短波传播基础
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天线与电波传播第四章电波传播目录一电波传播入门介绍二地波传播三天波传播及短波传播短波传播常用的抛物面天四线及定向天线五立体通信体系中的天线01抛物面天线简介抛物面天线简介抛物面天线特点 方向性强增益高抛物面天线简介抛物面天线的组成抛物面天线由馈源和抛物面反射器构成。
天线的反射面由形状为抛物面的导体表面或导体栅网构成,在抛物面的焦点上放置馈源。
馈源反射面有缘学习更多+谓ygd3076或关注桃报:奉献教育(店铺)抛物面天线简介馈源:馈源是一种弱方向性天线,可以是单个振子或振子阵、单喇叭或多喇叭、槽缝天线、螺旋天线等弱方向性天线。
它把高频电流或导波能量转变成电磁波辐射能量并投射至抛物面上,而抛物面将投射过来的球面电磁波沿抛物面轴线方向反射出去,从而获得很强的方向性。
抛物面天线简介(实物照片)抛物面天线简介反射面(设计)抛物面天线简介抛物面天线的几何关系抛物线的定义:若有一点M(z,x),在运动中一直保持与F和准线的距离相等,则M点的轨迹为抛物线。
F 称为焦点,f 称为抛物线的焦距。
可得抛物线的一般方程:由定义得,MF=MQ X 2= 4f z抛物面天线简介抛物面天线的几何关系 由抛物线的性质可得因此,若FM为入射线,则MP必为反射线【条件】。
抛物面的特性:可将焦点发出的任意方向的波束经其反射后变换成平行与轴线的波束。
抛物面天线简介抛物面天线的几何关系 由焦点F发出的任意射线经反射后到达口径所经过的波程为:MF+MP=MQ+MP= f + L可见此波程为常数抛物面天线简介抛物面天线的几何关系由于:MF+MP=f+L此波程为常数,这也说明各反射线到达口径时具有相同的相位。
抛物面的特性:可将焦点发出的球面波经其反射后变换成平面波。
抛物面天线简介抛物面天线的几何关系抛物面天线的主要几何参数:焦距f口径D最大半张角φ0其中只有两个是独立的,第三个可由已知的两个导出。
有缘学习更多+谓ygd3076或关注桃报:奉献教育(店铺)抛物面天线简介抛物面天线的几何关系2sin cos x z f x z ρϕρϕ==-=221cos cos (/2)f f ρϕϕ==+由图易知变换可得002sin D ρϕ=0tan 24D f ϕ=代入上式可得抛物面天线简介【焦距特征】抛物面天线简介口径场分析要讨论抛物面天线的辐射场和方向性,必须先求出它的口径场,即先讨论内场问题。
为什么短波电台可以通联那么远的距离,它的传播原理其实很简单首先小汪作为无线电爱好者中的初学者,对很多无线电的原理还在学习之中,所发文章以及视频如有错误之处,还请各位老师指正。
不过最近有很多朋友给小汪留言,问我为什么短波电台可以通讯那么远的距离,动辄几百上千甚至几千公里的通联距离,那么短波电台为什么能通联那么远的距离呢?首先我们先来聊聊传播。
很多朋友在出租车上都会看到车载的UV段的电台,UV段的传播,我们可以把它看做成是地波,影响UV段传播的因素主要是障碍物(天线功率等其他条件均衡的情况下),比如高大的建筑物或者是山丘等,因此很多城市的无线电爱好者在较高的位置架设了中继台,这样可以通过中继使范围内的UV段电台增加通联的距离,所以有时候我们可以看到出租车里的车载台通联到几十公里之外的出租车。
小汪的Yaesu FT-857D和Z73 Plus手键那么短波又是如何传播达到那么远的通讯距离的呢?短波,或者我们称之为HF 段的电波是经过电离层的多次折射而传播的,又称作天波。
这个电离层很神奇,简单的说,电波就是通过电离层多次的跳跃反射达到远距离的通讯的,电离层就像一面镜子,电波跳跃的越多,传输的距离就越远。
但是短波的传播还受到很多因素的影响,首先就是太阳黑子,一般来说,太阳黑子的高峰年传播好,低峰年传播不好。
上一个高峰年是2011年左右,那么下一个高峰会发生在2022年左右,目前2018年处在一个不高不低或者说逐步上升的这样一个阶段。
小汪的正V750天线其次就是季节和昼夜,不同的波段会受到不同的季节的影响,比如某个波段在某个季节传播非常好,而其他的波段就不是很好,另外,季节交替的时候,例如春夏交替或秋冬交替,往往是传播比较好的时候,可以通联到许多遥远的电台。
还有就是昼夜的影响,一般来说,10MHz以上波段,白天传播好,夜间传播不好,10MHz以下波段正好相反,白天传播不好,夜间传播好。
不过总的来说,影响无线电的传播因素有很多,小汪所列举的也并不一定就是绝对的,这也是无线电神奇和吸引人的地方,有时候不经意的一个呼叫,也许电波就传到了很远的世界的另一个角落,这也是无线电的魅力。
短波频率为3~30mhz的无线电波短波是指频率为3~30MHz的无线电波。
短波的波长短,沿地球表面传播的地波绕射能力差,传播的有效距离短。
短波以天波形式传播时,在电离层中所受到的吸收作用小,有利于电离层的反射。
经过一次反射可以得到100~4000km的跳跃距离。
经过电离层和大地的几次连续反射,传播的距离更远。
射频频谱的高频部分,频率为3~30MHz,有时称为短波波段。
根据现行标准,这是一种误称,因为它的波长比特高频、微波和红外都要长,而它们也常用于无线设备中。
在自由空间,频率为3MHz对应波长为100m;30MHz对应波长为10m。
短波在无线电技术早期得名,当时3~30MHz频率的无线电波长,比大多数广播和通信信号的波长(千米量级)都要短。
任何人都可以搭建或购买短波或普通波段的收音机,然后安装一般的室外天线,从而收听来自全世界的信号。
这种爱好活动称为短波收听(SWL)。
在美国,计算机和在线通信的繁荣在一定程度上已超过了短波收听,很多现在长大的年轻人都对这个广播和通信领域一无所知,但在世界上的很多地方,它还是主要的通信方式。
不过,有些人还是对它很着迷,因为人们可以仅使用无线设备就可以互相沟通。
除了需要两根天线(分别位于通信双方)外,不需要其他任何人造设施。
电离层可将短波信号返回到地表,通过这种特性可提供全球范围的广播和通信,这和20世纪早期(无线通信诞生时)的情形是一样的。
短波的基本传播途径有两个:一个是地波,一个是天波。
短波信号主要靠电离层反射(天波)传播,也可以和长、中波一样靠地波进行短距离传播。
超短波通信主要靠地波传播和空间波视距传播。
当通信距离较近时,通常使用鞭状天线,利用地波传播;当通信距离较远时,应用高架天线或将电台设在较高的地方,利用空间波传播;需要超视距通信时,可采用接力的方式或使用散射通信和卫星通信。
每一种传播形式都具有各自的频率范围和传播距离,利用适当的通信设备,都可以获得满意的信息传输。
短波传播原理短波传播是一种无线电通信方式,通过利用短波频段的无线电波进行远距离的传输。
短波波段指的是频率在3-30MHz范围内的无线电波。
短波传播有着广泛的应用,包括广播、航空通信、海上通信以及天气预报等领域。
了解短波传播原理对于理解这种通信方式的工作原理和特点至关重要。
短波传播的原理可以归结为三个主要因素:反射、折射和散射。
反射是指短波信号在大气中遇到较高层次的大气层或电离层时,会被反射回地面。
这种反射现象使得短波信号能够在地球表面之间进行远距离的传播。
反射的程度取决于波长和电离层的状态。
当短波信号的波长较短时,其更容易被电离层反射回地面,从而实现远距离传播。
折射是指短波信号在不同介质之间传播时,由于介质密度的不同而发生偏折。
在大气层中,由于大气的密度随着高度的变化而变化,短波信号也会受到折射的影响。
这种折射现象可以使得短波信号绕过地球的曲率,从而实现远距离传播。
散射是指短波信号在遇到地面或物体时发生散射,从而改变传播方向。
当短波信号遇到大气中的尘埃、云雾、水滴等物质时,会发生散射现象。
这使得短波信号能够避免被地形或建筑物阻挡,实现传播的穿透性和鲁棒性。
短波传播的原理主要包括反射、折射和散射。
这些现象使得短波信号能够在大气中进行远距离传播。
短波传播的特点是信号传播距离远、穿透力强、抗干扰能力强等。
这些特点使得短波传播在通信领域得到广泛应用。
在实际应用中,为了保证短波传播的可靠性和稳定性,需要对短波传播进行频谱分析和预测。
通过对短波频段的利用率、传播路径和大气条件等因素的分析,可以确定最佳的传输频率和传播方式,从而提高短波通信的质量和效率。
总结起来,短波传播的原理主要包括反射、折射和散射。
这些现象使得短波信号能够在大气中进行远距离传播。
短波传播的特点是信号传播距离远、穿透力强、抗干扰能力强等。
短波传播的应用广泛,涵盖了广播、航空通信、海上通信以及天气预报等领域。
通过对短波传播的研究和分析,可以提高短波通信的质量和效率,满足人们对远距离通信的需求。
短波电台技术的基本原理短波电台技术是一种传输无线电信号的方式,具有广泛的应用领域,包括无线通信、广播、天气预报等。
它利用电磁波在空间中传播的特性,实现了远距离的无线通信和广播。
本文将从短波的优势、传播原理以及调制技术等方面介绍短波电台技术的基本原理。
首先,我们来看一下短波技术相比于其他无线通信方式的优势。
短波具有很强的穿透力和抗干扰能力,能够在大气中的多种条件下传播。
由于电磁波的反射和折射特性,短波信号能够沿着大气层弯曲传播,从而实现跨越地球表面的长距离通信。
此外,短波信号具有较高的传输带宽,可以同时传输多个语音或数据信号,满足多种通信需求。
其次,我们来了解一下短波的传播原理。
短波主要利用电磁波在大气中传播的特性进行信息传输。
短波信号的频率范围通常在3MHz至30MHz之间,这个频率范围对应的波长较短,因此被称为短波。
短波信号会被大气层的电离层层结所影响,而电离层的密度和层结会随着时间和地点的变化而变化。
在短波传播中,常见的传播方式有地面波传播、天波传播和空间波传播。
地面波传播是指短波信号沿地球表面传播,适用于较短的距离。
天波传播是指信号沿大气层电离层传播,可以实现长距离通信。
空间波传播则是指信号从短波电台直接照射到天空中,然后被电离层反射回地球表面,实现远距离通信。
另外,短波技术的调制方式也是实现信息传输的重要环节。
调制是将源信号按照一定规律改变成适合传输的信号的过程。
短波技术主要采用的调制方式有幅度调制(AM)和单边带调制(SSB)。
幅度调制是指通过改变信号的幅度来携带信息,其中载波频率保持不变。
而单边带调制则是通过滤除幅度低的一侧频率来减小频带宽度,从而提高频谱效率。
在短波电台技术中,还存在一些常见的干扰问题,如多径传播引起的混叠干扰、大气噪声等。
多径传播是指由于信号被物体反射、折射或绕射而形成多个路径到达接收端,导致信号累加或相互抵消的现象。
这种干扰会引起信号的失真和衰落,降低通信质量。
长波、中波、短波、超短波和微波的传播特点1、长波传播方式主要是绕地球表面以电离层波的形式传播,作用距离可达几千到上万公里,此外,在近距离(200至300公里以内)也可以由地面波传播。
长波的传播主要是靠地面波和经电离层折回的天空波来进行的,它的传播距离由发射机的功率和地面情况所决定,一般不超过3000公里.主要用作无线电导航,标准频率和时间的广播以及电报通信等。
长波的应用:中远距离通信、地波通播、地波应急通信、长波矿井通信、地下通信、标准频率和时闻广播及无线电导航。
2、中波传播方式靠地面波和天空波两种方式进行传播。
在传播过程中,地面波和天空波同时存在,有时会给接收造成困难,故传输距离不会很远,一般为几百公里。
中波靠地面波和天空波两种方式进行传播.在传播过程中,地面波和天空波同时存在,有时会给接收造成困难,故传输距离不会很远,一般为几百公里.主要用作近距离本地无线电广播、海上通信,无线电导航及飞机上的通信等.中波的应用:近距离本地无线电广播、海上通信、无线电导航及飞机上的通信等。
3、短波传播方式短波信号主要靠电离层反射(天波)传播,也可以和长、中波一样靠地波进行短距离传播。
超短波通信主要靠地波传播和空间波视距传播。
当通信距离较近时,通常使用鞭状天线,利用地波传播。
短波的传播主要靠天空波来进行的,它能以很小的功率借助天空波传送到很远的距离.主要是远距离国际无线电广播、远距离无线电话及电报通信、无线电传真、海上和航空通信等。
当通信距离较远时,应用高架天线或将电台设在较高的地方,利用空间波传播;需要超视距通信时,可采用接力的方式或使用散射通信和卫星通信。
短波的应用:广播和通信。
4、超短波传播方式超短波传播(ultra-short wave propagation),波长为10~1米(相应频率为30~300兆赫)的电波经电离层的传播。
超短波电离层传播有散射传播和透射传播两种主要形式。
超短波,又叫米波或甚高频无线电波.主要传播方式是直射波传播,传播距离不远,一般为几十公里.主要用作调频广播、电视、导航、雷达及射电天文学等.超短波的应用:传送电视、调频广播、雷达、导航、移动通信等业务。
地震长波和短波知识点总结地震长波和短波的产生地震波是地震发生时由震源向四周传播的机械波,是地震能量的传播媒介。
地震波主要分为两种类型:P波和S波。
P波是一种机械波,可以在固体、液体和气体中传播,速度最快,是最早到达地震波观测点的波。
S波是一种剪切波,在固体中传播,不可以在液体和气体中传播,速度次于P波,是第二种到达地震波观测点的波。
地震长波和短波是地震波中的两种主要类型,它们的产生机理有所不同。
地震长波是指波长长、振幅小的地震波,产生于地震波的初至P波传播过程中,其频率范围在0.1~1Hz 之间。
地震长波的产生主要与岩石的变形和断裂有关,是地震波中的一种表面波。
地震短波是指波长短、振幅大的地震波,产生于地震波的次至S波传播过程中,其频率范围在1~10Hz之间。
地震短波的产生主要与岩石的振动和摩擦有关,是地震波中的一种体波。
地震长波和短波的传播特点地震长波和短波在地震波传播中具有不同的传播特点。
地震长波主要表现为波长长、振幅小、能量传播远的特点。
由于地震长波的波长较长,因此其在地震波传播中对岩层的侵蚀能力较强,能够影响较远距离的地区。
地震长波在大地表面和水体中传播时会产生共鸣效应,形成长达数十分钟甚至数小时的长周期振动,对建筑物和基础设施造成严重影响。
地震短波主要表现为波长短、振幅大、能量传播有限的特点。
由于地震短波的波长较短,因此其在地震波传播中对岩层的侵蚀能力较弱,能够影响的范围相对较小。
地震短波具有较强的穿透能力,能够穿透地下岩石并产生激烈的振动,对建筑物和基础设施也造成严重影响。
地震长波和短波的地震监测应用地震长波和短波在地震监测和预警中具有重要的应用价值。
地震长波在地震监测中主要用于监测地震活动的远场效应,可以通过长周期振动记录和分析地震波在地壳和岩层中的传播特性,为地震灾害防范和抢险救援提供重要依据。
地震短波在地震监测中主要用于监测地震活动的近场效应,能够记录和分析地震波的瞬时振动和频率响应,为地震灾害的快速响应和救援决策提供重要依据。
160m频段(1.800~2.000MHz)这是业余无线电台允许使用的最低频段。
这个波段的传播规律跟中波很相似,白天主要是*地面波进行近距离的通讯,晚上可以通过电离层D层反射进行远距离通讯,最佳的通讯时机是通讯双方都处于日出日落的交界时间。
在冬天的傍晚或黎明时分,是用160m频段进行远距离通讯的时候。
由于这个频段频率比较低,需要架设庞大的天线(波长160米! ),电离层对它的衰减也比较大,需要较大的功率才能达到远距离的通讯,因此,操作的人较少,并且多用CW进行联络。
80m频段(3.500~3.900MHz)这个频段的传播规律与160m频段相似,主要是以F层和E层混合传播为主。
夏天和白天由于D层和E层的电子密度高,这个频段以下的电波会被吸收掉而不能经电离层反射,白天只能进行100~200km距离的通讯。
同时,在夏天经常发生雷电,使频段上有很大的噪音,弱小的信号不能被听到。
在冬季的傍晚或黎明时分,进行远距离通讯的效果比160m频段好,通联到远距离电台的机会也大。
这个波段的天线也是比较庞大,但比起160m频段的天线已经缩小了许多,况且现在也有许多缩短型的产品天线 拐飧霾ǘ渭苌杼煜叩哪讯燃醯汀R话慵蛞准苌瓒嘤盟 桨氩ㄅ技 煜撸 醵绦偷牟 肺尴叨辔 怪苯拥匦偷奶煜撸 写蟮募苌璩〉睾统渥愕淖式鹁涂梢栽诩甘 椎奶 霞苌杵鹋哟蟮陌四径ㄏ蛱煜撸⌒Ч 玫奶煜呤羌纫 艿酶撸 忠 ざ裙弧?br>40m频段(7.000~7.100MHz)这是个短波初学者的入门频段之一,也是最拥挤热闹的频段。
这个频段操作范围比较窄,但几乎全年全天大多可以进行QSO,白天,可以进行几百公里的通联,在傍晚或黎明时分是开通远距离通讯的好机会,这时各国的许多电台在狭窄的频段内互相拥挤,加上本身频段的严重杂音,汇集成一幅繁华的市井图。
在深夜时分,常常是洲际通讯的好时机,因此,常在这个波段狩猎珍稀电台的HAM有个“夜猫子”的美称。
国内较多HAM在7.050~7.070MHz之间用LSB进行通联,许多省还在某些频点上设立固定的本地网络(比如周末早晨的7053山西网络, 现在发展为华北网络)。
长波短波中波的区分标准
长波、短波和中波的区分标准主要可以从以下几个方面进行界定:
1.波长:长波的波长范围通常在1000米至100米之间,短波的波长范围在100米至10米之间,而中波的波长范围则在1000米至100米之间。
2.频率:长波的频率范围通常在30 Hz至300 Hz之间,短波的频率范围在30 MHz至3 GHz之间,中波的频率范围则在500 kHz至5 MHz之间。
3.传播方式:长波和中波主要是依靠地波进行传播,而短波则主要是通过电离层反射进行传播。
4.通信应用:长波通信具有较远的通信距离和较低的误码率,常被用于军事、航海等领域的通信;短波通信可以利用电离层反射进行远距离通信,常被用于国际通信和广播;中波通信主要用于广播和海上导航,其信号可以进行远距离传输。
需要注意的是,这些区分标准并不是绝对的,实际应用中还需要考虑到具体的情况和条件。
例如,在某些特定的条件下,长波也可以通过电离层反射进行远距离通信,而短波也可以通过地面反射进行较远距离的通信。
此外,不同类型的无线电波在实际应用中也有不同的特点和用途,需要根据具体情况进行选择和使用。
短波设备工作原理
短波设备是一种能够传输短波频段信号的通信设备。
其工作原理主要包括以下几个方面:
1. 信号发射:短波发射机将要传输的信号经过调制处理后,通过天线发射出去。
调制处理包括幅度调制、频率调制或相位调制等方式,将原始信号转换为适合在短波频段传输的信号格式。
2. 信号传播:短波信号在空间中传播时,会受到电离层和大气影响。
电离层对短波信号会产生折射、反射和散射等效应,使信号能够在大范围、长距离传播。
同时,大气中的电离层活动和拓展也会影响短波信号的传播质量。
3. 信号接收:短波接收机通过天线接收到经传播后的信号,并进行解调处理,将信号恢复为原始的语音、图像或数据等信息。
解调方式与调制方式相对应,通过解码处理,将信号还原为原始信息。
4. 信号处理:接收到的短波信号可能受到噪声、多径传播和干扰等影响,需要进行信号处理来提高接收质量。
常见的处理方式包括滤波、放大、去噪和解复用等。
总之,短波设备的工作原理涉及信号发射、传播、接收和处理等环节,通过调制和解调处理,使得短波信号能够在空间中传输,并将其转化为有用的信息。
短波传播基础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电台通联一一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一一地波与天波。
简单地说,地波就是没有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!原因其实很简单一一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(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,通常在日洛后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。
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VHF传播,称为偶发E层传播”。
但这已超出本文的讨论范围,有兴趣的读者可以查阅解释这一现象的相关资料。
2HF波段的DX通信除了偶然会通过E层外,我们几乎完全依赖最外面的F层。
在离地表100到260英里处,稀薄的大气使离子的重组比在其它层中慢得多。
正因为这样,F层可以在整个晚上都保持高度电离。
和其它层一样,F层的电离度在正午前后达到最大,大约本地日出前一小时电离度最小。
关于F层有一点很有趣:它会趋向于分成两层,即F1层和F2层。
这一分裂在白天出现,并使在下面的F1层拥有很多E层的性质。
因此,日间的传播主要由F2层支持。
晚上,F1 层散开,而F2层的高度稍微下降。
图4在其它所有条件相同的情况下,低频率电磁波比高频率电磁波受到更强的D层吸收。
较大的波前必须在D层中传播更远的距离。
图3电离层中各子层的对地高度。
图中所示的距离并不是绝对的,而是会根据文中所述发生改变。
折射:关键的要素我简要地提到过折射是天波返回地面的机制。
这一现象最关键的一点是电磁波弯曲的角度。
这主要受两个因素所影响一一离子的浓度和波长(或频率)。
在其它条件一样的情况下,电离度高的时候电磁波会弯曲得更厉害。
另外,弯曲程度也会随波长的增加而增加(或换另一种说法:弯曲程度会随频率的增加而减小)。
这两个因素同时作用,最终决定了一列电磁波能否返回地面。
看看图5的例子。
图5A中的F层的电离度较低,这是夜间的典型情况。
在这种条件下,28MHz 的信号没能折射足够的角度,不能返回地面。
但是,3.5MHz 的电磁波的波长较长,因此折射得较厉害,于是可以返回地面。
在图5B中,电离层的电离度较高,比较像正午的情况。
现在,由于电离度足够高,两列波都被折射回地面。
注意28MHz的电磁波的弯曲程度不如3.5MHz的电磁波,因为28MHz的电磁波波长较短。
图5图A中,较低的电离度并不足以使28MHz 的电磁波折射回地面;但这已足够使3. 5MHz的电磁波折射回来。
在B中,较高的电离度使28MHz的电磁波可以折射回来。
现在你应该理解电离层折射的基本原理了。
是时候介绍一个与日常操作有关的简单而有用的因子了。
最高可用频率”(muf )定义为在当前条件下两指定点之间可以进行通信的最高频率。
例如,在某个晚上,纽约和芝加哥之间的muf可能为3.5MHz,而在同一时刻,纽约与丹佛之间的muf可能为28MHz。
为什么会这样呢?要回答这个问题,我们必须把另一个因素纳入我们的讨论——仰角。
我们已经知道电磁波的折射程度由两个要素决定:波长和电离度。
但在一个固定的频率和一定程度的电离度之下,电磁波可以以不同的角度入射F 层。
而这会如何影响传播呢?让我们深入地分析一下。
图6A显示了28MHz信号典型的可能发生的传播情况。
以高仰角发射的电磁波入射电离层后不能折射回地面,而是进入太空中。
而随着仰角的下降,当仰角在达到一定的角度后电磁波可以折射回地面。
这个角度称为临界角”所有发射仰角低于或等于这个角度的电磁波都可以折射回地面。
临界角也直接与一个被称为跳跃距离”或跳跃区域”的现象有关。
如图6所示,这一区域(或距离)是任何常规的天波都无法到达的。
跳跃距离的长短随临界角而变化。
表1列出了各个波段的平均跳跃距离。
表1 MF和HF业余频段的平均跳跃距离波段(米)正午* (英里)午夜* (英里)1608040503003030060020500100015800(只有白天有天波传播)101200(只有白天有天波传播)*路径中点处的当地时间图6B显示了电离层对低波段(3.5MHz )信号的折射作用。
图6B的其它条件与图6A都一样,我们可以看到3.5MHz信号临界角比28 MHz信号高得多,而跳跃距离则短得多。
在 3. 5MHz波段,我们可以在纽约与芝加哥的电台进行QSO。
而在28MHz,由于跳跃区域过长的关系,这个QSO就无法进行。
为什么我们所要通联的两个地方的muf会不一样这个问题的答案现在应该很清楚了!多跳传播图6频率、临界角与跳跃距离之间的关 系示意图。
解释见文。
为简单起见,我在前面只提到了电磁波只被电离 层折射一次 跳”了一下的情况。
但F2层有相当的高度,图六临界ffi芝加哥加离243111/ 丹號单跳可能达到的最大距离只有大约250 0英里。
因此,超过这个距离的通信需要折射多次,这被称为多跳传播”。
图6B显示了返回地面的电磁波又被反射到电离层,然后再被折射回地面。
这一现象可以出现好几次,于是电磁波就可以绕着地球传播了。
因为在每一跳中都会损失相当多的能量,所以采用低仰角辐射更为可取些。
低仰角辐射比高仰角辐射所需的跳跃次数少—些。
Hutch in son 在QST杂志中发表的一篇极好的文章中阐述了决定辐射仰角的因素。
3多跳传播损耗中的另一因素是信号是被陆地还是水反射回电离层。
可能你已经猜到,水的反射比陆地反射好得多。
在多跳传播中,电磁波会在水面上咼效率地反射。
是不是很奇怪为什么来自海边电台的信号总是很强呢? 4 太阳起着重要作用我们知道太阳在短期和长期的传播变化中起着主要的作用。
大体地说,原因很简单:太阳活动的变化影响着太阳电离辐射的输出。
这又影响着我们大气层的电离度。
从逻辑上说,要预测传播的状况,我们必须研究太阳的活动。
和天气预测相类似,我们不能100%准确地预测传播状况。
但是,我们可以用不同的太阳活动因子来比较好地预测各个频段的状况。
到目前为止,你一定深信太阳黑子与传播状况有密切的关系。
这些灰黑色的斑点已被证明与太阳的电离辐射输出有直接的关系。
在某一时刻,可见的太阳黑子越多,我们就可以预计将会出现越多的离子。
好在,太阳黑子的行为一直都被研究着,并在过去的200年内有良好的记录。
现在,我们知道太阳黑子(或其中的黑子群)以恒定的速度从太阳的东面移动到西面。
这一运动是由于太阳的自转而引起的。
太阳大约27.5天自转一圈。
可能太阳黑子的性质中最为显著(起码对火腿们来说)的就是其11年的黑子活动周期了。
记录显示,太阳黑子活动的峰值每11年出现一次,误差为前后一年。