空间波传播

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简介

空间波传播通常发生在特定的无线电波从地球上的发射天线传播到空间，以到达接收天线时。

这类波被称为对流层传播，因为它们通常从地球表面到对流层传播。它通常被称为直线传播。这是因为信号以直线方式从接收器发送到发射器。

空间波传播及其组成部分

空间波传播发生在地球大气层中的对流层，即大气层中20公里以内。空间波是可以直接或反射后在对流层中传播的无线电波。空间波传播通常依赖于三个组成部分（Chen 等，2019）。

它们分别是直射波、地波反射波、对流层波

图 1：空间波传播

• 直射波：这些波直接从发射天线传输到接收天线。
• 地波反射波：这些无线电波在从地面反射后到达接收天线。
• 对流层波：这些波在从对流层反射后到达接收天线。

空间波传播：应用

空间波传播非常重要，因为它被用于通信系统中。它用于卫星通信和视距通信之间的线路。雷达通信、微波链路和 s 波被用于许多技术目的。

微波用途

在微波中，这些波通常用于各种各样的技术应用中，包括 GPS 导航、手机服务、卫星通信和无线电通信。正如 Wong 等人（2020）所指出的，微波还具有非常高的波长，这进一步增强了穿透材料的能力。这些特性使它们成为通信的必备要素，因为它们能够穿过不同的物体。

电磁波及其用途

电磁波的波长通常比微波短。它们没有能力进入物体内部。这些波限制在直线通信范围内。这些波通常比微波传输更多信息（Raza & Salam，2020）。在气象学和天文学领域，这些波对于收集有关被阳光和云层遮挡的遥远事件或物体的日期非常有用。

图 2：电磁波在自由空间中的传播

空间波传播：局限性

地球的曲率会影响空间波。波的传播发生在一条直线上，该直线由接收天线和发射天线之间的距离定义。这也被称为通信范围。

空间波传播的发生

空间波传播发生在无线电波从发射天线传播到接收天线时。正如 Carcione 等人（2019）所指出的，空间波传播在物理学领域非常重要。这些波在现代技术中有多种用途。各种空间波通常用于不同的机制，例如微波、电视广播、卫星通信等等。

空间波：特征

空间波通常用于 30 MHz - 300 MHz 范围的高频段、微波和超高频段。这是因为在高频下，地波传播和天波传播都会失效。

在此频率下使用的天线较小，并且必须放置在地面以上多个波长的高度。这些波通常具有视距特性，地球的曲率会阻挡这些波。正如 Bennewitz 等人（2018）所指出的，这是因为如果有人想跨越地平线接收信号，那么他们必须确保接收天线有足够的高度来突破视距波。

因此，空间波的传播局限于位置直线。它被识别为接收天线和发射天线之间的特定距离，并且它进一步使它们能够相互看到。正如 Salam（2019）所指出的，空间波传播表示到达对流层 20 公里范围内的无线电波，包括反射波和直射波。这些波通常沿直线传播，覆盖可能的最小距离。它进一步表明，当波在某一点传播时，可以通过肉眼看到。

结论

空间波传播表示无线电波在地球的对流层中的扩展。这些波本质上既有反射波也有直射波。直射波是指从源天线直接到达接收天线而没有任何障碍或中断的波。反射波通常在建筑物或地面上反射后到达目的地，最终到达接收天线。它们在现代技术及其不同用途方面非常重要。

常见问题

Q1. 空间波传播是什么意思？

空间波传播表示出现在对流层顶 20 公里范围内的大气中的无线电波。它包括两种类型的直射波，即直射波和反射波。这些特定的波也称为对流层传播。这是因为它们能够从地球表面传播到对流层表面。

Q2. 波在自由空间和地球上是如何传播的？

主要有两种传播方式，即天波和地波，在自由空间中，传播发生在视距波和直线中

Q3. 传播模型的重要性是什么？

传播模型允许预测无线电信号的衰减和传播，因为信号会穿过环境。可以使用传播模型的特定函数来模拟不同的模式。

Q4. s 波的重要性是什么？

s 波在各种技术方面非常必要。卫星和现代机器在很大程度上受到这些波的影响。这些波在通信模式中也至关重要。

参考文献

期刊

Bennewitz，JW，Bigler，BR，Hargus，WA，Danczyk，SA 和 Smith，RD（2018）。使用直接高速成像表征旋转爆震火箭发动机中爆震波的传播。在 2018 年联合推进会议（第 4688 页）。检索自：https://www.researchgate.net/profile/John-Bennewitz/publication/326262785_Characterization_of_Detonation_Wave_Propagation_in_a_Rotating_Detonation_Rocket_Engine_using_Direct_High-Speed_Imaging/links/5b4a5af60f7e9b4637d9eee4/Characterization-of-Detonation-Wave-Propagation-in-a-Rotating-Detonation-Rocket-Engine-using-Direct-High-Speed-Imaging.pdf

Carcione，JM，Cavallini，F，Wang，E，Ba，J 和 Fu，LY（2019）。线性热孔隙弹性介质中波传播的物理学和模拟。地球物理研究杂志：固体地球，124（8），8147-8166。检索自：https://scholar.google.com

Chen，Y，Li，X，Nassar，H，Norris，AN，Daraio，C 和 Huang，G（2019）。具有时空调制谐振器的基于连续体的超材料中的非互易波传播。物理评论应用，11（6），064052。检索自：https://par.nsf.gov/servlets/purl/10106444

Raza，U 和 Salam，A（2020）。下水道和雨水溢流监测中的无线地下通信：穿过土壤和沥青介质的无线电波。信息，11（2），98。检索自：https://eprints.lancs.ac.uk/id/eprint/129586/1/Review_Streltsov_final_.pdf

Salam，A（2019）。用于数字农业的地下无线电波传播预测模型。信息，10（4），147。检索自：https://www.mdpi.com/2078-2489/10/4/147/htm

Wong, K. K.，Tong, K. F.，Chu, Z. & Zhang, Y. (2020)。智能无线电环境愿景：表面波通信高速公路。IEEE Wireless Communications，28(1)，112-119。检索自 https://arxiv.org/pdf/2005.14082

网站

Electronicsdesk (2022)。关于无线电波传播。检索自：https://electronicsdesk.com/radio-wave-propagation.html [检索日期：2022年6月17日]