2.5.2 短波传输（Shortwave Communication）

在电磁波谱中，短波的定义是指波长为100~10m(或频率为3~30MHz)的电磁波。实用短波范围已被扩展为1.5~30MHz。短波既可沿地球表面以地波形式传播，也能以天波的形式靠电离层反射传播。这两种传播形式都具有各自的频率范围和传播距离，只要选用合适的通信设备，就可以获得满意的收信效果。短波首次跨越海洋传播是1921年由业余无线电爱好者实现的。当短波通信以地波形式进行时，其工作频率范围为1.55MHz。陆地对地波衰减很大，其衰减程度随频率升高而增大，一般只在离天线较近的范围内(100km左右)才能获得比较有效的接受效果，保证可靠地收信。海水对地波衰减较小，沿海面传播的距离要比陆地传播距离远得多。因此，短波主要靠天波传播，借助于电离层的一次或多次反射，达到远距离(几千千米乃至上万千米)通信的目的。

常见的短波传播方式有以下几种。

1）地波（地表面波）传播：沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中，由于能量逐渐被大地吸收，很快减弱（波长越短，减弱越快），因而传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。

2）直射波传播：直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组成：一路由发射天线直达接收天线，另一路由地面反射后到达接收天线，如果天线高度和方向架设不当，容易造成相互干扰（例如电视的重影）。限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物，因此超短波和微波天线要求尽量高架。

3）天波传播：天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线电波。电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主要用于短波远距离通信。

4）散射传播：散射传播是由天线辐射出去的电磁波投射到低空大气层或电离层中不均匀介质时产生散射，其中一部分到达接收点。散射传播距离远，但是效率低，不易操作，使用并不广泛。

以上四种短波的传播方式如图2-15所示。

图2-15 常见的短波传播方式

需要说明的是，电离层（Ionosphere）是地球大气的一个电离区域，是受到太阳高能辐射以及宇宙线的激励而电离的大气高层，离地面高度60~450km。就地球而言，60km以上的整个地球大气层都处在部分电离或完全电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，完全电离的大气区域称磁层。也有一种说法是，把整个电离的大气称为电离层，这样就把磁层看作电离层的一部分。除地球外，金星、火星和木星都有电离层。电离层从离地面约60km开始一直伸展到约1000km高度的地球高层大气空域，其中存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射，产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收。

电离层的发现，不仅使人们对无线电波传播的各种机制有了更深入的认识，并且对地球大气层的结构及形成机制有了更清晰的了解。

因此，电离层是受太阳紫外线和X射线作用而存在的由离子、自由电子和中性分子、原子组成的一个区域。根据实际观测，电离层由环绕地球处于不同高度的4个导电层组成（D、E、F1、F2），这4个电离层对不同频率的无线电波的折射率不同，且对短波传输起到主要作用的是F层（图2-16）。为了保持昼夜短波传输正常，一般选用夜间的工作频率低于白天的工作频率，否则因电波穿透电离层，会引起通信中断。

图2-16 利用电离层的无线电通信