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短波(HF)和UV段不同的传播特性

2022-04-06 15:54:52

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  短波(HF)波段的无线电信号借助电离层的反射,可以进行数百公里至上万公里的通信。 由于电离层本身的特殊性,正常情况下电离层对高于 40 MHz 的无线电信号的反射是很微弱的,绝大部分信号会穿透电离层进入太空。 通常情况下,40 MHz 以上的无线电信号基本上都是沿直线方式传播,传播的距离一般在一、二百公里以内,也就是威尼斯人v23com常说的“视距”传播。

  但是在电离层和大气层(对流层)的特殊条件下,40 MHz 以上的 VHF 和 UHF 信号可以沿地球表面传播到数百公里以外,威尼斯人v23com通常把这种超“视距”的传播称为远距离传播。有时VHF 段的无线电信号也可以通过电离层的特殊条件反射,传播到几千公里以外,这种传播威尼斯人v23com可以称为超远距离传播。无线电波的“视距”传播,远距离传播,超远距离传播的机理是不相同的。下面讲到的各种传播都是指用通常的接收设备(普通的收音机、接收机,普通的天线),收到远方电台传来的无线电信号的强度和本地电台无线电信号的强度相差不太多的情况。

  一、视距传播

  无线电波基本是沿直线方式由发射端传播到接收端。

  二、远距离传播

  40 MHz 以上的 VHF 和 UHF 无线电信号在数百公里范围内的传播,主要是由地球表面附近大气层(对流层)的特性变化造成的,主要有两种传播方式。

  1、大气波导传播

  VHF 和 UHF 段的无线电波在对流层的大气中传播时,当大气层出现特殊的条件时,会随大气层的温度、气压、水份分布不同而发生折射,造成传播途径的弯曲和改变,从而形成传播无线电波的良好通道,这种传播通道通常称为“大气波导”。利用大气波导可以把 VHF 和 UHF 的无线电信号传播到几百公里之外,而且信号也比较稳定。一般在夏天雨后初晴的稳定天气,容易在大气层里形成大气波导。在沿海地区,当陆地上干燥的热空气团向海上移动后,也容易产生大气波导。大气波导一般在低纬和中纬地区产生的比较多,尤其是沿海地区和海面上出现的更多。由大气波导传播的信号比由电离层反射传播的信号稳定,大气波导往往可以连续保持几个小时。这对威尼斯人v23com无线电爱好者和 BCL 接收 FM 广播和 TV 伴音是一个挑战,一般情况下大气波导对 UHF 段的信号好于 VHF 段的信号,所以这对偏爱玩对讲机的无线电爱好者也是一个挑战。

  2、对流层散射传播

  在对流层没有形成大气波导的传播条件下,在距 FM 和 TV 电台 150-400 公里的范围内,也经常能收到电台的信号,这是由于对流层中的不均匀体引起无线波的散射造成的。对流层中的不均匀体是由空气形成的许多旋涡状湍流气团,在地面发射天线辐射的电磁波照射下,每一个不均匀体就象一个无源反射天线一样反射电磁波,把地面发射的无线电波传播到远方。这种传播威尼斯人v23com把它称做对流层散射传播。

  需要强调的是:对流层对无线电波的散射是随时存在的,但是受气象条件的变化影响,它的特性变化也是很大的,导致接收场强的变化也是很大的,从而造成远程接收的随机性。另外,对流层散射传播的无线电信号强度较小,往往需要用高增益的定向天线和高灵敏度的接收机才能接收。而且夏季的传播场强要比冬季大,早晚的传播场强比中午好。此外,对流层散射传播的频率在 100 MHz 以上时的效果比较好。大气波导传播和对流层传播都与接收当地附近的气象条件变化规律有关,这可以通过长期实践来摸索接收季节和接收时间的规律。

  三、超远距离传播

  无线电爱好者都知道,在距地球表面 60-1000 公里的高空,存在的大气层叫电离层,而且电离层也有分层结构,各层的高度和电子密度状态也不同。国际上常常这样划分:距地球表面 55-85 公里叫做 D 层,85-150 公里叫 E 层,150-200公里叫 F1 层,200公里以上叫 F2 层。由于电离层的电子密度特别大,所以能反射无线电波,从而实现远距离无线电通信,但电离层在正常情况下只能反射 40 MHz 以下的无线电波,高于 40 MHz 的无线电波会穿透电离层射向太空。

  但是,但当电离层的电子密度异常时,会出现电子密度很高的特殊区域,电离层的这些特殊区域会反射频率高于 40 MHz 的无线电波,而且是密度越高,反射的频率也越高,最高时可以反射 150 MHz 的无线电波,这就是 FM 电台和 VHF 的超远距离传播机理。当电离层的电子密度异常区出现在 F2 层时,其反射频率可达 60MHz,传播距离可达 2500-5000 公里,这种情况在太阳活动的高峰年份或电离层受到扰动时容易出现,另外,在冬季的白天也经常出现。

  当电离层的电子密度异常区出现在 E 层时,其电子密度可以比周围正常 E 层的电子密度大几十倍到几百倍,此时可反射 100 MHz-150 MHz 的频率,传播距离可达到 1000-2500 公里。E 层异常区传播的信号场强比较高,接收时比较容易,有时用普通收音机和对讲机就可以收到远方的 FM 台和对讲机的信号。E 层异常区的出现也是具有随机性,一般在中纬度地区的夏季白天有 50%一70% 的时间出现,赤道地区几乎白天都存在。


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