再轉發 用於通信的時候 衛星通常採用鏡子衛星或同步衛星 距離地面大約有36000公里 所以信號必須要進行中繼 不光是要進行中繼 這麼長的距離也會引入失言 你在觀看電視的時候會注意到 通過衛星轉播的記者採訪 記者的反應明顯的遲鈍 不是記者遲鈍 是因為距離實在太遙遠 光是電波跑一個來回 也要用去四分之一秒 高於30兆赫茲的電磁波 能夠穿過電力層 就能實現衛星通信 也能實現聲控通信 在地面運用中距離通常不是問題 但是常常會遇到阻擋 尤其是移動通信中 人不斷地運動 很可能隨時就走到了建築物裡 走到了阻擋物之後 所以在移動通信中 常常收到的信號 是電波經過擾射或者是反射 而達到的 這種信號多變而不穩定 並且有明顯的畸變 因此移動通信信道是非常困難的 移動通信必須要採用 許多先進複雜的技術