电波环境基础知识

和生物圈的生态环境。
日地关系的本质就是反映日地空间能量及扰动对人 类活动的影响，具体表现为“空间天气和气候”的变化。
有人形象地说，“太阳打喷嚏，地球会感冒”。
太阳风暴对电波环境的影响
太阳风暴
X射线、紫外线、 厘米波、强光 8.3分钟到地球
宇宙线粒子 15分钟--几 小时到地球
太阳风高能粒 子20--60小时 到地球
图1.1
日地系统示意图
.太阳
从天体物理的观点，太阳是一颗中等质量和亮度的恒
星，是银河系中一千多亿颗恒星之一。太阳及其九大行星 所构成的太阳系空间（直径约120亿千米），还不到银河 系的一亿分之一。太阳以其巨大的引力、电磁辐射和粒子 辐射三种形式的能量，支配着太阳系内行星的运动，为各 行星和星际空间的生命和自然现象提供能源和施加影响。 日地空间特性取决于太阳的能量辐射和各层区的各种动力 学过程。
电波环境
5．电离层
电离层是指60km至1000km以上的高层大气，
在太阳辐射的影响下，大气物质发生电离。这区 域的电离状态显著影响雷达无线电波的传播。 电离层位于区域的大致划分为D、E、F区，它 们均有明显的日、季、年和太阳活动周期的规则
变化和由太阳辐射突变引发的随机的不规则变化。
电波环境
6．磁层 磁层是指在背景太阳风和基本地球磁场（即位于地 心的磁偶极子场）相互作用下，形成的一个太阳风被排 斥而地球磁场被太阳风压迫变成类似彗星头尾一样的空 穴，在此空穴内地球磁场起着主要控制作用的层区. 磁层内充满着稀薄的等离子体，主要是质子、电子 以及少量的氦和中性氢粒子。磁压比气压大得多。等离 子体运动完全受磁场支配。正常的磁层对雷达无线电波 传播影响不大，但是太阳爆发时，在扰动的太阳风暴作 用下，磁层内磁场发生爆变形成磁暴，并作用于电离层 引发电离层暴，对雷达无线电波传播会产生很大影响。
一.电波环境概述
对雷达、通信而言，最感兴趣的电波传播环境主要是离地面几千km 高度（或者高至同步卫星轨道）以下的近地空间。但是研究和了解近地 空间特性必须涉及日地空间环境的整体联系。日地空间是受太阳支配的， 它包括了从太阳至地球的广大空域。
磁层顶 高能粒子 太阳 太阳风 磁鞘 激波
地球
行星际空 间
整个地球高层大气可分为若干层，但根据大气不同的物 理特征，可有完全不同的分法。 第一种按大气热状态来划分：对流层、平流层、中层、 热层和外层（或逃逸层）。 第二种按大气成份来划分：均匀层和不均匀层。 第三种是按大气电离状态来划分：非电离层和电离层 （电离层又分D、E、F层）。 第四种是按特殊化学成份来划分：例如臭氧层等。
日照面电离 层突然骚扰
磁暴、电离层暴、 极光、极盖吸收
短波段突然中断， 目前尚不能预测， 短波系统无法工作 而失效
短波段可用频段窄，工作频率低，噪 声大，电离层吸收大，目前可预报。 短波系统工作困难甚至中断而失效
近地空间
电波环境划分
电波环境是指人类活动中使用无线电波传输信息的空、地 域，它包括了从地（海）下--地（海）面--低层大气（离 地面20多公里以下空间）--中层大气（20-60公里）--电离 层（60--1000公里） --深空间（1000公里以上-- 宇宙空 间），也就是说包括了整个人类赖以生存的环境。
2．对流层 对流层是最贴近地面的一层大气。由于地面吸 收太阳能量，将光能转化为热能，再从地面向大 气低层传输就发生了强烈的对流。 这是该层大气的主要特征。对流层顶部在极区 为9km，赤道可达17km。这区域大气折射率严重影 响雷达无线电波传播。
电波环境
3．平流层 对流层顶部到平流层顶（在50km左右）这一段空 间为平流层，这里大气中水蒸汽含量很少，尘埃也很 少，十分透明，大气垂直对流不强，多为平流运动， 而且这种运动尺度也很大。该层的风场结构对以平流 层为平台的雷达系统定点稳定性影响较大。一般地说 这一段空间的大气对雷达无线电波传播影响不大。 4．中层 中层大气边界是由平流层顶到85km左右。在此层 区域大气物质进行着强的光化反应，以中性分子为主。 一般地说中层对无线电波传播影响不大，但它是VLF 波导传播的上边界。此外，该层的风场结构较复杂。
.日地关系
自人造地球卫星的应用，人类进入空间时代50多年 来的研究和实践表明，由太阳扰动引发的“空间天气和 气候”问题，有可能给空间和地面的技术系统，包括雷 达、通信、导航系统，带来严重的威胁，甚至造成巨大 影响和损失。太阳能量的输出和扰动变化对地球大气微 量气体与气候过程有强大影响，从而可能影响地面气候
电波环境
按高度垂直分布与无线电波传播特性有显著影响的区域分法： 地（海）面以上是对流层、平流层、中层、电离层（直到深空间） 包括地面直到1000公里以上的整个空间，如图下所示：
地面上空大气层概况
电波环境----
电波环境
1．地（海）面
地面、海面以及地（海）交界的环境特征的地 球表面的不均匀性和电气特性不均匀性、地形地 貌都严重影响雷达无线电波传播。