《短波传播基础》word版

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1、短波传播基础    在无线电的众多话题中，可能没有其它话题能像电磁波传播这样吸引人，也没有其它话题能像电波传播这样困扰着新手了。传播，就是指信号是如何从一个电台传到另一个电台的。无论你怎么看待传播这一问题，它对于我们所做的每一个QSO——不管是本土的聊天，还是与稀有的DX电台通联——总是一个最基本的问题。了解无线电波如何传播的基础知识会使你对这一业余爱好越发感兴趣并乐在其中。本文将向你介绍短波传播的主要模式。而VHF和UHF传播则是完全不同的主题了。地波与天波    不管你使用哪种天线，从天线发射出的无线电波可以大致分为两类——地波与天波。简单地说，地波就是没有

2、离开底层大气直接从发射机到达接收机的电波（图1）。举个例子，在HF波段，当你与邻近城市的电台进行联络时就是利用地波传播。远达50英里的业余无线电通联都可以利用地波。1然而，业余无线电台能够建立全球范围的通联，靠的是天波。    顾名思义，天波就是不沿着地球表面传播的波；天波向天空传播，离开地球表面（图1）。看到这里，你可能会问，我们怎么能利用向宇宙空间传播的信号进行联络呢？毕竟我们的接收机都是在地球上的呀！原因其实很简单——电波总会以某种办法回到地表被我们的接收天线捕获。是什么东西“说服”了我们的信号，使它返回地面呢？幸运的是，在上层大气中，有一个区域可以很好地

3、（有时也不是太好！）完成这一任务。这一个区域被称为“电离层”，而正是因为它的存在我们必须注意理解HF传播的基本机制。图1地波与天波的一个例子电离层的性质    电离层得名于“离子”这一术语。离子是一自由电子或其它带电的微粒。在大气层中，在离地面大约25到250英里之间的区域会发生电离现象。在这一区域里气压很低，离子在发生碰撞重新形成不带电的原子之前，可以自由地行进一段相当长的时间。当无线电波进入电离层时，电波的传播路线会由于“折射”现象而被改变（图2）。在适合的条件下，电波可以有足够的转向回到地表，这样电波就可以被地面上的电台接收到了。    大气电离的主要原因

4、是由于来自太阳的紫外线辐射。因此，太阳的活动情况对传播起着非常重要的作用。稍后我们还会讨论我们所关心的几个太阳活动指标。    图2在一定的条件下，入射电离层的电磁波可以被折射回来，路径发生改变。这样在地面上就可以听到入射电离层的信号。可能这个信号来自几千英里外的发射天线。离子“蛋糕层”    通过对电离层的进一步了解，我们知道电离层是由几层一定浓度的离子层一层一层叠起来的，每一层都与地表的曲面同心。在每一层中，中心处的密度最大，越往边缘密度越低（图3）。但是，电离层的电离度是一直变化着的，这既有一日内的变化，也有季节间的变化，同时太阳的活动状况以及其它一些因素

5、也会引起电离层电离度的变化。这些变化直接导致了HF传播的不停变化，这经常使很多老练的操作员都感到沮丧。每一层都不相同。虽然电离层中的每个子层都是由自由的离子组成，但各层之间的相似性（起码对于我们的目的来说）就只有这一点了。这个“蛋糕”的每一层都有独特的性质，而且你可能会对它们对传播的影响感到惊讶。    电离层的最底层称为D层。这一层位于距地表37到57英里处（图3）。    D层只存在于白天，通常在日落后30分钟内消失。由于它离地表很近，所以D层位于大气层中密度相对较高的位置。在这一层中，离子经常会发生碰撞并重新组合成中性的粒子，因此，这一层在黑暗中会迅速消失

6、。    D层对火腿们来说不是特别有用。这一层并不折射或传递信号，而是吸收了信号中的很大一部分。穿过浓密的D层的电磁波会碰到相当多的离子，并使它们运动起来。因此，电磁波中的很大一部分能量都在转换为动能或热能的过程中消耗掉了。    因为长的波前会比短的波前让更多的离子获得动能，我们可以推论在D层中，随着信号频率的降低，更多的信号能量会被吸收（图4）。    另外，电磁波进入D层的角度对能量的吸收程度也有影响。垂直入射的电磁波路程最短，因此吸收也最小；以低仰角发射的电磁波在D层中传播的路径要长得多，因此吸收会大些。由于D层中这些因素的影响，白天中160、80和40

7、米波段只适于短距离通信。    在晚上，D层消失，这些波段经常可以进行几千英里的DX通信。而在20米及以上波段，D层的日间吸收并不显著，这是高波段上白天也可以进行DX通信的部分原因。    D层上面的电离层是E层，这也是支持无线电波传播的最低一层电离层。E层位于距地表62到71英里处，其性质与D层相似。例如，E层电离度最高的时候出现在当地时间下午前后，而电离度会在日落后迅速下降。在E层电离度最高的时候（中午），这一层会吸收低波段电磁波的部分能量，但没有D层吸收得多。还有一个有趣的现象值得注意：X射线和进入大气层的流星也会引起E层的电离。另外，在E层中，也会发生V

8、HF传播，称为“偶发E层