無線電波傳播方式與各頻段的利用

孔春雷

（空軍工程大學(xué)航空機(jī)務(wù)士官學(xué)校，河南 信陽 464000）

0 引 言

無線電波在傳播過程中容易受到外部環(huán)境影響，需要根據(jù)信號傳播的需求來選擇不同的傳播方式，從而使傳播損耗控制在一定區(qū)間內(nèi)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，更多的無線電波傳播方式得以利用，各個(gè)頻段的無線電波也分別應(yīng)用于不同的通信需求。在通信系統(tǒng)建設(shè)過程中，需要重視無線電的傳播折射率和吸收衰減量，利用高效的傳播方式和正確的電波頻段來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定通信。對無線電波通信技術(shù)的應(yīng)用需要充分了解相關(guān)傳播方式的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而確保在實(shí)際應(yīng)用過程中能夠充分利用各頻段的無線電波，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。

1 無線電波傳播概述

無線電波是指在自由空間內(nèi)傳播的電磁波，根據(jù)無線電波波長和頻率的不同，其傳播方式也有多種類型，其中波長短、頻率高的無線電波在單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒏?。從物理角度來看，無線電波的傳播有直射、反射、折射、穿透、繞射以及散射等情況，在傳播方式上也會(huì)有相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。無線電波能夠?qū)崿F(xiàn)在多種介質(zhì)中的傳播，其中包括地殼高溫電離層、地殼介質(zhì)巖層、地殼表面導(dǎo)電層、大氣對流層以及高空電離層幾種，傳播方式也在傳播介質(zhì)和傳播原理的影響下形成了眾多類型[1]。但在社會(huì)生產(chǎn)生活中，根據(jù)實(shí)際需求的不同，無線通信系統(tǒng)的建設(shè)對相關(guān)傳播方式有著嚴(yán)格的要求，需要用特定的傳播方式為基礎(chǔ)來建立相應(yīng)的通信系統(tǒng)，無線電波的各個(gè)頻段也可以分別用于不同的通信技術(shù)中。

2 無線電波的傳播方式

自無線電波通信技術(shù)發(fā)展以來，眾多傳播方式也相繼得到應(yīng)用，主要使用的有波導(dǎo)方式、地波方式、天波方式、空間波方式、饒射方式、對流層散射方式以及視距傳播方式。在無線電波的發(fā)射與接收過程中，信號發(fā)射點(diǎn)、信號接收點(diǎn)、傳播距離、中間障礙等對其實(shí)際傳播效果都有著極大的影響。不同傳播方式所受影響的程度也有差異，能夠分別應(yīng)用到不同的通信場景中。

（1）波導(dǎo)方式。在無線電波頻率低于30 kHz時(shí)，電磁波無法有效穿過電離層，通常在電離層下方與地表上方的空間內(nèi)傳播。以地殼巖層為介質(zhì)形成地殼波導(dǎo)的傳播模式能夠有效地提高電波傳播范圍，相應(yīng)的無線電波波長一般也在10 km以上，但由于地下施工難度較高，信號發(fā)射與接收設(shè)施建設(shè)難度大，因此還不能應(yīng)用于實(shí)際通信[2]。

（2）地波方式。地波主要在地球表面進(jìn)行傳播，適用于中波以下的無線波頻。該傳播方式不會(huì)受天氣影響，同時(shí)吸收衰減率也會(huì)隨傳播距離的提升而增加，通信信號較為穩(wěn)定。

（3）天波方式。天波方式也指電離層傳播方式，由天線向天空發(fā)射電波，經(jīng)電離層折射后又返回地面，再通過地面反射回電離層，多次的折射能夠?qū)崿F(xiàn)無線電波的遠(yuǎn)距離傳播。電離層根據(jù)高度分為D、E、F1和F2等多個(gè)層次，在不同電離層的電波折射能力有所不同，因此對無線電波的頻段也有著相應(yīng)的要求。多跳電離層傳播的方式會(huì)在電離層反射時(shí)出現(xiàn)吸收衰減，傳播距離越遠(yuǎn)也就意味著反射衰減的程度更高。

（4）空間波方式?？臻g波方式是指無線電波在固定空間內(nèi)進(jìn)行的傳播，主要是短距離內(nèi)的直射波與反射波。直射波是信號發(fā)射點(diǎn)與信號接收點(diǎn)之間的直接傳播，因此容易受到中間障礙的影響，如家電遙控中常見的信號阻隔現(xiàn)象。而反射波則是指在無線電波遇到光滑鏡面后形成的反射，同樣也能夠?qū)崿F(xiàn)無線電波的信號傳輸。

（5）饒射方式。饒射方式也可以稱為衍射傳播，是指無線電波信號在遇到彎曲的球面阻礙時(shí)，部分無限電波通過傳播方向的扭曲而發(fā)生的饒射現(xiàn)象。地球表面本身也具有一定的彎曲度，因此無線電波的傳播能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的超視距傳播。

（6）對流層散射方式。在大氣中的對流層能夠?qū)o線電波造成散射影響，而通過散射原理的利用，也能夠?qū)崿F(xiàn)無線電波的散射傳播。

（7）視距傳播方式。視距傳播是指衛(wèi)星廣播通信的點(diǎn)對點(diǎn)傳播，被廣泛應(yīng)用于廣播通信和移動(dòng)通信，而傳播方式也受到大氣層內(nèi)部環(huán)境的嚴(yán)重影響。不良天氣的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致無線電波傳播能力的下降，因此對波頻的選擇一般控制在10 MHz～20 GHz，適用于地空傳播。

3 無線電波各頻段的利用

在無線電波的傳播過程中，根據(jù)波頻的高低可以分為甚低頻（3～30 kHz）、低頻（30～300 kHz）、中頻（300～3 000 kHz）、高頻（3～ 30 MHz）、甚高頻（30～300 MHz）、特高頻（300～3 000 MHz）、超高頻（3～30 GHz）以及極高頻（30～3 000 GHz）。波頻越低，無線電傳播距離越長，但電波攜帶的信息和可用帶寬極低，更適用于世界范圍內(nèi)的長距離導(dǎo)航等。中高頻的無線電波能夠應(yīng)用到點(diǎn)對點(diǎn)的廣播通信上，但通信內(nèi)容有效，信號延遲也較高；高頻以上的無線電波通信內(nèi)容更多，但傳輸距離更短，適用于點(diǎn)對點(diǎn)移動(dòng)通信、視頻廣播以及個(gè)人衛(wèi)星通信等[3]。30 MHz～3 GHz是常用的通信波頻，有著大量的固定和移動(dòng)業(yè)務(wù)，數(shù)字蜂窩基站的核準(zhǔn)頻率范圍為870～880 MHz和825～835 MHz，而海事衛(wèi)星地球站的核準(zhǔn)頻率范圍為1 626.5～1 646.5 MHz和1 525～1 545 MHz。因此，在無線電波傳輸過程中需要根據(jù)實(shí)際需求來選擇波頻，并根據(jù)地方政策來建設(shè)相應(yīng)的通信系統(tǒng)，避免不同通信系統(tǒng)之間的無線電波干擾[4,5]。在此基礎(chǔ)上，針對兩點(diǎn)通信之間的距離和阻礙等，選擇合適的通信頻段能夠有效減少外部影響，將無線電波傳輸過程中的吸收衰減控制在合適范圍內(nèi)。

4 結(jié) 論

對無線電波的研究和探索能夠促進(jìn)無線通信技術(shù)的發(fā)展。隨著我國移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，對無線電波的應(yīng)用也進(jìn)行了更多的實(shí)踐。在全球化的競爭形勢下，對無線電波應(yīng)用研究也需要迎來更加多元化的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)科技水平的全面提高。