短波電離層的吸收損耗計算

雷前召， 張修興， 何 冰

（渭南師范學院物理與電氣工程學院，陜西渭南 714099）

短波（頻段3～30 MHz）的遠距離傳輸主要經由電離層反射進行，故短波又稱天波或電離層波. 地球大氣的上層氣體分子因受太陽輻射的紫外線、X射線、太陽噴射的粒子以及宇宙射線作用［1］，發生電離而形成電離層［2］. 按距離地面高度不同，通常將電離層分為D、E、F層，但距離地面最近的D層電離程度較小，對電波傳播影響也小. E層距離地面90～140 km，F1層200～300 km，F2層300～400 km，F2層的電離密度最大，對電波的反射作用也最強.

短波在無線電廣播和通訊［3］、在國防、科技領域以及實際生活中均發揮重要作用，但短波頻段狹窄擁堵，通信頻點的選擇有限，更要考慮電離層D、E、F層的變化的影響［4］. 短波在選用通信頻點時，應盡量接近電波能返回的最高可用頻率（MUP），根據實際經驗，通常選取最高可用頻率的80%～90%作為工作頻率. 一方面能避免當電離層變化較大、電離層電離分子濃度起伏加大［5］，增加了電波穿透電離層的風險；另一方面，選擇頻率偏高的短波，電波在電離層的傳輸與反射距離都會加大，電離層吸收損耗也會加大.

短波傳播中的損耗包括4部分：電離層吸收損耗［6］，自由空間傳播損耗，多跳地面反射損耗和額外系統損耗［7-8］. 電離層傳播損耗模型很多［9-10］，本文討論的短波電離層損耗是基礎.

1 短波通信的電離層吸收損耗模型

短波可用較小的發射功率直接進行遠距離通信，短波通信主要通過天波和地波兩種傳輸途徑來實現信號的遠……