短波廣播中電波傳播理論的應用

迪力木拉提·木沙 新疆廣電局6501臺

一、電波傳播理論

電波傳播理論是影響無線電技術(shù)應用與發(fā)展的基礎性因素，與無線電發(fā)射臺的廣播頻率與實際應用息息相關(guān)。電波傳播并非能夠在自由空間中自由穿行，而是也需要依賴媒介的存在才能得以傳輸，然而，采用不同的媒介介質(zhì)便會對無線電波產(chǎn)生不同的影響。依據(jù)電波發(fā)射端到接收端頻段高低的不同，主要可以分為以下幾種傳播方式：

（一）地面波。電波主要沿著大地的表層進行傳播的傳播方式被稱之為地面波，這是中波廣播主要依賴的傳播方式。

（二）天波。電波經(jīng)過電離層的反射而實現(xiàn)的一種傳播方式被稱之為天波，這是短波廣播得以實現(xiàn)的主要傳播方式。

（三）空間波。在一定的視距范圍內(nèi)進行傳播的電波被稱之為空間波，其具體內(nèi)容包括直接波與地面反射的反射波，是調(diào)頻廣播、電視廣播主要依賴的傳播方式。

（四）對流層傳播。米波、分米波經(jīng)對流層散射而得以實現(xiàn)的傳播被稱之為對流層傳播，這種傳播方式并不穩(wěn)定，因而應用范圍并不廣闊。

（五）外球?qū)觽鞑?。頻率大于100Hz的電波通過電離層在地面與外球?qū)又g的傳播被稱之為外球?qū)觽鞑?，常應用于地面站與衛(wèi)星之間的電波傳播。

二、短波廣播的傳輸

短波電磁波的短波廣播作為唯一一種不受網(wǎng)絡樞紐與有源中繼制約的通信方式，具備強有力的通信能力與抗毀能力，是遠程通信過程中最為常見的傳播方式，具備廣泛的應用空間，例如偏遠山區(qū)、海洋荒島等不具備超短波通信信號的覆蓋的地區(qū)。常見的短波廣播傳播主要有兩種，一種是以大地為媒介的地波，由于地波對于短波電磁波具有很大程度的衰減，因而往往只能應用于近距離廣播，而不能應用于遠距離有效服務區(qū)；另一種是主要依賴于天波傳播方式傳播，無線電波通過電離層反射或是折射返回地面得以實現(xiàn)，由于電離層是天波反射傳輸介質(zhì)的主要載體，因此，電離層的作用對于短波廣播傳播具有至關(guān)重要的影響。

（一）電離層概述。電離層處于距離地表約為七十千米到七百千米之間的高空之中，由于空氣稀薄，加之在太陽光中的紫外線與X射線的影響之下，此時空氣中的分子極易被電離，因而就形成了電離層。所謂電離，是指不帶電的粒子經(jīng)高壓電弧或是高壓電線的外界作用影響下而變成帶電粒子的過程。電離層之所以只能在高空狀態(tài)下存在是因為，空氣中的分子在低海拔的區(qū)域并不能長期的保持電離的狀態(tài)，并且成千上萬的自由電子與空氣分子的存在使得電離的分子并沒有充足的空間可以實現(xiàn)重新組合，因而也就無法形成電離層。由于高空區(qū)域空氣密度相對較低，這就為自由電子和電離分子的重新排列組合提供了充足的空間，而且，在太陽光照射下空氣分子的電力速度不斷加快，并且遠遠高于分子重組的速度，因此高空地區(qū)才能形成較為穩(wěn)定的電離層。

（二）影響電離層的因素。依據(jù)電離層發(fā)生區(qū)域高度、日照強度、空氣密度等因素的差異，電離層又被區(qū)分為沒有明確清晰界限的四個部分。分別為E層、F1層、F2層和D層，它們之間彼此相連又相互滲透，同時也會對短波廣播的傳播造成不同的影響。

E層距離地表大約90千米到130千米，由于空氣密度較大，因而，此時電離后產(chǎn)生的分子極易發(fā)生重新排列組合。E層能夠反射或是折射無線電信號，其中，無線電波的入射角度十分重要，當高于臨界頻率之時，所有頻率均會直接穿越E層而直射入太空之中。因此，在短波廣播傳輸過程中可以依據(jù)臨界頻率乘以入射角的正切函數(shù)而計算出“最高可用頻率”的數(shù)值。

F1層和F2層可以總稱為F層，距離地表約為150千米到500千米，夜晚之時F1層與F2層并不會有明顯的劃分，但是，當日照充足F2層將會置于F1層之上，且F2層距離地表距離更遠。由于F層所處位置更高，因此與E層相比較而言，F(xiàn)層對短波通訊的影響更為重要。由于F2層的電離作用較強，因而具備數(shù)值更高的臨界頻率，甚至能夠達到14MHz，這也就意味著只要在50MHz范圍內(nèi)，即使是極低的入射角，短波廣播信號依舊能夠反射出去，在這樣的條件下，無論在什么地方，只要通過50MHz左右的頻段，便也能夠收到遙遠地方的廣播信號。

D層距離地表大約50千米到90千米，位于E層和F層之下，由于陽光在穿越E層與F層過程之中發(fā)生了大量的損耗，因而D層并不具備活躍的電離活動，也就不能實現(xiàn)對無線信號的反射，只能是吸收他們。理論上認為，頻率越低的信號越容易被吸收，而6MHz頻率左右的信號能夠被完全吸收，由于白天太陽光活動劇烈，D層的吸收頻率也就越高，而夜間太陽高度變化，頻率吸收率也就越低。所以，在白天，人類是無法聽到遠距離的低頻段廣播頻道的。

三、結(jié)語

短波廣播傳輸其本身便是一個較為復雜的通信系統(tǒng)，本文基于短波廣播的實際應用，通過對近年來短波發(fā)射機應用過程中日常維護經(jīng)驗的整理與總結(jié)，進一步分析了在日常傳輸過程中，短波廣播常見的運行特性與實際規(guī)律，這對于電波傳播理論在實際生活中的操作與應用具有積極作用與影響。短波廣播事業(yè)的發(fā)展是一項與通信專業(yè)技術(shù)息息相關(guān)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)，如果不具備科學的知識儲備，便難以實現(xiàn)安全傳輸發(fā)射工作的正常運行。因此，想要實現(xiàn)短波廣播的正常運行與發(fā)展，還需要在充分認識電磁波的傳輸原理和特性的前提之下，進一步加強對于電波傳播的理論學習與實際應用，才能高效地保證短波電波信號安全可靠的傳輸，才能使得短波廣播的安全傳輸發(fā)射工作得以圓滿完成，才能維護短波廣播事業(yè)的穩(wěn)定與繁榮。