2022-04-06 15:54:52
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短波(HF)波段的無(wú)線(xiàn)電信號借助電離層的反射，可以進(jìn)行數百公里至上萬(wàn)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(wú)線(xiàn)電信號的反射是很微弱的，絕大部分信號會(huì )穿透電離層進(jìn)入太空。 通常情況下，40 MHz 以上的無(wú)線(xiàn)電信號基本上都是沿直線(xiàn)方式傳播，傳播的距離一般在一、二百公里以?xún)?，也就是我們常說(shuō)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傳播到數百公里以外，我們通常把這種超“視距”的傳播稱(chēng)為遠距離傳播。有時(shí)VHF 段的無(wú)線(xiàn)電信號也可以通過(guò)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(chēng)為超遠距離傳播。無(wú)線(xiàn)電波的“視距”傳播，遠距離傳播，超遠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備(普通的收音機、接收機，普通的天線(xiàn))，收到遠方電臺傳來(lái)的無(wú)線(xiàn)電信號的強度和本地電臺無(wú)線(xiàn)電信號的強度相差不太多的情況。
一、視距傳播
無(wú)線(xiàn)電波基本是沿直線(xiàn)方式由發(fā)射端傳播到接收端。
二、遠距離傳播
40 MHz 以上的 VHF 和 UHF 無(wú)線(xiàn)電信號在數百公里范圍內的傳播，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、大氣波導傳播
VHF 和 UHF 段的無(wú)線(xiàn)電波在對流層的大氣中傳播時(shí)，當大氣層出現特殊的條件時(shí)，會(huì )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(wú)線(xiàn)電波的良好通道，這種傳播通道通常稱(chēng)為“大氣波導”。利用大氣波導可以把 VHF 和 UHF 的無(wú)線(xiàn)電信號傳播到幾百公里之外，而且信號也比較穩定。一般在夏天雨后初晴的穩定天氣，容易在大氣層里形成大氣波導。在沿海地區，當陸地上干燥的熱空氣團向海上移動(dòng)后，也容易產(chǎn)生大氣波導。大氣波導一般在低緯和中緯地區產(chǎn)生的比較多，尤其是沿海地區和海面上出現的更多。由大氣波導傳播的信號比由電離層反射傳播的信號穩定，大氣波導往往可以連續保持幾個(gè)小時(shí)。這對我們無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者和 BCL 接收 FM 廣播和 TV 伴音是一個(gè)挑戰，一般情況下大氣波導對 UHF 段的信號好于 VHF 段的信號，所以這對偏愛(ài)玩對講機的無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者也是一個(gè)挑戰。
2、對流層散射傳播
在對流層沒(méi)有形成大氣波導的傳播條件下，在距 FM 和 TV 電臺 150-400 公里的范圍內，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(wú)線(xiàn)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(xiàn)輻射的電磁波照射下，每一個(gè)不均勻體就象一個(gè)無(wú)源反射天線(xiàn)一樣反射電磁波，把地面發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波傳播到遠方。這種傳播我們把它稱(chēng)做對流層散射傳播。
需要強調的是：對流層對無(wú)線(xiàn)電波的散射是隨時(shí)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，導致接收場(chǎng)強的變化也是很大的，從而造成遠程接收的隨機性。另外，對流層散射傳播的無(wú)線(xiàn)電信號強度較小，往往需要用高增益的定向天線(xiàn)和高靈敏度的接收機才能接收。而且夏季的傳播場(chǎng)強要比冬季大，早晚的傳播場(chǎng)強比中午好。此外，對流層散射傳播的頻率在 100 MHz 以上時(shí)的效果比較好。大氣波導傳播和對流層傳播都與接收當地附近的氣象條件變化規律有關(guān)，這可以通過(guò)長(cháng)期實(shí)踐來(lái)摸索接收季節和接收時(shí)間的規律。
三、超遠距離傳播
無(wú)線(xiàn)電愛(ài)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構，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(wú)線(xiàn)電波，從而實(shí)現遠距離無(wú)線(xiàn)電通信，但電離層在正常情況下只能反射 40 MHz 以下的無(wú)線(xiàn)電波，高于 40 MHz 的無(wú)線(xiàn)電波會(huì )穿透電離層射向太空。
但是，但當電離層的電子密度異常時(shí)，會(huì )出現電子密度很高的特殊區域，電離層的這些特殊區域會(huì )反射頻率高于 40 MHz 的無(wú)線(xiàn)電波，而且是密度越高，反射的頻率也越高，最高時(shí)可以反射 150 MHz 的無(wú)線(xiàn)電波，這就是 FM 電臺和 VHF 的超遠距離傳播機理。當電離層的電子密度異常區出現在 F2 層時(shí)，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(yáng)活動(dòng)的高峰年份或電離層受到擾動(dòng)時(shí)容易出現，另外，在冬季的白天也經(jīng)常出現。
當電離層的電子密度異常區出現在 E 層時(shí)，其電子密度可以比周?chē)?E 層的電子密度大幾十倍到幾百倍，此時(shí)可反射 100 MHz-150 MHz 的頻率，傳播距離可達到 1000-2500 公里。E 層異常區傳播的信號場(chǎng)強比較高，接收時(shí)比較容易，有時(shí)用普通收音機和對講機就可以收到遠方的 FM 臺和對講機的信號。E 層異常區的出現也是具有隨機性，一般在中緯度地區的夏季白天有 50%一70% 的時(shí)間出現，赤道地區幾乎白天都存在。