二 传播Propagation

本节内容可以在以后细读，目前只需要知道一下名词就可以了

1 电离层：

	地球的大气是由几层或几个部分构成的，有我们熟知的的对流层、平流层…
	我们短波通联最关心的是最上面的部分，叫做电离层 ionosphere.
	无线电波进入电离层时会改变方向，短波段甚至被反射回地球。

图1 电离层改变电波的方向

2 电离层可以分成几个层次：

这些层次是 D, E 和 F 层.（没有A、B、C层，用来预留给将来的发现）

太阳的UV（紫外线）辐射给这些层充电,从而影响电波的传输.

     

图2 电离层的层

D层：

	D 层是最低也是最密的层.  它在地球表面上方60到90公里的地方.
	因为它的密度高，D层是吸收电波信号的.
	对射频的吸收是与波长有关的.  长的波段比如160m和80m是最受影响的.
	D层的影响在40m波段要小一些,  20m波段比较轻微，而更高的频率就基本没什么影响了.
	这一层的电离程度直接受太阳光的影响.因此，D层在日出后出现，在中午达到顶峰，而在日落后消失. 日落之后D层消失，从而打开了低波段，而且整晚一直保持开放.
	太阳电离上层大气制造D层，正是导致低波段在白天关闭的原因.

E层：

	在地球上方100到120公里的地方, E层是对远距离通信有用的电离层位置最低的部分.
	E层的电离在日出后迅速地就发生了，而日落后就立刻消失了.  E层电离程度最弱的时候是在半夜.
	像D层一样，E层在白天会吸收长波长的信号.
	当太阳在最高的角度的时候（正午），信号的吸收最厉害
	E 层主要会影响30MHz以上的业余波段，UV段的突发传播很多跟E层有过，不过现在我们主要来讨论HF波段.

F层：

	F层是大气最上面的区域.  它从离地大约150公里开始，一直可以延展到 超过500公里的地方.
	F层担负着我们主要的远距离通信.
	因为这一层离地球表面非常远，所以它的密度比其他层要小很多.
	通常太阳辐射到以后要过一会儿才起作用，但是日落之后它还能持续一段时间.

F-1和F-2 层

	在夏季的白天，太阳的辐射能把F层分裂为两个分离的层 F-1 和 F-2 层.
	较低的 F-1 层在日落后不久就消失了.
	太阳对于电离层的作用随着季节的变化而变化，因为随着公转，太阳和地球的角度在不断地变化.
	在太阳活跃时期的夏季，10米和15米波段直到半夜还开通，而20米波段整晚都开通.

3 跳跃的信号

  为了能传播到视线以外的地方，无线电信号在电离层上发生跳跃，并回到地球.

图3 跳跃的信号

无线电波以大于一定角度进入电离层的不会被反射回地球. 进入电离层的角度越接近水平，就能被反射到越远的地方.就像在水面上飞石一样, 如果我们以非常低的角度发射信号，信号就会发生多次跳跃从而传播地更远.

	HF爱好者会配置他们的天线，从而使得他们想要的方向上的信号最强.
	HF爱好者还知道什么季节什么时候用什么频率能实现有效的联络.

4 太阳活动周期

电离层的活跃程度跟太阳的活动情况有很大关系，太阳活动频繁（太阳黑子多）的时候，太阳的射线会是电离程度更高，有利于高频率的反射。如果电离程度低，高波段的电波会超过临界角而穿透电离层，从而不能反射回地球。对与不同的太阳活动情况，时刻，季节所谓的最高可用频率也不一样，F层的电离度越高，最高可用频率也越高。

图4 太阳活动周期

太阳的活动周期大约为11年，上图表示的是最近的周期(23周期)太阳黑子数目（Sunspot Number）波动情况，本次周期SSN数最高发生在2000-2002年间，现在正处在23周期的结束时候，是一个非常低谷的时候，几乎没有太阳黑子。

5 传播途径

    HF无线电波有三种基本的传播模式:

	天波
	地波
	高角度辐射 (NVIS)

天波Sky-Wave

	天波就是像我们之前讨论的那样，经过电离层反射回到地球的电波传播.
	天波是我们实现远距离通信的唯一方式.
	为了实现远距离通信 (DX) , 业余电台配置他们的天线，使得电波以非常低的角度被发射.

地波Ground Wave

	地波是在地球表面和低的大气或者说对流层 troposphere 之间传播，被地形反射或者衍射.
	地波在150到350公里的距离上提供良好的通信.

注：越距的概念：短波通讯中会有个地波不够远，天波一跳又太远而存在的“真空”地带，特别对于高波段来说这个越距很明显。

图5 越距

高角度辐射(NVIS)

由于越距的存在，对于专业通讯来讲，需要保证规定的覆盖，所以就发展了高角度辐射的研究和使用，反常规的使用向上辐射大的天线设计并选择适合的频率，这对我们业余通讯，特别是DX通讯来讲不太需要在意。

图6 高角度辐射

6 灰线Gray Line

白天和黑夜交界的地方称作灰线.  也就是我们说的晨曦和黄昏的时刻。

图7 灰线

这块区域具有一些独特的传播特性.这块区域的时刻，低空的D层由于没有阳光照射到，所以还没有形成或者刚好消失，电波被吸收的损耗小，而于此同时，高空的F层还存在，电波的反射能力强，通常对信号有提升作用，这是短波通讯需要十分关心的时刻。

7 主要业余波段的传播规律

160m频段（1.80～2.00MHz）

	这是业余无线电台允许使用的最低频段。
	传播规律跟中波很相似，白天主要是靠地面波近距离通讯，晚上可以通过电离层D层反射进行远距离通讯
	最佳通讯时机是双方或其中一方处于灰线的时候。
	在冬天的傍晚或黎明时分，是进行远距离通讯的时候。
	需要架设庞大的天线，
	雷电干扰比较大，尤其在夏天，最好要有专门的接收天线以提供信噪比
	电离层对它的衰减也比较大，需要较大的功率
	操作的人较少，并且多用CW进行联络。

80m频段（3.50～3.90MHz）

	传播规律与160m频段相似，主要是以F层和E层混合传播为主。
	夏天和白天由于D层和E层的电子密度高，这个频段以下的电波会被吸收掉而不能经电离层反射，白天只能进行100～200km距离的通讯。
	在夏天经常发生雷电，噪音很大，弱小的信号不能被听到。
	在冬季的傍晚或黎明时分，远距离通讯的效果比160m频段好，通联到远距离电台的机会也大。
	天线也是比较庞大，但比起160m频段的天线已经缩小了许多，有许多缩短型的产品天线，架设天线的难度减低。
	一般简易架设多用水平半波偶极天线，缩短型的产品多为GP天线，有大的架设场地和充足的资金就可以在几十米的铁塔上架设起庞大的八木定向天线！

40m频段（7.00～7.10MHz）

	短波初学者的入门频段之一，也是最拥挤热闹的频段。
	操作范围比较窄，几乎全年全天可以进行QSO
	白天，可以进行几百公里的通联
	在傍晚或黎明时分是开通远距离通讯的好机会
	在深夜时分，常常是洲际通讯的好时机，因此，常在这个波段狩猎珍稀电台的HAM有个“夜猫子”的美称。
	国内较多HAM在7.050～7.070MHz之间用LSB进行通联，许多省还在某些频点上设立固定的本地网络。
	这个频率的天线无论是简单的偶极天线、垂直接地天线或者复杂的八木旋转定向天线都能享受其中的乐趣

20m频段（14.00～14.350MHz）

	这个频段是著名的DX（远距离通讯）频段，原因是这个频段主要是靠电离层F层进行全球的通讯。
	传播比较稳定，太阳的活动和季节的变化对传播影响比较小，电离层开通的时间比较长。
	在冬季传播稍差，春秋两季开始开通全球传播，在夏季，即使在白天也有DX通讯的可能。
	在这个频段DX通讯的人多，是狩猎珍稀电台最佳频段。
	在国内比较有名的是14.180MHz BJT8:00开始的B net，14.330MHz每星期二上午十点CRSA网络，BY1PK主控，14.270MHz是国内呼叫频点。
	这个频段的天线已经可以做得比较小巧，常常采用八木定向天线，天线的增益也比较高。

15m频段（21.00～21.450MHz）

	另外一个短波初学者入门频段
	是一个比较好的DX频段。
	主要是靠电离层F2层反射，太阳活动、昼夜和四季等的变化对这个频段的影响较大
	当太阳活动比较活跃的期间，是DX联络的主要波段
	太阳活动低潮期，远距离通讯比较困难
	在春秋两季，早上可以开通美洲，下午开通大洋洲和东南亚，傍晚则开通欧洲和非洲。
	背景杂音比较小，加上天线尺寸比较小，用小功率就可以进行DX通讯，简易的天线可以可以进行DX通讯。
	21.400MHz是中国业余无线电爱好者的呼叫频率
	固定作DX的多采用高增益八木旋转定向天线

10m频段（28.00～29.70MHz）

	短波段的最高频段，也是短波段中频带最宽的频段
	传播特性介于HF和VHF之间，主要特点是受太阳活动的影响大，有突发E层传播现象，一旦开通传播电离层衰减小
	频率杂音较小，天线增益容易做高。
	在电离层没有反射的时候，它只能作视距的传播。
	当传播开通时，却可以用很小的功率进行出乎意料的远距离通讯。
	29.600MHz频率是个国际FM呼叫频率，四级可用
	28.495MHZ国际SSB呼叫频率，三级可用
	多是使用高增益定向天线和各种垂直天线