2022-04-06 15:54:52
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短波(HF)波段的無線電信號借助電離層的反射，可以進行數(shù)百公里至上萬公里的通信。 由于電離層本身的特殊性，正常情況下電離層對高于 40 MHz 的無線電信號的反射是很微弱的，絕大部分信號會穿透電離層進入太空。 通常情況下，40 MHz 以上的無線電信號基本上都是沿直線方式傳播，傳播的距離一般在一、二百公里以內(nèi)，也就是我們常說的“視距”傳播。
但是在電離層和大氣層(對流層)的特殊條件下，40 MHz 以上的 VHF 和 UHF 信號可以沿地球表面?zhèn)鞑サ綌?shù)百公里以外，我們通常把這種超“視距”的傳播稱為遠(yuǎn)距離傳播。有時VHF 段的無線電信號也可以通過電離層的特殊條件反射，傳播到幾千公里以外，這種傳播我們可以稱為超遠(yuǎn)距離傳播。無線電波的“視距”傳播，遠(yuǎn)距離傳播，超遠(yuǎn)距離傳播的機理是不相同的。下面講到的各種傳播都是指用通常的接收設(shè)備(普通的收音機、接收機，普通的天線)，收到遠(yuǎn)方電臺傳來的無線電信號的強度和本地電臺無線電信號的強度相差不太多的情況。
一、視距傳播
無線電波基本是沿直線方式由發(fā)射端傳播到接收端。
二、遠(yuǎn)距離傳播
40 MHz 以上的 VHF 和 UHF 無線電信號在數(shù)百公里范圍內(nèi)的傳播，主要是由地球表面附近大氣層(對流層)的特性變化造成的，主要有兩種傳播方式。
1、大氣波導(dǎo)傳播
VHF 和 UHF 段的無線電波在對流層的大氣中傳播時，當(dāng)大氣層出現(xiàn)特殊的條件時，會隨大氣層的溫度、氣壓、水份分布不同而發(fā)生折射，造成傳播途徑的彎曲和改變，從而形成傳播無線電波的良好通道，這種傳播通道通常稱為“大氣波導(dǎo)”。利用大氣波導(dǎo)可以把 VHF 和 UHF 的無線電信號傳播到幾百公里之外，而且信號也比較穩(wěn)定。一般在夏天雨后初晴的穩(wěn)定天氣，容易在大氣層里形成大氣波導(dǎo)。在沿海地區(qū)，當(dāng)陸地上干燥的熱空氣團向海上移動后，也容易產(chǎn)生大氣波導(dǎo)。大氣波導(dǎo)一般在低緯和中緯地區(qū)產(chǎn)生的比較多，尤其是沿海地區(qū)和海面上出現(xiàn)的更多。由大氣波導(dǎo)傳播的信號比由電離層反射傳播的信號穩(wěn)定，大氣波導(dǎo)往往可以連續(xù)保持幾個小時。這對我們無線電愛好者和 BCL 接收 FM 廣播和 TV 伴音是一個挑戰(zhàn)，一般情況下大氣波導(dǎo)對 UHF 段的信號好于 VHF 段的信號，所以這對偏愛玩對講機的無線電愛好者也是一個挑戰(zhàn)。
2、對流層散射傳播
在對流層沒有形成大氣波導(dǎo)的傳播條件下，在距 FM 和 TV 電臺 150-400 公里的范圍內(nèi)，也經(jīng)常能收到電臺的信號，這是由于對流層中的不均勻體引起無線波的散射造成的。對流層中的不均勻體是由空氣形成的許多旋渦狀湍流氣團，在地面發(fā)射天線輻射的電磁波照射下，每一個不均勻體就象一個無源反射天線一樣反射電磁波，把地面發(fā)射的無線電波傳播到遠(yuǎn)方。這種傳播我們把它稱做對流層散射傳播。
需要強調(diào)的是：對流層對無線電波的散射是隨時存在的，但是受氣象條件的變化影響，它的特性變化也是很大的，導(dǎo)致接收場強的變化也是很大的，從而造成遠(yuǎn)程接收的隨機性。另外，對流層散射傳播的無線電信號強度較小，往往需要用高增益的定向天線和高靈敏度的接收機才能接收。而且夏季的傳播場強要比冬季大，早晚的傳播場強比中午好。此外，對流層散射傳播的頻率在 100 MHz 以上時的效果比較好。大氣波導(dǎo)傳播和對流層傳播都與接收當(dāng)?shù)馗浇臍庀髼l件變化規(guī)律有關(guān)，這可以通過長期實踐來摸索接收季節(jié)和接收時間的規(guī)律。
三、超遠(yuǎn)距離傳播
無線電愛好者都知道，在距地球表面 60-1000 公里的高空，存在的大氣層叫電離層，而且電離層也有分層結(jié)構(gòu)，各層的高度和電子密度狀態(tài)也不同。國際上常常這樣劃分：距地球表面 55-85 公里叫做 D 層，85-150 公里叫 E 層，150-200公里叫 F1 層，200公里以上叫 F2 層。由于電離層的電子密度特別大，所以能反射無線電波，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線電通信，但電離層在正常情況下只能反射 40 MHz 以下的無線電波，高于 40 MHz 的無線電波會穿透電離層射向太空。
但是，但當(dāng)電離層的電子密度異常時，會出現(xiàn)電子密度很高的特殊區(qū)域，電離層的這些特殊區(qū)域會反射頻率高于 40 MHz 的無線電波，而且是密度越高，反射的頻率也越高，最高時可以反射 150 MHz 的無線電波，這就是 FM 電臺和 VHF 的超遠(yuǎn)距離傳播機理。當(dāng)電離層的電子密度異常區(qū)出現(xiàn)在 F2 層時，其反射頻率可達 60MHz，傳播距離可達 2500-5000 公里，這種情況在太陽活動的高峰年份或電離層受到擾動時容易出現(xiàn)，另外，在冬季的白天也經(jīng)常出現(xiàn)。
當(dāng)電離層的電子密度異常區(qū)出現(xiàn)在 E 層時，其電子密度可以比周圍正常 E 層的電子密度大幾十倍到幾百倍，此時可反射 100 MHz-150 MHz 的頻率，傳播距離可達到 1000-2500 公里。E 層異常區(qū)傳播的信號場強比較高，接收時比較容易，有時用普通收音機和對講機就可以收到遠(yuǎn)方的 FM 臺和對講機的信號。E 層異常區(qū)的出現(xiàn)也是具有隨機性，一般在中緯度地區(qū)的夏季白天有 50%一70% 的時間出現(xiàn)，赤道地區(qū)幾乎白天都存在。