短波的电波传播特点和工作频率选择

短波电络， 其有效距离主要取决于短波电台的发射功率、 天线的架设方式、传播路径上的地形地物影响及使用的工作频率。 鉴 于频率越低，大地对电波的吸收作用越小，短波电台利用地波传播方 式 进 行 通 信 联 络 宜 选 用 短 波 频 率 的 低 段 （3-6MHz ）。
F1 和 F2 层合称为 F 层， F1 层中午电子密度最大，入夜后很快消 失；F2 层下午达到最大值，入夜逐渐减少，黎明前最小。 对于远距离短 波通信来说 F 层是最为重要的，F 层在白天和晚上都存在， 只是在晚 上 F 层比较薄。 因此 F 层在白天能把比较高频率的电波反射回地面， 而到了晚上就让较高频率的电波通过。 一般来说，在晚上可以把 10～ 15MHz 的信号反射回地面。
夜间 D 层消失，E 层也变得很弱，F1 和 F2 层合到了一起。 由于没 有 D 层的吸收作用，我们可以使用较低频率的无线电信号，这也是我 们可以在晚上听到很多国外中波广播的原因。 而那些在白天可以被反 射的电波，在晚上则穿过了不够厚的 F 层。
能被 F 层反射的最高频率被称为最高可用频率。工作频率选择接 近最高可用频率是一个较好的选择。 因为低于这个频率的将被吸收得 多，而高于这个频率的又容易穿透电离层。 有时最高可用频率甚至降 到了 5MHz 以下，这是由于电离层的扰动或者是 F 层过于稀薄。 同样， 太阳周期的最低点也会造成这种情况。 太阳黑子可以使电离层的反射 短波信号的能力增强。 而太阳流又会使电离层扰动导致电磁暴，骚动 的电离层会吸收电波。
而变化，其中昼夜变化的影响最大。 D 层是电离层中最靠近地面的一层。 它在中午的时候电离程度最
高，但离子很容易丢失，所以 D 层中午电子密度最大，入夜后很快消 失。 这一层只是吸收电波的能量，而不反射它们。D 层电离化的程度越 高，吸收电波的能力越强。
跟 D 层类似，没有阳光照射的时候 E 层失去离子的速度很快，因 此它主要在白天影响传播。 白天电子密度增加，晚上相应减少。 但是 E 层不像 D 层那样吸收较低频率的电波的能量而让较高频率的通 过 ，E 层可以把电波反射回地面。 在晚上 E 层非常弱，电波都能穿透它。
浅谈短波的电波传播特点和工作频率选择
张太福 韩 宇 （中国人民武装警察部队新疆总队司令部 通信站，新疆 乌鲁木齐 830063）
短波通信利用电离层折射，可以不依赖任何中继系统与数百千米 到数千千米外的地方建立通信联络，短波通信按传播途径可分成地波 和天波两种基本传播途径，由于电离层不断变化，使通过天波传播的 短波信道并不稳定，影响短波通信的效果。 只有透彻认识和运用短波 电波的传播特点，才能发挥短波通信的应有效能，建立稳定可靠的通 信联系。 在短波电台灵敏度和发射功率、天线架设、地形地物均已确定 的情况下，工作频率成为决定通信质量的唯一可选因素。 本文主要就 短波通信特别是短波天波通信的电波传播特点和工作频率选择问题 作简要的探讨。
1 短波的地波通信与工作频率选择
地波是指沿地球表面传播的电波，基本不受昼夜、季节等条件影 响，因此信号稳定。 地波传播时在大地产生感应电荷，这些电荷随电波 前进而形成地电流。 由于大地有一定的电阻，地电流流过时要消耗能 量，形成大地对电波的吸收。 地电阻的大小与电波频率有关，频率越 高，吸收作用越明显。 地波的场强与传播距离成反比，距离越远，信号 强度越弱，远至一定距离，信噪比将降低到无法保证可靠通信的程度， 导致通信中断。 短波地波传播的噪声主要来自大气的天电和周围工业 设备的电气干扰。
2 短波的天波通信与工作频率选择
天波是指地面发出的经电离层折射返回地面的电波。 电离层随昼 夜、季节、年度而变化，导致天波传播状况随时变化，直接影响着不同 频率短波电波的传播。
（1 ） 电 离 层 对 电 波 的 折 射 和 反 射 太阳辐射使地球大气中的氮、氧原子失去电子，形成离子，进而这 些电离化的气体形成所谓电离层，其分布高度距地面几十千米至上千 千米。 有了电离层对于短波信号的折射作用，才使远距离通信成为可 能。 电离层可看成具有一定介电常数的媒质，电波进入电离层会发生 折射。 折射率与电子密度和电波频率有关，电子密度越高，折射率越 大；电波频率越高，折射率越小。 电离层电子密度随高度的分布是不均 匀的，随高度的增加电子密度逐渐加大，折射率亦随之加大。 可以将电 离层划分为许多薄层，电波在通过每一薄层时都要折射一次，折射角 依次加大，当电波射线达到电离层的某一点时，该点的电子密度值恰 使 其 折 射 率 为 90°，此 时 电 波 射 线 达 到 最 高 点 ，尔 后 沿 折 射 角 逐 渐 减 小的轨迹由电离层深处折返地面。 当频率一定时，电波射线入射角越 大，则越容易从电离层反射回来。 当入射角小于一定值时，由于不能满 足 90°的 折 射 角 的 条 件 ，电 波 将 穿 透 电 离 层 进 入 太 空 不 再 返 回 地 面 。 当入射角一定时，频率越高，使电波反射所需的电子密度越大，即电波 越深入电离层才能返回。 当频率升高到一定值时，亦会因不能满足 90°折 射 角 的 条 件 而 使 电 波 穿 透 电 离 层 进 入 太 空 ，不 再 返 回 地 面 。 （2 ） 电 离 层 对 电 波 的 吸 收 当电波通过电离层时，电离层中的自由电子在电波的作用下作往 返运动，互相碰撞，消耗的能量来自电波，即为电离层对电波的吸收。 吸收效果主要与电子密度和电波频率有关，电子密度越高、电波频率 越低，吸收越大，反之则低。 当吸收作用大到一定程度时，电波强度将 不能满足短波电台的信噪比要求，导致通信中断。 太阳耀斑期间，电波 在电离层遭到强烈的吸收， 以至接收不到由电离层反射的短波信号， 造成短波通信中断。 （3 ） 电 离 层 的 变 化 规 律 电离层中电子密度呈层状分布， 对短波通信影响大的 有 D 层 、E 层 、F1 层 、F2 层 ，各 层 之 间 没 有 明 显 的 分 界 线 ，电 子 密 度 D 层＜E 层＜ F1 层＜F2 层。 由于电离层的形成主要是太阳辐射的结果，因此电离层 的电子密度与阳光强弱密切相关，随地理位置、昼夜、季节和年度变化