短波业余无线电
时间：2022-03-01 来源：未知 作者：陆涛 点击：
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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，所以我们必须对电离层有所了解。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9km，在赤道约为17km。在这里，气温除局部外总是随高度的上升而下降。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。离地面10～50km的大气层是“同温层”。它对电波传播基本上没有影响。离地面50～400km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。由于气体分子本身质量的不同以及受到紫外线不同强度的照射，电离层形成了4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。离地面50～90km的大气层称作D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D层时，频率越低被吸收得越多。离地面90～140km的大气层是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，而且可以发现可听到的范围是在有规律地变化。所以，爱好者们总是抱着极大的兴趣对这种不稳定的E层进行观测研究。高空200～300km的大气层是F1层，300～400km的是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。电波在均匀媒质中和光波一样是直线传播的。但如果媒质的密度不一样，当电波由某一密度的媒质进入另一密度媒质时，在两种不同密度媒质的分界面上，传播方向要发生变化，如同我们观看半插入水中的直筷似乎是弯的那样，这种现象称为电离层对无线电波的折射。电离层的密度总是两侧小中间大，这就使得进入电离层的电波方向会被连续折射，最终又离开了电离层而返回地面。我们把电离层等效为一个假想的反射面，而把电离层对电波的这种影响称为反射。人们发现，当电波以一定的入射角到达电离层时，它也会像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因。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2次、第3次反射。由于电离层对电波的反射作用，使本来是直线传播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”。单跳的跨越距离取决于电离层的高度和电波进入电离层的入射角度。电波进入电离层的入射角度取决于天线的结构形式和天线离地面的高度，而电离层的高度则与时间和季节有关。电离层对电波的反射作用和电波的频率以及电离层本身的密度有关。电波的频率越低越容易被反射:长波、中波、短波可以被反射，超短波、微波在一般情况下只能穿透电离层而不返回地面。电离层的密度越大对电波的反射作用越强:F2层的电子密度最大，它对电波的反射作用最大:凌晨时分电离层密度最小，只有低频率的电波才有可能被反射，其余都穿透出去了。电离层对无线电波有吸收作用。当电波进入电离层后，电离层内的自由电子受到电波的作用产生运动，与气体分子发生碰撞并消耗能量。这个能量是电波供给的，也即电波通过电离层时要消耗能量。这种现象称为电离层对电波的吸收。电离层对电波吸收作用的大小主要决定于电子密度和无线电波的频率。工作频率越低、电离层密度越大，吸收作用也就越大。所以，从昼夜来说，白天比夜间吸收大:从季节来说，夏季比冬季吸收大。由于电离层高度及密度的变化，电波在被反射过程中极化方向会发生旋转，接收到的信号强度会有或快或慢的周期性起伏变化，人们称之为“衰落现象”。
(中国集群通信网 | 责任编辑：陆涛) |
