《電磁場與電磁波》課件-10.4節(jié)

10.4短波電離層反射信道

短波電離層反射：通常是指自發(fā)射天線發(fā)出的電波，在高空被電離層反射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播方式。本節(jié)要點(diǎn)電離層概況

在電離層信道中的傳播地面上空大氣層概況以大氣溫度隨高度垂直分布的特性可以分為：對流層、平流層、中層、熱層和外層等通俗的分法：對流層、平流層、電離層電離層概況電離層(ionosphere)是地球高空大氣層的一部分，從離地面60千米----1000千米的高空。電離層主要是由于太陽的紫外輻射形成的。電離層按電子密度隨高度的變化相應(yīng)地分四層。其電子密度與日照密切相關(guān)；白天大，晚間小，而且晚間D層消失；電離層電子密度又隨四季發(fā)生變化。除此之外，太陽的騷動(dòng)與黑子活動(dòng)也對電離層電子密度產(chǎn)生很大影響。無線電波在電離層信道中的傳播

自由電子密度為Ne的各向同性均勻信道的相對介電常數(shù)為折射率為其中f為電波的頻率

電波頻率與電子濃度及入射角之間的關(guān)系設(shè)電波在第i層處到達(dá)最高點(diǎn)，然后即開始折回地面，則將代入上式得：

最高可用頻率

當(dāng)電波入射角一定時(shí)，隨著頻率的增高，電波反射后所到達(dá)的距離越遠(yuǎn)，當(dāng)電波工作頻率高于fmax時(shí)，由于電離層不存在比Nmax更大的電子密度，因此電波信號不能被電離層“反射”回來而穿出電離層見，這正是超短波和微波不能以天波傳播的原因。

天波靜區(qū)電離層能把頻率為f(Hz)的電波反射回來的最小入射角為由于入射角的電波不能被電離層“反射”回來，使得以發(fā)射天線為中心的一定半徑的區(qū)域內(nèi)就不可能有天波到達(dá)，這就形成了天波的靜區(qū)(shadoweffect)。

多徑效應(yīng)(multiplepatheffect)

由于天線射向電離層的是一束電波射線，各根射線的入射角稍有不同，它們將在不同的高度上被“反射”回來，因而有多條路徑到達(dá)接收點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為多徑傳輸。電離層的電子密度隨氣候不時(shí)發(fā)生起伏，引起各射線路徑也不時(shí)變化，這使各射線間的波程差不斷變化，從而使接收點(diǎn)的合成場的大小發(fā)生波動(dòng)，這種由多徑傳輸引起的接收點(diǎn)場強(qiáng)的起伏變化稱為多徑效應(yīng)。多徑效應(yīng)將造成信號的衰落。最佳工作頻率fopt電離層中自由電子的運(yùn)動(dòng)將耗散電波的能量，使電波發(fā)生衰減；電離層對電波的吸收主要是D層和E層，因此，為了減小電離層對電波的吸收，天波傳播應(yīng)盡可能采用較高的工作頻率。然而當(dāng)工作頻率過高時(shí)，電波需到達(dá)電子密度很大的地方才能被“反射”回來，這就大大增長了電波的電離層中的傳播距離，隨之也增大了電離層對電波的衰減。為此，通常取最佳工作頻率為還需要注意的是，電離層的D層對電波的吸收是很嚴(yán)重的，晚上，D層消失，致使天波信號增強(qiáng)，這正是晚上能接收到更多短波電臺的原因。結(jié)論

傳輸信號的頻率是個(gè)很重要的問題，頻率太高，電波穿透電離層射向太空；頻率太低，電離層吸收太大，以致不能保證必須的信噪比，因此信號頻率必須選擇在最佳頻率附近。

電離層反射信道隨機(jī)多徑效應(yīng)嚴(yán)重，多徑時(shí)延較大，信道帶寬較窄。

不太穩(wěn)定，衰