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电离层电波传播中短波传播的简单小结

已有 7019 次阅读 2010-2-16 18:03 |个人分类:电子信息工程与计算机科学|系统分类:科研笔记|关键词:学者| 电离层, 传播, 电波, 短波

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1.短波传播波长从200米到10米(相应频率为1.5~30兆赫)范围内的无线电波的传播。短波可以沿地面以地波方式传播,也可通过电离层反射以天波方式传播。一次反射(一跳可传输4000公里,多次反射甚至可作环球传播。天波传播受电离层特性的影响。

2.由于短波传播距离远,经济方便,很快在通信和广播领域超过了中波传播的地位。在实现了卫星通信的现代,它仍然广泛用于远距离通信和广播。在中国,北京至南极洲长城站的2.2万多公里的通信中,短波仍是主要通信手段之一。短波传播的理论基础是磁离子理论。根据电离层的结构和变化规律可对短波传播特性进行预测和预报。在工程应用中,人们最关心的短波传播特性是电波射线轨迹、传播模式、可用频率和场强计算等。

3.当无方向性天线辐射的电波的频率大于电离层临界频率时,其能量会沿不同的传播路径向远处传播,即不同的波束有不同的电波射线轨迹。跳距附近电波能量比较集中,这种现象称为跳距聚焦。在大于跳距的距离上,均可能有两个仰角的波束同时到达,仰角大的称高波,仰角小的称低波。

4.电离层呈多层结构,由发射点发出的同一电波波束经电离层反射到达一定距离的接收点的传播路径通常多于两个,称为多径传播或多模式传播。到达接收点的不同模式传播的电波有不同的时延和相位,这是引起短波场强衰落的主要原因之一。

5.根据电离层传播理论,不是所有短波都能从电离层反射而折回地面的。较高频率的短波要从较高电子密度分布的电离层才能反射折回地面。对于一定电子密度分布的电离层和一定的收、发距离,能反射折回地面的电波有一个频率最大值,称为最高可用频率(MUF),它随收发间距离的减小而变低。因此,收、发在同一点时,所能反射折回地面的电波的最高频率是这一电子密度分布的电离层所对应的MUF中最低的,称为电离层临界频率。如果收、发间距离一定,发射频率较低,接收点可以收到有一定时延差的高、低角波;随着频率变高,高低角波时延差缩小以至渐变至零,高低角波重合;若频率再升高,则接收点落入跳距以内,完全收不到发射信号。因此,一定距离的电路能传播的频率必有一个上限,这个上限频率称为该电路的最高可用频率。另外,电波经电离层传播的能量还会被电离层吸收,吸收大小通常与频率平方成反比频率较低,则信号电平因吸收增大而降低。当电平降低到刚能满足最低接收信噪比要求时,所用的频率称为该电路的最低可用频率 (LUF)。由此可见,短波传播为减少吸收应尽可能用高的频率。但一般只能用到0.85MUF的频率,因为若用MUF,只要电离层稍有变化,电波就穿出电离层而不折回。所以,0.85MUF的频率称为最佳可用频率。



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