無線電波的傳播方式

1、無線電波的傳播方式    一、無線電波的傳播方式 無線電波以每秒三十萬公里的速度離開發(fā)射天線后，是經(jīng)過不同的傳播路徑到達接收點的。人們根據(jù)這些各具特點的傳播方式，把無線電波歸納為四種主要類型。 1）地波，這是沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波。 2）天波，也即電離層波。地球大氣層的高層存在著“電離層”。無線電波進入電離層時其方向會發(fā)生改變，出現(xiàn)“折射”。因為電離層折射效應的積累，電波的入射方向會連續(xù)改變，最終會“拐”回地面，電離層如同一面鏡子會反射無線電波。我們把這種經(jīng)電離層反射而折回地面的無線電波稱為“天波”。 3）空間波，由發(fā)射天線直接到達接收點的電波，被稱為直射波。有

2、一部分電波是通過地面或其他障礙物反射到達接收點的，被稱為反射波。直射波和反射波合稱為空間波。 4）散射波，當大氣層或電離層出現(xiàn)不均勻團塊時，無線電波有可能被這些不均勻媒質(zhì)向四面八方反射，使一部分能量到達接收點，這就是散射波。 在業(yè)余無線電通信中，運用最多的是“天波”傳播方式，這是短波遠距離通信向必要條件?？臻g波和散射波的運用多見于超高頻通信，而地波傳播“般只用于低波段和近距離通信。 二、電離層與天波傳播 1電離層概況 在業(yè)余無線電中，短波波段的遠距離通信占據(jù)著極重要的位置。短波段信號的傳播主要依靠的是天波，所以我們必需對電離層有所了解。 地球表面被厚厚的大氣層包圍著。大氣層的底層部分是“對流層

3、”，其高度在極區(qū)約為九公里，在赤道約為十六公里。在這里，氣溫除局部外總是隨高度上升而下降。人們常見的電閃雷鳴、陰晴雨雪都發(fā)生在對流層，但這些氣象現(xiàn)象一般只對直射波傳播有影響。 在離地面約10到50公里的大氣層是“同溫層”。它對電波傳播基本上沒有影響。 離地面約50到400公里高空的空氣很少流動。在太陽紫外線強烈照射下，氣體分子中的電子掙脫了原子的束縛，形成了自由電子和離子，即電離層。由于氣體分子本身重量的不同以及受到紫外線不同強度的照射，電離層形成了四個具有不同電子密度和厚度的分層，每個分層的密度都是中間大兩邊小。 離地面5090公里的稱作口層。D層白天存在，晚上消失。D層的密度最小，對電波不

4、易反射。當電波穿過口層時，頻率較低的被吸收得較多。 90公里140公里的是E層。通常情況下E層的密度也較小，只有對中波可以反射。在一些特定條件下，E層有可能反射高頻率的無線電波。在盛夏或是隆冬，E層對電波的反射現(xiàn)象總是有規(guī)律地出現(xiàn)，你可以清楚地接收到遠距離小功率電臺發(fā)射的信號，而且可以發(fā)現(xiàn)可聽別的范圍是在有規(guī)律地變化。所以，愛好者們對這種不穩(wěn)定的E層總是抱著極大的興趣在進行觀測研究。 高空200300公里的是F1層，300400公里是F2層。夏季以及部分春秋季的白天，F(xiàn)1層和F2層同時存在，且F2層的密度最大。到了夜晚，F(xiàn)1和F2合并成一個F2層，高度上升。F2層對電波的反射能力最強，它的存在

5、是短波能夠進行遠距離通信的主要條件。 電離層示意閣請看圖51。 2.電離層對電波傳播的影響 人們發(fā)現(xiàn)，當電波以一定的入射角到達電離層時，它也會象光學中的反射那樣以相同的角度離開電離層。顯然，電離層越高或電波進入電離層時與電離層的夾角越小，電波從發(fā)射點經(jīng)電離層反射到達地面的跨越距離越大。這就是利用天波可以進行遠程通信的根本原出。而且，電波返回地面時又可能被大地反射而再次進入電離層，形成電離層的第二次、第三次反射，如圖52所示。 由于電離層對電波的反射作用，這就使本來是直線傳撇的電波有可能到達地球的背面或其他任何一個地方。電波經(jīng)電離層一次反射稱為“單跳”。 單跳的跨越距離取決于電離層的高度。 電波

6、進入電離層的入射角度。電波進入電離層的入射角度取決于天線的結構和天線離地面的高度，而電離層的高度則與時間和季節(jié)有關。單跳距離的估算可以參照圖 電離層對電波的反射作用和電波的頻率以及電離層本身的密度有關，電波的頻率越低越容易被反射：長波、中波、短波可以被反射，超短波、微波在一般情況下只能穿透電離層而不返回地面。電離層的密度越大對電波的反射作用越強：F2層的電子密度最大，它對電波的反射作用最大；凌晨時分電離層密度最小。只有低頻卓的電波還有可能被反射。其余都穿透出去了。 電離層對無線電波有吸收作用，當電波進入電離層后，電離層內(nèi)的自由電子受到電波的作用產(chǎn)生運動，與氣體分子發(fā)生碰撞并消耗能量。這個能量是

7、電波供給的，也即電波通過電離層時要消耗能量，這種現(xiàn)象稱為電離層對電波的吸收。電離層對電波吸收作用的大小上要決定于電子密度和無線電波的頻率，工作頻個越低、電離層密度越大，吸收作用也就越大。所以從晝夜來說白天比夜問吸收大；從季節(jié)來說夏季比冬季吸收大。 由于電離層高度及密度的變化，由于電波在被反射過程中極化方向會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，接收到的信號強度會有或快或慢的周期性起伏變化，人們稱之為“衰落現(xiàn)象”。 三、太陽黑子的影響 太陽黑子（Sunspot）的活動對電離層密度有著密切關系。黑子多的時候電離層密度大·因而短波的高頻段要好用些；在黑子活動少的時候低頻段好用些。當太陽黑于突然爆發(fā)時，會引起電離層的騷

8、動，使短波通信中斷。 太陽黑子的活動是有規(guī)律的。它以11年為一個周期，活動最利害的年份稱太陽黑子高峰年，下一個高峰是在1989,1990年，最平靜的時期是在其后的五年即19941996年?，F(xiàn)在，正處于黑子活動的低谷時期。 怎樣利用不同的業(yè)余波段 1160米波段（1.82.0 MHz） 這是一個屬于中波（MF）波段的業(yè)余頻段。應該記往，業(yè)余無線電通信的前輩們就是從這些低頻段開始為人類作出巨大貢獻的。這個波段的電波以地波傳播為主。 一般來說，地波傳播的最大距離只有250公里，所以在太陽黑子活動的一般年份，這個頻段只能用于本地、附近地區(qū)間的通信。但大量實踐證明。在冬季黎明前一、兩個小時內(nèi)，在太陽落山

9、前的一小時內(nèi)，它有可能傳播到幾千公里以外的地方。 所以，國際上在每年的一、二月份都要為160米波段專門組織比賽，讓熱衷于這個波段通信的愛好得以大顯身手。 各國對這個彼段的劃分使用存在一些差別，如中國、美國、英國都是1.82.0MHz，澳大利亞是：1.81.860 MHz，而新西蘭則分為1.8031.813,1.8751.900MHz 兩段。 所以我們常需用“異頻工作”方式來彌補各國規(guī)定上的不同，比如我們要和澳大利亞聯(lián)絡，就可在高于1.860 MHz 的頻率上發(fā)射，而在低于1.860MHz的頻率收聽。 2， 80米波段（3539MHz） 這是屬于NF段中瀕率最低的業(yè)余頻段，也是一個最有利于初學者

10、以較低的成本自制收發(fā)信設備的頻段。和160米波段一樣，它一般也是靠地波傳插，晚上（一般要到零點以后）和鄰近國家的聯(lián)絡比較有保障。在太陽黑子活動相對平靜年份，晚上DX的效果相當不錯，白天由于電離層的反射有時也能達到300公里遠的地方。 應該了解，3.735 MH7，是國際規(guī)定的慢掃描電視（SSTV）信道。 80米波段和160米波段在夏季都會受到幾百公里之內(nèi)的雷電干擾以及非業(yè)余電臺的干擾。 3， 40米波段（7.07.1MHZ） 這是一個專用的業(yè)余波段允：太陽黑子活動水平較低的年份，白天這個波段可以很好地用作國內(nèi)或臨近省份業(yè)余電臺相互間聯(lián)絡。到了太陽黑子活動高峰年，就有可能只能和本地電臺聯(lián)絡。晚上

11、或是傍晚和清晨，在這個波段上可以聯(lián)絡列世界各地的電臺。 各個國家對這個波段的規(guī)定也有所不同，比如美國可使用 7.07.3 MHz的范圍，其中7.157.3 MHz 可以用話工作，而處于第二區(qū)的我國只能用 7.07.1 MHz，因此有時會要求在聯(lián)絡中使用異頻工作的方式。 4 20 米波段（14.014.35 MHz ） 這是愛好者使用最多的“黃金”頻段之一，許多同家規(guī)定有了高等級執(zhí)照才能在這個頻段上工作。無論是白天還是晚上，甚至在太陽黑子活動的低峰期，也還能夠用這個波段和世界各地聯(lián)絡。和前面介紹的波段不同，這個波段開始出現(xiàn)“越距現(xiàn)象”了。即出現(xiàn)了一個地波傳播到達不了，而天波一次單跳義超越過去的電

12、波無法到達的“寂靜區(qū)”。這是天波傳播的一個特別的現(xiàn)象。受越距現(xiàn)象影響，要是國內(nèi)或鄰近省份電臺之間的聯(lián)絡，比如北京和天津等地，南京和蘇州、上海等地在多數(shù)情況下,都不能用20米波段進行聯(lián)絡。但由于電離層是在不斷變化之中，所以寂靜區(qū)的范圍不是固定個變的。 515米波段（21.0 21.45 MHz） 這是一個最熱鬧的波段，世界范圍內(nèi)大量的新手也都活躍在這個頻段里。在太陽黑子活動的低潮期，15米波段可以很好地用于遠程通信，即使是太陽黑子活動的低峰期，它也是比較可靠的。而15米波段常與20米波段相輔相成，比如在20米波段上與歐洲聯(lián)絡不好,這時15米卻變得好起來。 15米波段的越距現(xiàn)象更加明顯，尤其是在降

13、冬和盛夏季節(jié)，聽本省或國內(nèi)電臺是很困難的.這個波段上經(jīng)常有許多小功率電臺活動。如日本在21.21021.440 MHz 中分配了24個頻道專門供給5瓦以下的小功率電臺使用。 610米波段（28029，7MHz） 這是一個理想的低功率遠距離通信波段，甚至在太陽黑子活動的高峰期也是如此。當這個頻段開通時，傳播情況比較好時能達到像打電話那樣的通信效果。由于頻率比較高，晚上電離層較小的密度己不能對其形成反射，所以這個頻段的遠程通信只能在白天。 10米波段的天線設備是整個短波中尺寸最小的，而傳播過程中的繞射能力又比超短波強，所以許多愛好者在近距離上用這個波段進行移動通信。 在10術波段 280282Ml

14、iz一般用電報，28.22825MHz是世界熱鬧的10米波段業(yè)余無線電信標臺（BEACON），28.25 MHz 以上一般由于話，而29.429.5MHz是業(yè)余衛(wèi)星通信用的頻卒。 7 6術波段（5054MHz） 6米波段屬于VHF（甚高頻）頻段，其傳播方式接近于光波，在視距范圍內(nèi)能保證可靠的通信。許多國家建有愛好者共用的6米波段自動中轉(zhuǎn)系統(tǒng)，如澳大利亞，愛好者利用它可以用手持式對講機進行環(huán)澳洲通信。 在大量的通信試驗中人們發(fā)現(xiàn)，6米波也可以進行遠距離通信。比如，我國蘇州市的愛好者就在這個波段，同澳大利亞等幾十個國家的業(yè)余電臺聯(lián)絡過；又比如，澳大利亞愛好者經(jīng)常能在當?shù)厥盏轿覈K電視臺一頻道的信

15、號（485565MHz）。 這是怎么事呢？這是因為在大氣層底部的對流層中，各種氣候現(xiàn)象產(chǎn)生了許多冷熱氣團的環(huán)流，而大氣層上部的同溫層卻不受其影響。這種大氣物理特性的不均勻改變了甚高頻電波的方向，使其沿著對流層和同溫層之間的“夾層”傳向遠方。這種現(xiàn)象被稱為“大氣波導”。在微波破段，電磁波的傳輸往往要用一一種叫“波導管”的器件。這種金屬管內(nèi)壁光亮如鏡，電磁波在里面由管壁連續(xù)反射跳躍前進。 這和我們所說的“對流層傳播”十分相似。當然，這種被稱為“對流層傳播”的現(xiàn)象是受氣象影響的，因而每次的持續(xù)時間不會很長。 現(xiàn)代科學證明，在電離層E 層的底部會出現(xiàn)一些電子密度不均勻的區(qū)域，對于頻率為 40 至 60

16、 MHz 的無線電波有較好的散射作用。它的作用距離達1000至2200千米，有衰落現(xiàn)象，但不受電離層騷擾影響。 現(xiàn)代科學還證明，每晝夜有數(shù)以千億計的流星進入大氣層。這些流星在80至120千米的高空燒毀，形成一條細而長的電離子氣體柱并迅速擴散。這對于工作頻率為20至100MHz的無線電波來講，也是一良好的散射媒體。而已由于這種“流星余跡”的散射點高，作用距離可達2000千米以上。 多么誘人的DX傳播條件！讓我們一起努力實踐，分享這些科學成果吧。 8。 2 米波段（144148MHz） 這也是屬于甚高頻的波段，其傳播更依賴于直接波：愛好者主要用這個波段進行本地區(qū)內(nèi)的通信。許多國家在這個波段上建有一種叫“REPEATER”的自動差轉(zhuǎn)系統(tǒng)，愛好者用手持機通過它的差轉(zhuǎn)可進行遠距離通信。我閏的BYIPK曾經(jīng)利用這種裝置，再通過國際長途轉(zhuǎn)接，成功地進行過長城一一一BYIPK（北京大壇公園附近）一美國之間手持對講機和手持對講機的聯(lián)絡試驗。 2米波段和6米波段一樣，也有著“不可思議”的近7000公里的遠距離聯(lián)絡記錄。 氣候造成的空氣團塊或不同的氣溫層形成了“對流層傳播”，而突發(fā)性