2022-04-06 15:54:52
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短波(HF)波段的無(wú)線電信號(hào)借助電離層的反射，可以進(jìn)行數(shù)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(duì)高于 40 MHz 的無(wú)線電信號(hào)的反射是很微弱的，絕大部分信號(hào)會(huì)穿透電離層進(jìn)入太空。 通常情況下，40 MHz 以上的無(wú)線電信號(hào)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(shuō)的“視距”傳播。
但是在電離層和大氣層(對(duì)流層)的特殊條件下，40 MHz 以上的 VHF 和 UHF 信號(hào)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(shí)VHF 段的無(wú)線電信號(hào)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為超遠(yuǎn)距離傳播。無(wú)線電波的“視距”傳播，遠(yuǎn)距離傳播，超遠(yuǎn)距離傳播的機(jī)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(jī)、接收機(jī)，普通的天線)，收到遠(yuǎn)方電臺(tái)傳來(lái)的無(wú)線電信號(hào)的強(qiáng)度和本地電臺(tái)無(wú)線電信號(hào)的強(qiáng)度相差不太多的情況。
一、視距傳播
無(wú)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(wú)線電信號(hào)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(duì)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(wú)線電波在對(duì)流層的大氣中傳播時(shí)，當(dāng)大氣層出現(xiàn)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(wú)線電信號(hào)傳播到幾百公里之外，而且信號(hào)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(tuán)向海上移動(dòng)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(hào)比由電離層反射傳播的信號(hào)穩(wěn)定，大氣波導(dǎo)往往可以連續(xù)保持幾個(gè)小時(shí)。這對(duì)我們無(wú)線電愛好者和 BCL 接收 FM 廣播和 TV 伴音是一個(gè)挑戰(zhàn)，一般情況下大氣波導(dǎo)對(duì) UHF 段的信號(hào)好于 VHF 段的信號(hào)，所以這對(duì)偏愛玩對(duì)講機(jī)的無(wú)線電愛好者也是一個(gè)挑戰(zhàn)。
2、對(duì)流層散射傳播
在對(duì)流層沒有形成大氣波導(dǎo)的傳播條件下，在距 FM 和 TV 電臺(tái) 150-400 公里的范圍內(nèi)，也經(jīng)常能收到電臺(tái)的信號(hào)，這是由于對(duì)流層中的不均勻體引起無(wú)線波的散射造成的。對(duì)流層中的不均勻體是由空氣形成的許多旋渦狀湍流氣團(tuán)，在地面發(fā)射天線輻射的電磁波照射下，每一個(gè)不均勻體就象一個(gè)無(wú)源反射天線一樣反射電磁波，把地面發(fā)射的無(wú)線電波傳播到遠(yuǎn)方。這種傳播我們把它稱做對(duì)流層散射傳播。
需要強(qiáng)調(diào)的是：對(duì)流層對(duì)無(wú)線電波的散射是隨時(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(dǎo)致接收?qǐng)鰪?qiáng)的變化也是很大的，從而造成遠(yuǎn)程接收的隨機(jī)性。另外，對(duì)流層散射傳播的無(wú)線電信號(hào)強(qiáng)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(jī)才能接收。而且夏季的傳播場(chǎng)強(qiáng)要比冬季大，早晚的傳播場(chǎng)強(qiáng)比中午好。此外，對(duì)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(dǎo)傳播和對(duì)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(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐來(lái)摸索接收季節(jié)和接收時(shí)間的規(guī)律。
三、超遠(yuǎn)距離傳播
無(wú)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(guó)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)線電波，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線電通信，但電離層在正常情況下只能反射 40 MHz 以下的無(wú)線電波，高于 40 MHz 的無(wú)線電波會(huì)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(shí)，會(huì)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(huì)反射頻率高于 40 MHz 的無(wú)線電波，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)線電波，這就是 FM 電臺(tái)和 VHF 的超遠(yuǎn)距離傳播機(jī)理。當(dāng)電離層的電子密度異常區(qū)出現(xiàn)在 F2 層時(shí)，其反射頻率可達(dá) 60MHz，傳播距離可達(dá) 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(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(shí)，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(shí)可反射 100 MHz-150 MHz 的頻率，傳播距離可達(dá)到 1000-2500 公里。E 層異常區(qū)傳播的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比較高，接收時(shí)比較容易，有時(shí)用普通收音機(jī)和對(duì)講機(jī)就可以收到遠(yuǎn)方的 FM 臺(tái)和對(duì)講機(jī)的信號(hào)。E 層異常區(qū)的出現(xiàn)也是具有隨機(jī)性，一般在中緯度地區(qū)的夏季白天有 50%一70% 的時(shí)間出現(xiàn)，赤道地區(qū)幾乎白天都存在。