卫星天线校准程序( 七 ) _天线「问人人知识网」

波的色散是指波的相速与频率有关在有耗媒质中的电磁波,相速与频率有关,所以
其中传播的电磁波必然要发生色散由于
ε β
ω1
p==v,波的相速度只取决于媒质的参
数ε和 ,因此对于理想媒质波的相速与频率无关对于非理想媒质,介电常数ε是频率ω
的函数,β为ω的复杂函数,在这种情况下相速pv与频率有关如良导体中的相速为
σ
ω
β
ω2
p==v引起波的色散的原因是多方面的,这里讨论的是由于媒质的色散引起波
的色散要了解更详细的介绍请读者自行查阅有关参考书
当包含不同频率的信号加到电磁波载体上时,如果信号所包含的各频率分量相速不等,
那么信号传播一段距离后,信号各分量合成的波形将与起始时的波形不同,引起信号的波
形失真,称这种失真为色散失真图5-4-7表示矩形脉冲波(可利用傅里叶展开将其表示为
无数不同频率正弦波的叠加)经过光纤长距离传输后因色散而畸变为钟形波(各种不同频率
正弦波叠加后不再是矩形脉冲波)光脉冲变宽后有可能使接收端的前后两个脉冲无法分辨
场强表达式以)cos(^
0kztEx =ωE形式表示的平面波是在时间,空间上无限延伸的单
一频率的电磁波,称之为单色波,一个单一
频率的正弦电磁波不能传播信号,并且理想
的单频正弦电磁波实际上是不存在的,信号
加到电磁波上就不再是单色波实际工程中
的电磁波在时间和空间上是有限的,它由不
同频率的正弦波(谐波)叠加而成,称为非单
色波,是以某种频率0ω为载波频率的有狭
窄频带ω 的波,称为波包,如图5-4-8所
示,这是按正弦变化的调制波,虚线为信号的包络,此包络移动的相速度称为群速,用gv表
示,从图可以看出gv与相速度pv是不一样的概念pv是信号等相位面的速度,而gv是包
络波等相位点推进的速度由于群速是波的包络上一个点的传播速度,对于频谱很宽的信
号,其包络在传播过程中发生畸变,即包络形状将随波的传播而变化,此时群速已无意义,
所以群速只对窄频带信号有意义
对于窄频带信号(ωω <<)群速的表达式为
β
ω
d
d
g=v (5-4-9)
图5-4-7 矩形脉冲波经过光纤传输后变成钟形波
图5-4-8 相速与群速
O
vp(波的运动) vg(包络运动)
- 6 - 电磁场与微波技术
而相速
β
ω
=pv,相速与群速之间的大小关系由相速随频率的变化关系决定可以证明,当
相速不随频率变化时,即0
d
dp=
ω
v
,则pgvv=,群速等于相速,此时的媒质为非色散媒质;
当0
d
dp<
ω
v