浅谈电离层对短波的影响
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原则 ：
到达，一条的到达仰角较高 ，在空 中经历的路 ４ ． １短波天波通信 频率需低 于最高可 用频率 程较长 Ｉ另一条的到达仰角稍低 经历的路程
１电离层与短 波传播基 本理论
１ ． １短 波 广播
稍短 。前者称 为高波 ，后者称为低 波。射线 ４
当 通 信 距 离 是 固 定 时 ， 最 高 可 用 频 率 指
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
浅谈 电离层对短波的影响
文／ 陶艳清
略折射 穿透 电离层 仰角稍低的射线则如图 １ － ９ ４短波天波通信的频率选择与预测
本文 通 过对 电 离层 与短 波传 播 的基本 理论 以及 无 线 电短 波段 在 电 离层 的传 播路 径 ，简单 分析 了电 离层对 短 波传 播 的影 响 。 反 射 回到地 面，称 为天 波。 到达地 面 的距离
低时 。 射线 到达地面的距离又 渐渐 增大 如射 线５ —９ 。由图可见，仰角降低 的同时电波反
射点也变低 。射线 ４的仰角是个 临界点，在 ４ 【 关键词】 电离层 短波通信 广播
点 以外 区域 中的 任 何 一 点 可 以看 到 有 两 条 射 线
重要 的。通常情况下 ，频率的选择应遵循如下
只 有 这 样 才 能 确 保 最 终 的 通 信 效 果 和 收 听 效
果。
电波进行折射 、反射和散射 ，导致无线 电波被
部 分 吸 收 或 者 是 出现 极 化 面 的旋 转 。太 阳辐 射
电离层 时 由 Ｄ ． Ｅ区 引起 的吸收 损耗 。这 种 耗
损 的特 点是： （ １ ）中午时刻 ， Ｄ区电子浓度大 ， 衰减程度高 ，信号差；傍晚时刻 Ｄ区不存在 ， 衰减程度低 ，信 号好 ，但 同时干扰信 号强烈造 成 夜间通信 状况仍 然不好 。 （ ２ ）衰 减常数 口
是高低波重合的特殊情形，在地面上 ４ 点附近
能量集中 ， 称为前沿聚焦 从 ４ 到发射点之间 ，
天波不能到达 ，而靠近发射点处有沿地面传来
的就是能够被 电离层反射回来的最高频率 。通
信频率必须低于最高可用频率，这样才能够减
少电波穿出电离层问题的发生。最高可用频率 与电离层电子密度成正比，电离层 电子密度 越 大，最高可用频率也就越大 。 ４ ． ２短 波天波通信频率需 高于的最低可用频率
短 波 通 信 进 行 中 ， 电 离 层 对 电 波 的 吸 收
短波广 播指的是载波频率在 ３ － ２到 ２ ６ ． １兆
赫兹频段 （ Ｈｉ Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ）间的 广播 。 以往 的 短 波 广 播 多采 用 调 幅制 ，此 频 段 能够 较 稳地 实 现
的地波。天波和地波都不能到达的范围称 为静 区。Ｅ层 一 次反 射 的最大 传播 距离 约 为 ２ ０ ０ ０
的 通 用 调 制 方 式： 短 波 信 号 带 宽 幅 度 为 ５ ０ ＨＺ～ ９ ｋ Ｈｚ ；短波广播的 电平随信号强度 的 变化而变化；广播信号一般汇聚在特定的广播 专 用频 段 内，在此频段 内可能会出现少量的非
法 电 台 的数 字 信 号 。
１ ．２ 电 离 层
无线电波短 波在 电离层 中的传播路径
由空间传输损 、额外损耗 。
电离层 吸收损 耗是 造成 天波传 输损 耗 中
的第 二 大 因素 ，就 短 波 来 讲 ， 指 的是 电波 穿 过
工作 频率 一般 情况 下指 的是最 低可 用频 率与最佳工作频率之间的频段 。通过上面我们 可 以了解到，工作频率不是一直固定不变的 ， 而是随着时间的变化而改变的 ，然而 电台的工 作不能随着频率的变化而变化 ，所 以只能根据 实际 电台的工作情况适时的改变工作频率，也
公里，频率不能高于 Ｅ层 的 ２ ０ ０ ０ 公里 ＭＵ Ｆ 。
Ｆ 层 一次反射 的最大传播距离约为 ４ ０ ０ ０ 公里， 频 率不 能高于 Ｆ层的 ４ ０ ０ ０公里 ＭＵ Ｆ
在大气 的电离层 中的发射 ，并且波衰减速度很 快，所 以天波传播成为 了短波广播 的主要形式 。 短 波 广 播 信 号 的 特 点 很 多 ，如 Ａ３ Ｅ是
先随仰角 的变小而渐渐与发射点靠近 ，如射线
Байду номын сангаас
由于 电离层 是 由太 阳辐 射构 成， 因此 电 离层 的高度 以及密度是随着太阳 的照射而变化 的， 因此通过天波传播 的短波信道及其不稳定 ，
由此 可 见 短 波 天 波 通 信 工 作 频 率 的 选 择 是 极 为
１ ． ３ 。到达距离最近 的是射线 ４ 。当仰角继续 降
低３ － ４ Ｍｈ ｚ 。 当频 率 为 １ ． ４ Ｍｈ ｚ时 ，周 围 的 电波
会与 电离层 中的自由电子 的振动产生谐振 ，并
３ 电离层对短波的影响
电离层 是一种 有耗 媒质 ，它会 随 时空变
为 四种 ：地面反射损耗 电离层吸 收损耗 、自
导致谐振被大量吸收 。所 以天波通信时工作频 率必须大于 ２ Ｍｈ ｚ 。
短 波 广 播 信 号 的 主 要 发 射 类 别 ，ＡＭ 是 它
受频率影 响，且成反 比，频率越低 ，电离层 吸 收电波越 大。一 旦频率低到无法实现对通信所
必 须的信 噪比程度时 ，通信质量会变 差甚至通
信 中 断 。研 究表 明 ，不 同距 离 、不 同 时段 的 最 低 可 用 频 率 应 当低 于 最 佳 工 作 频 率 ，一 般 应 当
电离层一般就 是指离 地面 ６ Ｏ千 米 以 上 的
． ３一天之 内适 当改变工作 频率 化发生耗损 ，而影响耗损 的因素很 多，主要 分 ４
高 空的一个大气 区域 ，这个 区域的大气层 都处 于部分 电离或完全 电离的状态 ，在 这部分 区域
里 有 着 非 常 丰 富 的 自 由 电子 和 离子 ，这 些 电子 与 离 子 影 响 着 无 线 电波 的传 播 速 度 ， 并对 无 线
到达，一条的到达仰角较高 ，在空 中经历的路 ４ ． １短波天波通信 频率需低 于最高可 用频率 程较长 Ｉ另一条的到达仰角稍低 经历的路程
１电离层与短 波传播基 本理论
１ ． １短 波 广播
稍短 。前者称 为高波 ，后者称为低 波。射线 ４
当 通 信 距 离 是 固 定 时 ， 最 高 可 用 频 率 指
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
浅谈 电离层对短波的影响
文／ 陶艳清
略折射 穿透 电离层 仰角稍低的射线则如图 １ － ９ ４短波天波通信的频率选择与预测
本文 通 过对 电 离层 与短 波传 播 的基本 理论 以及 无 线 电短 波段 在 电 离层 的传 播路 径 ，简单 分析 了电 离层对 短 波传 播 的影 响 。 反 射 回到地 面，称 为天 波。 到达地 面 的距离
低时 。 射线 到达地面的距离又 渐渐 增大 如射 线５ —９ 。由图可见，仰角降低 的同时电波反
射点也变低 。射线 ４的仰角是个 临界点，在 ４ 【 关键词】 电离层 短波通信 广播
点 以外 区域 中的 任 何 一 点 可 以看 到 有 两 条 射 线
重要 的。通常情况下 ，频率的选择应遵循如下
只 有 这 样 才 能 确 保 最 终 的 通 信 效 果 和 收 听 效
果。
电波进行折射 、反射和散射 ，导致无线 电波被
部 分 吸 收 或 者 是 出现 极 化 面 的旋 转 。太 阳辐 射
电离层 时 由 Ｄ ． Ｅ区 引起 的吸收 损耗 。这 种 耗
损 的特 点是： （ １ ）中午时刻 ， Ｄ区电子浓度大 ， 衰减程度高 ，信号差；傍晚时刻 Ｄ区不存在 ， 衰减程度低 ，信 号好 ，但 同时干扰信 号强烈造 成 夜间通信 状况仍 然不好 。 （ ２ ）衰 减常数 口
是高低波重合的特殊情形，在地面上 ４ 点附近
能量集中 ， 称为前沿聚焦 从 ４ 到发射点之间 ，
天波不能到达 ，而靠近发射点处有沿地面传来
的就是能够被 电离层反射回来的最高频率 。通
信频率必须低于最高可用频率，这样才能够减
少电波穿出电离层问题的发生。最高可用频率 与电离层电子密度成正比，电离层 电子密度 越 大，最高可用频率也就越大 。 ４ ． ２短 波天波通信频率需 高于的最低可用频率
短 波 通 信 进 行 中 ， 电 离 层 对 电 波 的 吸 收
短波广 播指的是载波频率在 ３ － ２到 ２ ６ ． １兆
赫兹频段 （ Ｈｉ Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ）间的 广播 。 以往 的 短 波 广 播 多采 用 调 幅制 ，此 频 段 能够 较 稳地 实 现
的地波。天波和地波都不能到达的范围称 为静 区。Ｅ层 一 次反 射 的最大 传播 距离 约 为 ２ ０ ０ ０
的 通 用 调 制 方 式： 短 波 信 号 带 宽 幅 度 为 ５ ０ ＨＺ～ ９ ｋ Ｈｚ ；短波广播的 电平随信号强度 的 变化而变化；广播信号一般汇聚在特定的广播 专 用频 段 内，在此频段 内可能会出现少量的非
法 电 台 的数 字 信 号 。
１ ．２ 电 离 层
无线电波短 波在 电离层 中的传播路径
由空间传输损 、额外损耗 。
电离层 吸收损 耗是 造成 天波传 输损 耗 中
的第 二 大 因素 ，就 短 波 来 讲 ， 指 的是 电波 穿 过
工作 频率 一般 情况 下指 的是最 低可 用频 率与最佳工作频率之间的频段 。通过上面我们 可 以了解到，工作频率不是一直固定不变的 ， 而是随着时间的变化而改变的 ，然而 电台的工 作不能随着频率的变化而变化 ，所 以只能根据 实际 电台的工作情况适时的改变工作频率，也
公里，频率不能高于 Ｅ层 的 ２ ０ ０ ０ 公里 ＭＵ Ｆ 。
Ｆ 层 一次反射 的最大传播距离约为 ４ ０ ０ ０ 公里， 频 率不 能高于 Ｆ层的 ４ ０ ０ ０公里 ＭＵ Ｆ
在大气 的电离层 中的发射 ，并且波衰减速度很 快，所 以天波传播成为 了短波广播 的主要形式 。 短 波 广 播 信 号 的 特 点 很 多 ，如 Ａ３ Ｅ是
先随仰角 的变小而渐渐与发射点靠近 ，如射线
Байду номын сангаас
由于 电离层 是 由太 阳辐 射构 成， 因此 电 离层 的高度 以及密度是随着太阳 的照射而变化 的， 因此通过天波传播 的短波信道及其不稳定 ，
由此 可 见 短 波 天 波 通 信 工 作 频 率 的 选 择 是 极 为
１ ． ３ 。到达距离最近 的是射线 ４ 。当仰角继续 降
低３ － ４ Ｍｈ ｚ 。 当频 率 为 １ ． ４ Ｍｈ ｚ时 ，周 围 的 电波
会与 电离层 中的自由电子 的振动产生谐振 ，并
３ 电离层对短波的影响
电离层 是一种 有耗 媒质 ，它会 随 时空变
为 四种 ：地面反射损耗 电离层吸 收损耗 、自
导致谐振被大量吸收 。所 以天波通信时工作频 率必须大于 ２ Ｍｈ ｚ 。
短 波 广 播 信 号 的 主 要 发 射 类 别 ，ＡＭ 是 它
受频率影 响，且成反 比，频率越低 ，电离层 吸 收电波越 大。一 旦频率低到无法实现对通信所
必 须的信 噪比程度时 ，通信质量会变 差甚至通
信 中 断 。研 究表 明 ，不 同距 离 、不 同 时段 的 最 低 可 用 频 率 应 当低 于 最 佳 工 作 频 率 ，一 般 应 当
电离层一般就 是指离 地面 ６ Ｏ千 米 以 上 的
． ３一天之 内适 当改变工作 频率 化发生耗损 ，而影响耗损 的因素很 多，主要 分 ４
高 空的一个大气 区域 ，这个 区域的大气层 都处 于部分 电离或完全 电离的状态 ，在 这部分 区域
里 有 着 非 常 丰 富 的 自 由 电子 和 离子 ，这 些 电子 与 离 子 影 响 着 无 线 电波 的传 播 速 度 ， 并对 无 线