无线电波传播的传播模式

通常指电磁波在各种介质中传播的一些典型方式。在地球上，无线电波的传播介质有地壳、海水、大气等。根据物理性质，可将地球介质由下而上地分为地壳高温电离层、地壳介质岩层、地壳表面导电层、大气对流层、高空电离层。不同频率的无线电波，在各层介质中传播的折射率n和吸收衰减常数ɑ各不相同。因而各种频段的无线电波在介质中传播均有其衰减较小的传播模式。适于通信的传播模式主要有以下九种。 利用电离层和地面对电磁波的一次或多次反射进行传播的传播模式，又称天波传播。电离层按高度由下而上地分为D、E、F1和F2等几个主要层次。各个层次中部的电子密度最大值由下而上逐层增加，而电子和中性气体分子的单位时间碰撞次数则逐层减少。电离层的高度和电子密度均随季节、昼夜和太阳黑子活动而变化（见图）。
无线电波只能在折射率n值随高度递减的区域开始折返地面，电波途径最高点处的折射率n值等于电波入射角θ0的正弦函数。对应于某一折射角，存在一个最高频率，其传播途径的最高点可以达到F2层的最大电子密度区。此频率称为最高可用频率MUF。频率超过MUF的电波则穿透电离层不再返回地面。对应于最大入射角的最高可用频率的最大值约为30MHz。
由于电离层的吸收衰减，不同波段的无线电波各具有不同的特点，从而形成不同的传播模式。①短波段：电波可穿过D、E层到达F层，一般可满的条件，吸收衰减大致与频率的平方成反比，所以工作频率应尽量接近MUF。由于MUF随季节、昼夜和太阳黑子活动周期变化，工作频率必须相应地改变。此外，地壳表面导电层的上界面，对大入射角短波有良好的反射作用，可使下行天波转变为上行天波，这样就形成了多跳电离层传播模式。②中波段：昼间的D层有强烈的吸收作用，只有当夜间仅有E层存在时，才能形成电离层传播模式。③长波段和超长波段：电离层下缘满足条件ωV，昼间D层形成导电层反射面，夜间E层形成介质层反射面，并与地壳表面导电层构成大地-电离层波导的上下界面，其传播衰减主要来自电离层的吸收，衰减值随频率递增，超长波段的传播距离可达数千公里。
相关词目 无线电波穿透电离层的直射传播模式。电波穿过电离层会受到衰落、吸收、方向变化、传播时延、频率变化和极化面转动等的影响，这些影响随频率升高而迅速减弱。千兆赫以上的无线电波在穿过大气层时，受到氧分子和水分子吸收。在频率为60GHz处出现氧分子吸收峰值。水分子吸收则从频率为 15GHz才开始显著，并在频率为23GHz处出现一个吸收峰值。由于10MHz～20GHz的电波在自由空间传播所受的衰减影响较小，这个频率范围就形成一个无线电波的大气窗口，适于地空传播，是卫星通信、空间通信的唯一传播模式。