➢E层 • 出现在太阳升起时,中午达到最大值， 之后逐渐减小;太阳降落后，对短波传 播不起作用 • 电离开始后可反射高于1.5MHz的短波
➢ES层 (E-sporadic 偶发E层) • 偶尔发生 • 具有很高的电子浓度，能将高于短波 波段的电波反射回来
• 如何利用尚待研究
➢ F层 (反射层) • 白天有两层：F1层和F2层 • F1层夜间消失，常出现于夏季 • F2层电子浓度白天大夜间小、冬大夏小 • 适合远距离短波通信
它是指在实际通信中，能被电离层反射回地面 的最高频率。
对应于电离层各分层的电子密度，都存在一个 相应的最高频率fv，也称为临界频率。
在此频率时，该层对垂直入射的（入射角 φ=00）电波将起到反射作用；而当频率高于fv 时，垂直入射的电波将穿出该层，因此不能 为收发用户提供短波通信链路。
如果电波是以φ>00的入射角斜射电离层，频率为fv的电波不 会穿出该层，而当更高的某一频率fob时才穿出该层。 fob被称为入 射角为φ时的最高可用频率，它可表示为：
由于电离层的电子密度受太阳辐射影响很大，白天 和夜晚的最高可用频率相差甚大，工作频率也需要进行 相应的调整。下图示出了最高可用频率一天内的变化， 作为简单的取值方法，而为了更好的适应电离层参数变 化引起的传输特性随机起伏，实时地选用最佳工作频率 是合适的。下图画出了MUF和FOT及建议选用的日频和 夜频。
fob = fv secj = fv 1+骣 琪 琪 桫2dh' 2
显然， fob ≥ fv。
h’
d
为什么在同一电离层高度上有多个工作频率？
h’
f
h
F
f
d
MUF是电波能返回地面和穿出电离层的临界值。 考虑电离层的结构随时间的变化和保证获得长期稳定 的接收，在确定线路的工作频率时，不是取预报的 MUF值，而是取低于MUF的频率FOT，FOT称为最 佳工作频率(frequency of optimum traffic)。一般情况 下FOT=0.85MUF。选用FOT之后，能保证通信线路 有90%的可通率。由于工作频率较MUF下降了15%， 接收点的场强较工作在MUF时损失了10-20dB,可见 为此付出的代价也是很大的。
于信道的相干时间，则两次发射的信号会经历相同的衰落，分集抗
衰落的作用就不存在了。
1
短波通信的基本概念
短波(shortwave)的定义 按照CCIR国际无线电咨询委员会(International Radio
Consultative Committee) (1993年起，ITU-R)的规定，短波是 指频率为3-30MHz，波长为100m-10m的无线电波。
短波通信 利用短波进行的无线电通信称为短波通信，又
称为高频(HF)通信。 短波通信实际使用范围为1.5-30MHz。
短波通信的特点
优点 ➢勿需中继站就可实现远距离通信 ➢技术成熟、完善 ➢建设周期短、建设和维护成本低 ➢机动性强、使用灵活 ➢对自然灾害和战争的抗毁性强
缺点及对策
➢ 频带窄、容量小 广泛采用单边带调制技术
• 相干时间 （coherent time） ：
相干时间就是信道保持恒定的最大时间差范围，发射端的同一信号
在相干时间之内到达接收端，信号的衰落特性完全相似，接收端认
为是一个信号。如果该信号的自相关性不好，还可能引入干扰，类
似照相照出重影让人眼花缭乱。从发射分集的角度来理解：时间分
集要求两次发射的时间要大于信道的相干时间，即如果发射时间小
关键概念
• 相干带宽 （coherent bandwidth） ：
指某一特定的频率范围，在该频率范围内的任意两个频率分量都具 有很强的幅度相关性，即在相干带宽范围内，多径信道具有恒定的 增益和线性相位。相干带宽近似等于最大多径时延的倒数。从频域 看，如果相干带宽小于发送信道的带宽，则该信道特性会导致接收 信号波形产生频率选择性衰落，即某些频率成分信号的幅值可以增 强，而另外一些频率成分信号的幅值会被削弱。
➢ 短波天波信道是变参信道 采用实时选频技术
➢多径效应严重导致信号衰落 分集接收技术、扩频技术 时频编码/时频相编码及检测技术
➢大气和人为干扰严重
扩频技术
短波传播方式
电离层
天波
地表面波
地波
地波： 1.5~5 MHz。
直接波 地面反射波
短波通信实际使用范围为1.5~30MHz。
短波地波传播特性
➢ 大地吸收导致传播损耗 ➢ 地面导电性能越好，传播损耗越小 ➢ 电波频率越低，传播损耗越小
(利用地波进行近距离通信的频率范围大约 是1.55MHz)
➢ 垂直极化波比水平极化波衰减小 (通常采用辐射垂直极化波的垂直天线)
大地吸收导致传播损耗
一）场强短(V波/ m传) 播的形式
106
105
104
103
102
101
发射功率1KW
100
垂直天线
10-1
10MHz
1
5 10
50 100
0.15MHz
0.5MHz
1MHz 5MHz
500 1000
d(Km)
结论：地波的衰减随着频率的升高而增大，所 以即使使用1000W的发射机，陆上传播距离也 仅为100km左右，所以这种传播形式不宜用作 无线电广播或远距离通信。
电离层
电离层是指从距地面大约60公里到1000公里 处于电离状态的高空大气层。
1. 电离层的形成
电离层各层高度与电子密度的关系
h( Km)
500
电子浓度随高
400
度增加而增加；
300
午夜
F2
200
100
D
0
109
1010
F2
D、E层夜间
中午 消失；
F1 E
1011Βιβλιοθήκη 1012F层中午(白天) 有两层；F1层夜间 消失。
1013
电子密度 (1/ m3 )
最高可用频率（MUF）
最高可用频率 （MUF, maximum usable frequency）
电离：高空大气层在太阳辐射的作用下，大 气气体分子或原子中的电子游离出来，形成离子 和自由电子。
电离现象显著的区域称为电离层。
电离层基本分层特性
D层： 60~90km
E层： 100~110km
ES层： 120km
F1层： 170~220km
F2层： 225~450km
➢D层(吸收层) • 太阳升起时出现，太阳落下后消失 • 短波以天波传播时将穿过D层 • 短波穿过D层时严重衰减 • 在白天，D层决定了短波传播的距离、 发射机功率和天线增益