第六讲-天波传播课件.ppt

1、EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 内容安排EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 天波传播通常是指由高空电离层反射的一种传播方式。长波、中波和短波都可以利用天波通信，其主要优点是传输损耗小，便于利用较小的功率进行远距离通信。但由于电离层是一种随机的、色散及各向异性的媒质，电波在其中传播时会产生各种效应，如多径传输、衰落、极化面旋转等，有时还会因电离层暴变等异常情况造成短波通信中断。近年来，随着高频自适应通信系统的投入使用，大大提高

2、了短波通信的可靠性。 l电离层的结构特点 电离层是地面上空大气层的一部分，它从60 km起一直延伸到大约千余公里的高度，是由自由电子、正、负离子和中性分子、原子组成的等离子体介质。 电离层概况EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 电离层概况v大气层的结构对流层：离地面1012km，大气相互对流平流层：离地面1060km，大气沿水平方向流动电离层：离地面601000km，存在大量带电离子磁层：电离层以上几万km，存在着由带电离子组成 的两个辐射带v电离层的形成原因 电离层主要是由于太阳中紫外线和X射线（主源）、其他

3、星体的紫外辐射以及宇宙射线中的高速粒子碰撞使大气层中的气体分子电离，电离显著的区域即为电离层，电离程度由电子浓度N（电子数/m3）来描述。事实上，大气分子在不断地被游离的同时，自由电子和离子又不断地复合成中性分子或原子，在动态平衡状态下的电子浓度N值，是电离层的重要参数之一。 EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 电离层概况图1 地面上空大气层概况EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 电离层概况v电离层的分区 根据电离层观测站的观测

4、以及利用先进的探空手段证实电离层电子浓度按高度有几个峰值区域，从低到高分别称D区、E区、F1区和F2区，如图1所示。各区之间没有明显的分界线，也没有非电离的空气间隙。每一区都有一个电子浓度的最大值，整个电离层的最大电子浓度区域在F2区，在此以上随着高度的增加电子浓度缓慢地减少。 D区，处于6090km的高度上，最大电子浓度Nmax2.5e9(电子数/m3)。随着夜晚的来临，游离源（主要是太阳辐射）减弱，N逐渐减小，在黑夜中D区几乎完全消失。 E区，发生在90150km， Nmax2e11(电子数/m3)较稳定地在110km处，夜间电子浓度降低。EMW Propagation Engineeri

5、ngSchool of Electronic Engineering 电离层概况 F1区，经常出现在夏季白天、170220km处，Nmax2.5e114e11(电子数/m3)。夜间及冬季消失。 F2区，发生在225450km，Nmax8e112e12(电子数/m3)，其高度约为250300km。F2区电子浓度白天大、夜间减小，冬季大，夏季小。对电离层分层结构具体参数可见表1。表1 电离层各层主要参数EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 电离层概况l电离层的变化 掌握电离层的特性及其变化规律是利用电离层对电波起反射

6、作用实现天波传播的基础。电离层作为一种随机的、色散及各向异性的半导电媒质，其参数如电子浓度、分布高度、电离层厚度等都是随机量，但其平均值却有着明显的昼夜、季节、年变化的规律，称为正常变化。此外，电离层还有不可预测的不规则变化，称为异常变化，具有非周期性的随机特性。正常变化包括 日变化，日出之后各区电子浓度不断增加，到正午稍后时分达最大值，以后又逐渐减小，D区深夜时消失。一日之内，在黎明和黄昏时分，电子浓度变化最快。 季节变化，这是由地球环绕太阳公转引起的。如F1区多出现在夏季白天；F2区高度夏季高冬季低，而电EMW Propagation EngineeringSchool of Electr

7、onic Engineering 电离层概况子浓度却冬季大夏季小，并在一年的春分和秋分时节两次达到最大值，如图2所示，其中图中的纵坐标以临界频率fc标出。 随太阳黑子11年周期变化。太阳黑子是指太阳光球表面经常出现的黑斑，因比光球表面温度（6000K）低20003000K，因而呈亮度较暗的斑点，一般成群出现。太阳黑图2 临界频率的季节变化子数的最大年份，是太阳活动的高年，太阳辐射增强并可喷射出大量带电粒子，电离层的电子浓度将明显增强，尤其对F2区影响最大。EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 电离层概况电离层的异

8、常变化主要包括电离层骚扰和电离层暴。电离层骚扰是当太阳耀斑爆发时，辐射出极强的紫外线和X射线，以光速传播到地球，当穿透高层大气到达D区时，会使D区电子浓度突然增大，增加了对短波的吸收，可能造成短波通信中断。由于耀斑爆发时间很短，因此电离层骚扰持续时间通常为几分钟到几小时，并且只发生在地球上的日照区。另外，在太阳耀斑爆发时，还喷射出大量带电离子流，若进入电离层，会使电离层的正常结构发生剧烈变动，称电离层暴变。此时F2区受其影响最大，有时会使F2区电子浓度最大，有时却EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 电离层概况使

9、电子浓度下降。当出现后者情况时，有可能使频率较高的短波信号，穿透F2区而不再返回地面，造成短波通信中断。为了维持通信，须降低工作频率。电离层暴的持续时间可从几小时到几天之久。由于太阳耀斑爆发喷射出的带电粒子流的空间范围较窄，所以在电离层骚扰之后不一定会发生电离层暴。l电离层的性质 无线电波在电离层内传播时，自由电子在入射电场作用下作简谐运动。由于电离层内有着大量的作无规则热运动的中性分子，离子等，电子在运动过程中（还须考虑电子本身的热运动）必然与分子等碰撞，遂将部分电波能量转换成电离层的热耗，使电波在电离层内传播时产生衰减。EMW Propagation EngineeringSchool o

10、f Electronic Engineering 电离层概况设v为电子的运动速度，为碰撞率，表示一个电子一秒钟内与中性分子的平均碰撞次数，并假设在碰撞时电子原有的动能全部转移给中性分子或原子，这样电子在单位时间内失去的动量为mv，m为电子的质量。则电子运动方程式可写成 式中e为自由电子的电量，由上式得 则运流电流密度J Je为demmdtvE =v(1)ej mmEv =(2)2222222eNeNeNeNejj mmmmEEEJ = -v =(3)EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 电离层概况在电离区，麦氏第

11、一方程为已知 ，与上式相比 为电离层的等效相对复介电系数， 为等效相对介电系数， 为等效电导率。(4)02202222001e= jNeNejmjmHEJE0rrj 22201rNem (5)2220s/mNem(6)rrEMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 电离层概况 可见r1,而且不等于零，具有半导电的性质。r是频率的函数，所以电离层是色散媒质。电波在色散媒质中传播时，相速vp和能速vg不再相等，且vp.vg=c2。在r1的电离层内，相速大于光速，而群速恒小于光速。此外，电离层对不同频率的电波呈现不同的导电特

12、性，从(6)可看出，若=，电离区最大，若，也要变小。取决于大气分子热运动速度及气体压力，因而是随高度变化的。D区，=106107次/秒；E区=105次/秒；F区， =102103次/秒。因而D区对短波呈现的电导率最大，因而电离层的吸收损耗主要是由D区引起的，故有时称D区、E区为吸收区。EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 电离层概况 电离层处于地磁场中，其中电子还会受到Lorentz力的作用： 当电子沿入射波电场方向运动时，若电场方向与地磁场方向一致，则FB=0；若电场方向与地磁场方向垂直，则FB值最大，作用力的

13、方向垂直于v v和B B0所在的平面，这样，电子将围绕地磁场的磁力线作圆周运动。因此，不同的电波方向和不同的极化形式，会引起不同的电子运动情况，表现出不同的电磁效应。这时电离层具有各项异性的媒质特性，等效介电系数具有张量的性质。 概括而言：电离层是一个色散、各向异性、随机的、时空变化的半导电媒质，属变随参信道。BFe vB(7)EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 内容安排EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 电波在电离层内的传播问

14、题包括在电离层内的反射条件、传播轨迹、传播速度、损耗、极化面旋转等问题。针对电波反射和电离层吸收问题的基础性讨论特作如下假设 不考虑地磁场的影响，即电离层为各向同性媒质 电子浓度N只是高度的函数 在各区Nmax附近，N（h）分布近似为抛物线状l反射条件 当不考虑地磁场影响时，电离层等效相对介电系数为标量，由（5）知当22条件，代入m、0、e值，得折射率为 电波在电离层中的传播280.81rNf (8)280.81rNnf(9)EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 假设电离层是由许多厚度极薄的平行薄片构成，每一薄片

15、内电子浓度是均匀的。设空气内电子浓度为0，尔后由低到高，各薄片层的电子浓度依次为N1、N2、N3，相应折射率为n1、n2、n3 ，若则当频率为f的无线电波以一定的入射角0自空气射入电离层后，电波通过每一薄片时折射一次，当薄片数目无限增多时，电波的轨迹变成一条光滑的曲线。依据折射定律电波在电离层中的传播12310nnNNNNN01231nnnnnnnn111sinsinnnnnnn(10)EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 推广有电波在电离层中的传播0011sinsinsinnnnnn(11)EMW Propag

16、ation EngineeringSchool of Electronic Engineering 由于随着高度的增加n值逐渐减小，因此电波将连续地沿着折射角大于入射角的轨迹传播，即 当电波深入到电离层的某一高度hn时，恰使折射角n=90，此时电波到达最高点，之后射线将沿着折射角小于入射角的轨迹由电离层逐渐折回地面，由于电子浓度N（h）分布是连续的，所以电波传播的轨迹是一条光滑的曲线。由（11）将n0=1，n=90代入上式电波在电离层中的传播01231nn00sinsinnnnn(12)02sin1 80.8nnNnf(13)EMW Propagation EngineeringSchool

17、of Electronic Engineering 这表明电波能从电离层中返回地面时，电波频率f、入射角0与反射点电子浓度Nn之间的关系，由此可看出 电离层的反射能力与频率有关。频率越高，（13）所要求的反射点电子浓度Nn越大，电波需要在较深处才能折回，这是因为对频率较高的电波而言，相邻两薄片层电子浓度差值N引起的折射率变化量就越小，使电波路径增长。电波在电离层中的传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 长波波段的电波，白天在D区反射，夜间由于D区消失而在E区底部反射。中波则需要在较大的电子浓度处反射，但由于白

18、天D区对电波能量吸收较大，故中波仅能在夜间由E区反射回地面。而短波将穿过D区，E区并在F区反射。一般来说，超短波不能利用天波传播。 电波在电离层的反射还与入射角0相关，当电波频率一定时，入射角0愈大，进入电离层后相应折射角也越大，稍经折射就满足0=90的条件，而使电波从电离层反射下来。电波在电离层中的传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 当电波垂直投射时，垂直投射频率fv与反射点电子浓度Nn满足将上式代回（13）有此式即为正割定律，它表明当Nn一定时，通信距离r越大，0就愈大，则允许使用的频率f就愈大。电波在

19、电离层中的传播80.8vnfN(14)0secvff(15)EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 当反射点电子浓度为Nmax时，（14）和（15）可重写为式中fc称临界频率，它是当电波垂直投射时所能反射回来的最高频率。fc与Nmax一一对应，且若ffc时，电波以任意入射角发射都能从电离层反射下来；而ffc的电波，其反射收到（17）的限制。电波在电离层中的传播cmax80.8fN(16)maxc0secff(17)maxc0secff(17)EMW Propagation EngineeringSchool of

20、Electronic Engineering l电离层的吸收 电离层的吸收分为偏移吸收和非偏移吸收。 所谓非偏移区是指电离层中折射率n1的区域，在该区域电波射线几乎是直线传播的。如短波，通常是在F区反射，除反射区附近外，其它区域均可称为非偏移区。尤其在D区，大气分子密度大，值可达106107（次/秒），因此，电波通过D区时将损失相当多的能量。非偏移区吸收也主要是指D区吸收，当然也包括E区和F区下缘的吸收。忽略地磁场的影响（比电场作用小近3000倍），衰减常数为 电波在电离层中的传播2001602rr (18)EMW Propagation EngineeringSchool of Electr

21、onic Engineering 对于短波传播，通常满足/1条件，则有若已知电离层电子浓度和碰撞频率随高度的分布，及电波传播的轨迹，则波在电离层中的总衰减按下式计算 dl表示电波轨迹的路径长度元。 偏移区指电离层中折射率n很小的区域，在该区域内射线轨迹弯曲，故称为偏移区，主要是指接近反射点附近的区域，在此区域的吸收即为偏移吸收和反射吸收。对于F区因碰撞频率低，一般来说，它比非偏移吸收小得多。电波在电离层中的传播2226060rrNem(19)dle(20)EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 内容安排EMW Pr

22、opagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 频率从330MHz的无线电波称为高频无线电波，或称短波。短波天波传播广泛应用于各种距离的定点通信、广播、岸船间的航海移动通信等。其两个突出优点是： 电离层传输媒质的抗毁性好 传输损耗小 缺点是因深入电离层，受电离层的影响较大；受电离层暴变的影响，会造成短波通信。l传输模式 传输模式是从电波从发射点辐射后到接收点的传播路径。由于短波天线波束较宽，射线发散性较大；电离层是分层的；电波传播时可能多次反射等原因，使得在一条通信线路中通常存在着多种传播路径，也即多种传播模式。短波天波传播EMW P

23、ropagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 一跳距离是指电波经电离层反射一次时的地面距离。从E层反射，一跳最远距离为2000km；从F层反射，一跳最远距离为4000km。对某一通信电路而言，可能存在的传输模式是与通信距离、工作频率、电离层的状态灯因素有关。通常，若通信距离小于4000km时，主要传播模式是1F型。一般采用的天波传播模式如表2所示。短波天波传播表2 天波传播模式EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 但即便是1F模式，一般也存在着两条传

24、播路径，其射线仰角分别为1和2。低仰角射线因入射角大，故从电离层较低的高度就反射下来；反之，高仰角射线因入射角小，则须在较大的电子浓度处才得以反射回来。所以即便对应相同的发射点和接收点也可能同时存在几种传输模式和几条射线路径，这种现象即称为多径传输。接收点场强是所有这些射线的场强之和。短波天波传播1F模式高角波和低角波示意图EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering l传输特性 v传输损耗 根据引起传输损耗的各种物理原因，电波天波传播过程中的基本传输损耗构成如下图所示短波天波传播短波天线传输损耗框图EMW Propag

25、ation EngineeringSchool of Electronic Engineering 即基本传输损耗Lb包括 它们都是工作频率、传输模式、通信距离和时间的函数。其中Lg仅当多跳模式下才存在，它是电波经地面反射后引起的损耗。Lg与电波的极化、频率、射线仰角以及地质情况等因素有关。由于电波经电离层反射后极化面旋转短波天波传播(dB)bbfgapLLLLL(21)EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 且随机变化，入射地面时的电波是杂乱极化的，因此，严格计算Lg有困难。工程上处理的办法是对圆极化波进行计算。

26、 假设入射电波是圆极化的，即电波能量在水平极化和垂直极化分量内分布相等，则地面反射损耗为 式中 和 分别是垂直极化波和水平极化波的地面反射系数短波天波传播22VH10lg(dB)2gRRL(22)VRHR2H2sin60cossin60cosrr-jR+j(23)2V260sin60cos60sin60cosrrrrj-jRj+j(24)EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 式中为射线仰角，（r-j60）为大地的复介电系数。对于电离层吸收损耗La其损耗规律为 对短波传播而言，非偏移吸收是La的主要组成部分，是电波

27、穿透D区和E区时引起的损耗。因D区电子浓度在正午时分很大，与中性分子碰撞的次数总和也越大，使电波衰减最大；另一方面，D区在晚间消失，使夜间传播条件改善，但干扰信号也随之增强，导致夜间通信情况并未得到显著改善。 当22时，衰减常数近似与频率的平方成反比，即频率越低，电离层的吸收损耗也越大，故从减小损耗的角度考虑，短波通信应选择频率较高的工作频率。 地磁场的存在影响着电子运动状况，应尽量避免接近磁旋频率（约1.4 MHz），因此频率处，电子的振荡速度大增，电波衰减严重。短波天波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering

28、 Lp称为额外系统损耗，它是一项综合估算值，是由大量电路实测的天波传输损耗数据，扣除Lbf、Lg、La后得到的。Lp值与反射点的本地时间T（小时）有关，可按下述数值估算 因电离层本质上是一随机、色散和各向异性的半导电媒质，因此由它引起的衰减必然是个随机量。通常，计算La和Lp值是按其平均值进行的。此外，不同传输模式的传输损耗应分别计算，从而可确定出对接收点场强贡献最大的传输主模式。短波天波传播pppp18.0dB 22T0416.6dB 04T1015.4dB 10T1616.6dB 16T22LLLL(22)EMW Propagation EngineeringSchool of Elect

29、ronic Engineering v衰落 衰落现象是指接收点信号振幅忽大忽小，无次序不规则的变化现象。短波天波传播存在慢衰落和快衰落两种。其中，慢衰落也称吸收型衰落，是由D区吸收特性的缓慢变化所引起的。频率越低，电离层吸收的日变化愈明显，导致昼夜信号电平起伏愈大。另外，信号电平随季节变化和太阳黑子11年周期性的变化也都属于慢衰落。对于信号电平的慢变化，可以在接收设备中采取如自动增益控制的技术措施，抑制吸收型慢衰落的影响，并且在通信电路系统设计中，必须考虑有慢衰落的电平储备量，以备在信号电平严重下降时仍能保持系统的质量及可靠性。 对于短波衰落一般主要是指干涉型的快衰落，它是由随机多径传输现象引

30、起的。短波天波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 下图(a)是不同传输模式的电波间干涉引起的衰落；（b）指由于地磁场的影响，电波分解为寻常波和非寻常波，在同一接收地点，可收到不同反射点到达的寻常波和非常波，两者干涉形成合成场强的衰落现象；（c）指由于电离层的非镜面反射，属于半散射状的反射，加之短波天线主波束较宽，使接收点多条射线场强干涉而引起衰落。短波天波传播短波干涉型衰落(a) 不同传输模式的干涉 (b)地磁场影响，寻常波与非寻常波的干涉 (c) 电离层的散射（a）（b）（c）EMW Propagatio

31、n EngineeringSchool of Electronic Engineering v多径时延 随机多径传输现象不仅引起信号幅度的快衰落，而且使信号失真或使信道的传输带宽收到限制。 多径时延是指多径传输中最大的传输时延与最小的传输时延之差，以表示，其大小与通信距离、工作频率、时间等有关。 与通信距离的关系：短波天波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 与工作频率的关系：当通信距离一定时，针对每一时刻的电离层状况，就存在一个能从电离层反射回下来的最高频率，称为最高可用频率，以MUF表示，MUF具有明显的

32、昼夜变化。当工作频率接近MUF时，多径时延最小。特别是在中午时分，D、E区吸收较大，多跳传播难以出现，容易得到真正的单径传输。而当频率降低时，传输模式的种类会增加，导致多径时延增大。短波天波传播的频率选取原则是 不能高于MUF 不能低于最低可用频率LUF：能保证所需的信噪比的频率为LUM 一日之内适时改变工作频率。 短波天波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 在保证可反射回来的条件下，尽量吧频率选得高些，这样就可以减小电离层对电波能量的吸收并减小多径时延。但不能把频率选在MUF，因为电离层很不稳定，当垫子浓

33、度变小时，电波很可能穿出电离层。通常选择工作频率为最高可用频率的85%，称为最佳工作频率，以OWF表示。 随时间的变化：即使对于同一通信链路，多径时延也是时变的，微明时刻，多径时延现象最严重、最复杂，而中午和子夜时一般较小且较稳定。因为在日出和黄昏时刻电离层电子浓度急剧变化，定点通信中，短波传播的MUF也随之迅速改变，若用固定频率如夜频工作，实际上是迅速的偏离最高可用频率而造成多径时延现象。 在一般条件下完全避免多径时延几乎是不可能的，只有正确选择工作频率可减小其不利的影响。短波天波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engine

34、ering v静区 设天线是无方向性的，则静区就是围绕发射机的某一环形区域，在这个区域内几乎收不到任何信号，而在离发射机较近或较远的距离处缺可收到信号，这种现象称为越距，收不到信号的区域称为静区。短波天波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 每一频率都对应有它的静区范围，频率越低，地波传播距离愈远使r1增大，而天波则允许以较小的入射角投射，r2减小，可使静区范围缩小。v环球回波现象 在适当的条件下，电波可经电离层多次反射，或者在地面与电离层之间来回反射，可能环绕地球再度出现，称为环球回波。环球回波分为正回波和

35、反短波天波传播回波。无论是正回波还是反回波，环绕地球一次的滞后时间约为0.13s。滞后时间较大的回波信号将使接收机中出现不的回响，影响正常通信，故应尽可能地消除回波的发生。用强方向性的收发天线可以消除反回波。通过降低辐射功率和选择适当工作频率来防止正回波。EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering l短波传播的基本特点 能以较小的功率进行远距离传播。天波传播是靠高空电离层反射来实现的，因此受地面的吸收和障碍物的影响较小。传输损耗主要是自由空间传输损耗，而电离层的吸收和地面反射损耗等则较小。在中等距离（如1000 km）

36、，电离层的吸收损耗只不过10dB左右，加上考虑衰落的随机性而附加的衰落电平总共约2030dB左右，可见利用较小功率的无线电台完全可以完成远距离的通信。例如，发射功率为150W的电台，用64m的双极天线，通信距离可达1000多km。 白天和夜间要更换工作频率。因电离层的电子密度、高度在白天和夜间是不同的，因此工作频率也应不同，白天工作频率高，夜间工作频率低。在日出日落前要更换工作频率。短波天波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 传播不太稳定，衰落严重。电离层的情况随年份、季节、昼夜和地理位置的不同而变化，因此

37、天波传播不如地面波稳定，且衰落严重。当神衰落发生时，衰落幅度可达30dB以上，因此在电路设计中必须留有足够的电平余量。此外，在接收系统中还可采用分集接收的方法。 天波传播由于随机多径效应严重，多径时延较大，则多径传输媒质的相关宽度f=1/较小。因此，对传输的信号带宽有较大的限制，特别是对数据通信来说，须采取抗多径传输的措施，以保证必要的通信质量。 电台拥挤、干扰大。波段范围比较窄，因此短波波段内的电台特别拥挤，电台间的干扰很大，尤其是夜间，由于电离层的吸收减弱，干扰更大。短波天波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineer

38、ing 近年来，人们进一步认识到：电离层媒质的抗毁性好，对电波能量的吸收作用小；特别是短波通信电路，建立迅速、机动性好，设备较简单及价格低廉等突出优点，加强了对短波电离层信道的研究，并不断改进短波通信技术，使通信质量有明显的提高。尽管目前已有优良的卫星通信、微波中继通信、光纤通信等多种通信方式，然而短波通信任然是一种十分重要的通信手段。短波天波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 内容安排EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 频

39、率从300kHz3MHz的无线电波称为中频无线电波，或称中波。中波可利用地波传播和天波传播方式。利用地波传播时，与短波相比，地面传输损耗减小，且绕射能力增强，传播距离较远，一般为几百公里。利用天波传播方式，中波通常是从E区反射下来。 波长为2000200 m（频率为150kHz1.5MHz）的中波主要用于广播业务，故此部分的波段又称为广播波段。此分波段足以穿透D区，但在白天，D区吸收强烈，故白天收不到此分波段的天波分量，信号完全依赖地波传播。而到夜间，D区消失，虽然E区电子浓度下降，但仍能反射中波，而且气体也较稀薄，电离层吸收较小。因此夜间中波可利用天波传播。中波波段的广播电台信号晚上比白天多

40、。中波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 根据广播波段的传播特性，通常可按距离远近将电波收听质量分为三个服务区：中波传播中波收听质量的三个服务区EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 主服务区（良好接受区）离发射台较近地区：接收的电波以地面波为主，即使在夜间，地面波场强也远大于天波场强，故白天和夜间，此区域内的场强都很强，所以接收点场强稳定，没有明显的衰落，不受太阳的影响，称为良好接收区，也是广播电台的服务主区。此服务区的半径决

41、定于发射机功率、发射天线的方向性以及地面的导电性质。频率越高，地面波传输损耗愈大，作用距离半径将减小。 衰落区稍远地区：距离进一步增大则地面波场强逐渐减弱。如果辐射功率大于几十千瓦，则在150300km的距离范围内，地面波仍有一定强度。在白天因为没有天波，较弱的地面波仍然比较稳定，只要接收机灵敏度足够高，仍能满意的收听。到了夜间，出现了电离层反射的天波，由于电离层的电子浓度的随机变化，使中波传播EMW Propagation EngineeringSchool of Electronic Engineering 得天波传播的射线形成也随之变化，因此，天波和地面波的干涉作用，使得合成场形成干涉型衰落，此区域为衰落区。防止衰落的积极措施是发射天线采用抗衰落天线，及设法使天线沿低仰角方向集中辐射，尽量减小天波辐射。 次要服务区很远地区：此区域地面波已经消失，只有在晚上才能收到天波信号，称为广播电台的次要服务区。这个区域的特点是白天收不到远距离的广播电台信号，而在夜晚，由于天波传播损耗减小，可收到信号，这就是为什么中波波段的广播信号到夜晚突然增多的原因。中波传播