无线电波是怎样传播的

无线电技术的发展，使古代神话中的“千里眼”、“顺风耳”变成了美妙的现实。广播电台和电视台播放的丰富多采的节目，通过无线电波传送到千家万户，被收音机和电视机接收下来，转换成声音和图象。人们还利用无线电波传送长途电话、电报和图片。就连轮船和飞机的导航，卫星和宇宙飞船的监测和控制，也离不开无线电波。

无线电波从发射台的天线上发射出来，通过如图1所示的三种途径传播出去：①直接传播到接收天线上的无线电波，叫做直接辐射波。②通过地面反射后传播到接收天线上，称为地面反射波。③由天空的“电离层”反射回来到达接收天线，叫天波。

直接辐射波和地面反射波合起来称为地波。地波在传播的过程中，受到地面吸收损耗的影响，其强度随着距离的增加而逐渐减弱。频率越高（即波长越短）损耗越大，衰减得越快。

在离地球表面70到300公里的高空，存在着一个天然的“反射层”。这里空气稀薄，气体分子或原子被太阳辐射的紫外线和X射线电离，形成自由电子和离子，它们象云层一样笼罩着大地，这就是“电离层”。

电离层还可以分开成几层，图2是电离层的分层情况，自下而上称为D层、E层、F层。F层在白天又可分成F\(_{1}\)、F2两层。在夜晚，D层消失，E层的密度也降低，而F\(_{1}\)和F2 层合并成F层。F\(_{2}\)层电子密度最大，F1层、E层、D层依次减小。

表1是无线电波的波段划分情况。各波段范围内的无线电波受电离层的影响也不一样，见图3。长波段无线电波到达D层就被反射回来；中波到达E层就会被反射回来；而短波无线电波可以穿过D层、E层，然后由F层反射回来。

无线电爱好者常接触到的是中波、短波、超短波和微波，下面就谈谈这些波段电波传播的情况。

波长从1000米到100米（频率300～3000千赫）的无线电波称为中波。中波波段是国内广播用的主要波段。在白天，由于电离层D层的强烈吸收作用，中波经过D层时损耗很大，不可能由电离层反射传播而主要靠地波传播。到了晚上D层消失，中波可以经由E层反射传播到比较远些的地方去。所以晚上可以收听到远处外地的中波广播电台，而白天只能收听到本地或邻近省市的广播电台。

波长从100米到10米（频率3～30兆赫）的无线电波称为短波。短波碰到F层就会被反射回来。当它通过E层时会有些损耗，波长越长损耗越大，尤其在白天，E层密度大，对短波的低频段有很强烈的吸收，只有短波的中、高频段的电波才能穿过D层、E层被F展反射回来，所以两地之间如果用短波进行通信，白天要用较高的频率，晚上要用较低的频率才行。

不但电离层能够反射短波段无线电波，地球表面同样也能够反射。这样，由电离层反射回地球的电波，会再一次被地面反射到电离层。经过这样交替反射，使短波无线电波可以传播到很远的地方（图4），有时竟能绕地球几周。

但是在有些地区，地波由于传播过程中逐渐被损耗而到达不了，天波通过电离层反射却又落在更远的地方，在这个地区天波和地波都收不到，图6，这个地区称为“静区”或“寂静区”。

由于电离层的确切位置和离子浓度随着年度、季度、月份、日夜的不同而发生变化，因此短波通信在不同的时间要用不同的波长，而且接收到的信号可能在这一瞬间很强，而在另一瞬间又较弱，这种信号时而强时而弱的现象称为衰落。

波长从10米到1米、频率为30～300兆赫的无线电波叫超短波。超短波波段的无线电波入射到电离层时，会直接穿过不能返回地面。因此，只能依靠地波在“视距”内传播，即在看得见的范围内沿直线传播。电视广播和微波通信就是这样。

由于频率高了，所以地波的损耗也增大了。要想把超短波传到很远的地点，必须设置一系列的“中继站”或“接力站”，把信号一站一站地传送过去。这种接力站一般每隔50公里要设置一个（图5），而且常常用很高的铁塔或利用山头使得传播的距离可以远些。

在超短波的传播上，有时会出现一种令人奇怪的现象——电波会传播到几百公里，甚至几千公里以外。这种异常传播的原因大致有以下几个方面。

（a）分散E层的反射：在夏季的白天，电离层中的E层下部，常常会产生分散E层，叫E\(_{s}\)层，Es层可以反射超短波（图7）。

（b）散射：对流层中的不均匀体可能对超短波电波产生散射作用（图8），使其中一部分返回地面。

（c）其它原因：山岭的反射、衍射，大气波导传播等。

波长1米～1毫米、频率为300兆赫～300千兆赫的无线电波称为微波。它的传播基本上与光的传播相似。微波也可以依靠地波在“视距”内传播，它还可以用来作地面对空中物体、空中物体之间的通信用，卫星通信主要用的就是微波。(张晋纯 宋东生编译)