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无线电波传播 [图片]
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熊出没 2011年04月18日 23:19 阅读(0) 评论(0) 分类：个人日记 权限: 公开
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无线电波段划分及传播方式
频率从几十Hz(甚至更低)到3000GHz左右(波长从几十Mm到0.1mm左右)频谱范围内的电磁波，称为无线电波。电波旅行不依靠电线，也不象声波那样，必须依靠空气媒介帮它传播，有些电波能够在地球表面传播，有些波能够在空间直线传播，也能够从大气层上空反射传播，有些波甚至能穿透大气层，飞向遥远的宇宙空间。发信天线或自然辐射源所辐射的无线电波，通过自然条件下的媒质到达收信天线的过程，就称为无线电波的传播。
无线电波的频谱，根据它们的特点可以划分为表所示钓几个波段。根据频谱和需要，可以进行通信、广播、电视、导航和探测等，但不同波段电波的传播特性有很大差别。
光速÷频率=波长
无线电波波段划分
波段名称 波长范围(m) 频段名称 频率范围
超长波
长波
中波
短波
1,000,000~10,000
10,000~1,000
1,000~100
100~~10
10~1
1~0.1
0.1~0.01
0.01~0.001
甚低频
低频
中频
高频
甚高频
特高频
超高频
极高频
3~30KHz
30~300KHz
300~3,000KHz
3~30MHz
30~300MHz
300~3,000MHz
3~30GHz
30~300GHz
超短波
米波
分米波
厘米波
毫米波
电波主要传播方式
电波传输不依靠电线，也不象声波那样，必须依靠空气媒介帮它传播，有些电波能够在地球表面传播，有些波能够在空间直线传播，也能够从大气层上空反射传播，有些波甚至能穿透大气层，飞向遥远的宇宙空间。
任何一种无线电信号传输系统均由发信部分、收信部分和传输媒质三部分组成。传输无线电信号的媒质主要有地表、对流层和电离层等，这些媒质的电特性对不同波段的无线电波的传播有着不同的影响。根据媒质及不同媒质分界面对电波传播产生的主要影响，可将电波传播方式分成下列几种：
地表传播
对有些电波来说，地球本身就是一个障碍物。当接收天线距离发射天线较远时，地面就象拱形大桥将两者隔开。那些走直线的电波就过不去了。只有某些电波能够沿着地球拱起的部分传播出去，这种沿着地球表面传播的电波就叫地波，也叫表面波。地面波传播无线电波沿着地球表面的传播方式，称为地面波传播。其特点是信号比较稳定，但电波频率愈高，地面波随距离的增加衰减愈快。因此，这种传播方式主要适用于长波和中波波段。
天波传播
声音碰到墙壁或高山就会反射回来形成回声，光线射到镜面上也会反射。无线电波也能够反射。在大气层中，从几十公里至几百公里的高空有几层“电离层”形成了一种天然的反射体，就象一只悬空的金属盖，电波射到“电离层’就会被反射回来，走这一途径的电波就称为天波或反射波。在电波中，主要是短波具有这种特性。
电离层是怎样形成的呢？原来，有些气层受到阳光照射，就会产生电离。太阳表面温度大约有6000℃，它辐射出来的电磁波包含很宽的频带。其中紫外线部分会对大气层上空气体产生电离作用，这是形成电离层的主要原因。
电离层一方面反射电波，另一方面也要吸收电波。电离层对电波的反射和吸收与频率(波长)有关。频率越高，吸收越少，频率越低，吸收越多。所以，短波的天波可以用作远距离通讯。此外，反射和吸收与白天还是黑夜也有关。白天，电离层可把中波几乎全部吸收掉，收音机只能收听当地的电台，而夜里却能收到远距离的电台。对于短波，电离层吸收得较少，所以短波收音机不论白天黑夜都能收到远距离的电台。不过，电离层是变动的，反射的天波时强时弱，所以，从收音机听到的声音忽大忽小，并不稳定。
视距传播、散射传播及波导模传播
视距传播是指：若收、发天线离地面的高度远大于波长，电波直接从发信天线传到收信地点(有时有地面反射波)。这种传播方式仅限于视线距离以内。目前广泛使用的超短波通信和卫星通信的电波传播均属这种传播方式。
散射传播是利用对流层或电离层中介质的不均匀性或流星通过大气时的电离余迹对电磁波的散射作用来实现超视矩传播。这种传播方式主要用于超短波和微波远距离通信。
超短波的传播特性比较特殊，它既不能绕射，也不能被电离层反射，而只能以直线传播。以直线传播的波就叫做空间波或直接波。由于空间波不会拐弯，因此它的传播距离就受到限制。发射天线架得越高，空间波传得越远。所以电视发射天线和电视接收天线应尽量架得高一些。尽管如此，传播距离仍受到地球拱形表面的阻挡，实际只有50km左右。
超短波不能被电离层反射，但它能穿透电离层，所以在地球的上空就无阻隔可言，这样，我们就可以利用空间波与发射到遥远太空去的宇宙飞船、人造卫星等取得联系。此外，卫星中继通讯，卫星电视转播等也主要是利用天波传输途径。
波导模传播电波是指：在电离层下缘和地面所组成的同心球壳形波导内的传播。长波、超长波或极长波利用这种传播方式能以较小的衰减进行远距离通信。
在实际通信中往往是取以上五种传播方式中的一种作为主要的传播途径，但也有几种传播方式并存来传播无线电波的。一般情况下都是根据使用波段的特点，利用天线的方向性来限定一种主要的传播方式。
业余波段的划分和怎样利用不同的业务波段
1、　　　 160米波段（1.8~2.0MHz）
 
这是一个属于中波(MF)波段的业务频段。应该记住，业务无线电通信的前辈们就是从这些低频率开始为人类作出巨大贡献的。
 
这个波段的电波以地波传播为主。一般来说，地波传播的最大距离只有250公里，所以在太阳黑子活动的一般年份，这个频段只能用于本地、附近地区间的通信。但大量实践证明，在冬季黎明前的一两个小时内，在太阳落山前的一小时内，它有可能传播到几千公里以外的地方。所以，国际上在每年的一、二月份都要为160米波段专门组织比赛，让热衷于这个波段通信的爱好者得以大显身手。
 
各国对这个波段的划分使用存在一些差别，如中国、美国、英国都是1.8~2.0MHz，澳大利亚是1.8~1.860MHz，而新西兰则分为1.803~1.813、1.875~1.900MHz两段。所以我们常需要“异频工作”方式来弥补各国规定上的不同，比如我们要和澳大利亚联络，就可在高手1.860MHz的频率上发射，而在低于1.860MHz的频道上收听。
 
2、     80米波段（3.5~3.9MHz）
 
这是属于HF段中频率最低的业余频段，也是一个最有利于初学者以较低的成本自制收发信设备的频段。和160米波段一样，它一般也是靠地波传播，晚上（一般要到零点以后）和邻近国家的联络比较有保障。在太阳黑子活动相对平静的年份，晚上DX的效果相当不错，白天由于电离层的反射有时也能达到300公里远的地方。
 
应该了解，3.75MHz是国际规定的慢扫描电视（SSTV）信道。
 
80米波段和160米波段在夏季都会受到几百公里之内雷电干扰以及非业务电台的干扰。
 
3、 40米波段（7.0~7.1MHz）
 
这是一个专用的业务波段。在太阳黑子活动水平较低的年份，白天这个波段可以很好地用做省内或邻相互间联络。到了太阳黑子活动高峰年，就有可能只能和本地电台联络。晚上或是傍晚和清晨，在这个波段上可以联络到世界各地的电台。
 
各个国家对这个波段的规定也有所不同，比如美国可使用7.0~7.3MHz的范围，其中7.15~7.3MHz可以用话工作，而处于第三区的我国只能用7.0~7.1MHz，因此有时会要求在联系中使用异频工作的方式。
 
4、     20米波段（14.0~14.35MHz）
 
这是爱好者使用最多的“黄金”频段之一许多国家规定有了高等级执照才能在这个频段上工作。无论是白天还是晚上，甚至在太阳黑子活动的高峰期，也还能够用这个波段和世界各地联络。和前面介绍的波段不同，这个波段开始出现“越距现象”了。即出现了一个地波传播到达不了，而天波一次单跳又超越了过去的电波无法到达的“寂静区”。这是天波传播的一个特有的现象。受越距现象影响的主要是省内或邻近省电台之间的联络，比如北京和天津等地，南京和镇江、苏州、上海等地在多数情况下都不能用20米波段进行联络。但由于电离层是在不断变化之中，所以寂静区的范围不是固定不变的。
 
5、     15米波段（21.0~21.45MHz）
 
这是一个最热闹的波段，世界范围内大量的新手也都活跃在这个频段里。在太阳黑子活动的低潮期，15米波段可以很好地用于远程通信，即使在太阳黑子活动的高峰期，它也是比较可靠的。而且，它常与20米波段相辅相成，比如在20米波段上与欧美联络不好了，这时它却变得好起来了。
 
15米波段的越距现象更加明显，尤其是在隆冬和盛夏季节，听本省或国内电台是很困难的。
 
这个波段上有很多小功率电台活动。如日本在21.210~21.440MHz中分配了24个频道专门供给5瓦以下的小功率电台使用。
 
6、 10米波段（28.0~29.7MHz）
 
这是一个理想的低功率远距离通信波段，甚至在太阳黑子活动的高峰期也是如此。当这个频段开通时（即传播情况比较好时）能达到像打电话那样的通信效果。由于频率比较高，晚上电离层较小的密度已不能对其形成反射，所以这个频段的远程通信只能在白天。10米波段的天线设备是整个短波中尺寸最小的，而传播过程中的绕射能力又比超短波的强，所以许多爱好者在中、近距离上用这个波段进行移动通信。
 
在10米波段上，28.0~28.2MHz一般用于电报，28.2~28.25MHz是世界范围的10米波段业务无线电信标台（BEACON），28.25MHz以上一般用于话，而29.4~29.5MHz是业余卫生通信用的频率。
 
7、     6米波段（50~54MHz）
 
6米波段属于VHF（甚高频）频段，其传播方式接近于光波，在视距范围内能保证可靠的通信许多国家建有爱好者共用的6米波段自动中转系统，如澳大利亚，爱好者利用它可以用手持式对讲机进行环澳洲通信。
 
在大量的通信试验中人们发现，6米波也可以进行远距离通信。比如，我国苏州市的爱好者就在这个波段上，同澳大利亚等几十个国家的业务电台联络过；又比如，澳大利亚爱好者经常能在当地收到我国江苏电视台一频道的信号（48.5~56.5MHz）。这是怎么回事呢？这是国为在大气层底部的对流层中，各种气候现象产生了许多冷热气团的环流，而大气层上部的同温层却不受其影响。这种大气物理特性的不均匀改变了甚高频电波的方向，使其尚着对流层和同温层之间的“夹层”传向远方。这种现象也被称为“大气波导”。在微波波段，电磁波的传输往往要用一种叫“波导管”的器件。这种金属管子内壁光亮如镜，电磁波在里面由管壁边疆反射跳跃前进。这和我们所说的“对流层传播”十分相似。当然，这种被称为“对流层传播”的现象是受气象影响的，因而每次的持续时间不会很长。
 
现代科学证明，在电离层E层的底部会出现一些电子密度不均匀的区域，对于频率为40至60MHz 的无线电波有较好的散射作用。它有作用距离达1000至2200千米，有衰落现象，但不受电离层骚扰影响。现代科学还证明，每昼夜有数以千亿计的流星进入大气层。这些流星在80至120千米的高空烧毁，形成一条细而长的电离子气体柱并迅速扩散。这对于工作频率为20至100MHz的无线电波来讲，也是一个良好的散射媒体。而且由于这种“流星余迹”的散射点高，作用距离可达2000千米以上。多么诱人的DX传播条件！让我们一起努力实践早日分享这些科学成果吧。
 
8.、 2米波段（144~148MHz）
 
这也是属于甚高频的波段，其传播更领带于直接波了。爱好者主要用这个波段进行本地区内的通信许多国家在这个波段上建有一种叫“REPEATER”的自动差转系统，爱好者用手持机通过它的差转可进行远距离通信。我国的BY1PK曾经利用这种装置，再通过国际长途转接，成功地进行过长城——BY1PK（北京天坛公园附近）——美国之间手持对讲机和手持对讲机的联络试验。
 
2米波段和6米波段一样，也有着“不可思议”的近7000公里的远距离联络记录。气候造成的空气团块或不同的气温层形成了“对流层传播”，而突发性E层也为2米波段远距离传播创造了条件。和6米波段相比，这个波段的对流层传播受气候变化影响更大，而利用突发性E层的可能性也更大一些。
 
2米波段是业务爱好者进行各种空间通信试验的常用波段：业务卫生的下行频率用的是这个频段，145.810和145.990MHz就是业务卫星“奥斯卡10号”的信标发射频率；利用月球反向进行通信的“EME”试验也有在2米波段上进行的，等等。
 
业务频段一直延伸到微波波段。微波有可能用于远程无线电通信吗？业务爱好者的回答是肯定的。
 
为了开发利用更高频率的无线电波段，全世界的爱好者都在不懈地进行着探索。爱好者们不断创造利用微波进行远程通信的新纪录，各种新的通信手段以及设备也在被爱好者们不断完善发展。可以相信，这种宝贵的努力一定会给人类通信事业的发展写下新的篇章！