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短波无线电传播常识
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短波无线电传播常识
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发表于: 2014-03-28
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2014 WPX SSB CONTEST即将拉开帷幕,很多ham都想亲临“战场”,一探究竟。知己知彼,百战百胜,只有
对无线电波的传播规律及各业余波段的特点等等先做些“调查研究”,
才有可能在比赛中获得优异的成绩。那么在比赛的前夕,我为前去体验短波通信的ham们发表此篇文章,大体上普及一些短波无线电的常识,闲话少说,进入正题。
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一、无线电波的传播方式
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无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后,是经过不同的传播路径到达接收点的。人们根据这些各具特点的传播方式,把无线电波归纳为四种主要类型。
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1)地波,这是沿地球表面传播的无线电波。
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2)天波,也即电离层波。地球大气层的高层存在着“电离层”。无线电波进入电离层时其方向会发生改变,出现“折射”。因为电离层折射效应的积累,电波的入射方向会连续改变,最终会“拐”回地面,电离层如同一面镜子会反射无线电波。我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。
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3)空间波,由发射天线直接到达接收点的电波,被称为直射波。有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的,被称为反射波。直射波和反射波合称为空间波。
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4)散射波,当大气层或电离层出现不均匀团块时,无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射,使一部分能量到达接收点,这就是散射波。
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在业余无线电通信中,运用最多的是“天波”传播方式,这是短波远距离通信向必要条件。空间波和散射波的运用多见于超高频通信,而地波传播“般只用于低波段和近距离通信。
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二、电离层与天波传播
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1.电离层概况
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在业余无线电中,短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。短波段信号的传播主要依靠的是天波,所以我们必需对电离层有所了解。
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地球表面被厚厚的大气层包围着。大气层的底层部分是“对流层”,其高度在极区约为九公里,在赤道约为十六公里。在这里,气温除局部外总是随高度上升而下降。人们常见的电闪雷鸣、阴晴雨雪都发生在对流层,但这些气象现象一般只对直射波传播有影响。
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在离地面约10到50公里的大气层是“同温层”。它对电波传播基本上没有影响。
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离地面约50到400公里高空的空气很少流动。在太阳紫外线强烈照射下,气体分子中的电子挣脱了原子的束缚,形成了自由电子和离子,即电离层。由于气体分子本身重量的不同以及受到紫外线不同强度的照射,电离层形成了四个具有不同电子密度和厚度的分层,每个分层的密度都是中间大两边小。
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离地面50~90公里的称作口层。D层白天存在,晚上消失。D层的密度最小,对电波不易反射。当电波穿过口层时,频率较低的被吸收得较多。
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90公里~140公里的是E层。通常情况下E层的密度也较小,只有对中波可以反射。在一些特定条件下,E层有可能反射高频率的无线电波。在盛夏或是隆冬,E层对电波的反射现象总是有规律地出现,你可以清楚地接收到远距离小功率电台发射的信号,而且可以发现可听别的范围是在有规律地变化。所以,爱好者们对这种不稳定的E层总是抱着极大的兴趣在进行观测研究。
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高空200~300公里的是F1层,300~400公里是F2层。夏季以及部分春秋季的白天,F1层和F2层同时存在,且F2层的密度最大。到了夜晚,F1和F2合并成一个F2层,高度上升。F2层对电波的反射能力最强,它的存在是短波能够进行远距离通信的主要条件。
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2.电离层对电波传播的影响
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人们发现,当电波以一定的入射角到达电离层时,它也会象光学中的反射那样以相同的角度离开电离层。显然,电离层越高或电波进入电离层时与电离层的夹角越小,电波从发射点经电离层反射到达地面的跨越距离越大。这就是利用天波可以进行远程通信的根本原出。而且,电波返回地面时又可能被大地反射而再次进入电离层,形成电离层的第二次、第三次反射
CfrO1i F
由于电离层对电波的反射作用,这就使本来是直线传撇的电波有可能到达地球的背面或其他任何一个地方。电波经电离层一次反射称为“单跳”。
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单跳的跨越距离取决于电离层的高度。
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