无线电波传播方式与各频段的利用

2022-12-07孔春雷

通信电源技术 2022年10期

孔春雷

（空军工程大学航空机务士官学校，河南信阳 464000）

0 引言

无线电波在传播过程中容易受到外部环境影响，需要根据信号传播的需求来选择不同的传播方式，从而使传播损耗控制在一定区间内。随着科学技术的不断发展，更多的无线电波传播方式得以利用，各个频段的无线电波也分别应用于不同的通信需求。在通信系统建设过程中，需要重视无线电的传播折射率和吸收衰减量，利用高效的传播方式和正确的电波频段来实现稳定通信。对无线电波通信技术的应用需要充分了解相关传播方式的工作原理和优缺点，进而确保在实际应用过程中能够充分利用各频段的无线电波，促进社会经济的不断发展。

1 无线电波传播概述

无线电波是指在自由空间内传播的电磁波，根据无线电波波长和频率的不同，其传播方式也有多种类型，其中波长短、频率高的无线电波在单位时间内传输的信息更多。从物理角度来看，无线电波的传播有直射、反射、折射、穿透、绕射以及散射等情况，在传播方式上也会有相应的优缺点。无线电波能够实现在多种介质中的传播，其中包括地壳高温电离层、地壳介质岩层、地壳表面导电层、大气对流层以及高空电离层几种，传播方式也在传播介质和传播原理的影响下形成了众多类型[1]。但在社会生产生活中，根据实际需求的不同，无线通信系统的建设对相关传播方式有着严格的要求，需要用特定的传播方式为基础来建立相应的通信系统，无线电波的各个频段也可以分别用于不同的通信技术中。

2 无线电波的传播方式

自无线电波通信技术发展以来，众多传播方式也相继得到应用，主要使用的有波导方式、地波方式、天波方式、空间波方式、饶射方式、对流层散射方式以及视距传播方式。在无线电波的发射与接收过程中，信号发射点、信号接收点、传播距离、中间障碍等对其实际传播效果都有着极大的影响。不同传播方式所受影响的程度也有差异，能够分别应用到不同的通信场景中。

（1）波导方式。在无线电波频率低于30 kHz时，电磁波无法有效穿过电离层，通常在电离层下方与地表上方的空间内传播。以地壳岩层为介质形成地壳波导的传播模式能够有效地提高电波传播范围，相应的无线电波波长一般也在10 km以上，但由于地下施工难度较高，信号发射与接收设施建设难度大，因此还不能应用于实际通信[2]。

（2）地波方式。地波主要在地球表面进行传播，适用于中波以下的无线波频。该传播方式不会受天气影响，同时吸收衰减率也会随传播距离的提升而增加，通信信号较为稳定。

（3）天波方式。天波方式也指电离层传播方式，由天线向天空发射电波，经电离层折射后又返回地面，再通过地面反射回电离层，多次的折射能够实现无线电波的远距离传播。电离层根据高度分为D、E、F1和F2等多个层次，在不同电离层的电波折射能力有所不同，因此对无线电波的频段也有着相应的要求。多跳电离层传播的方式会在电离层反射时出现吸收衰减，传播距离越远也就意味着反射衰减的程度更高。

（4）空间波方式。空间波方式是指无线电波在固定空间内进行的传播，主要是短距离内的直射波与反射波。直射波是信号发射点与信号接收点之间的直接传播，因此容易受到中间障碍的影响，如家电遥控中常见的信号阻隔现象。而反射波则是指在无线电波遇到光滑镜面后形成的反射，同样也能够实现无线电波的信号传输。

（5）饶射方式。饶射方式也可以称为衍射传播，是指无线电波信号在遇到弯曲的球面阻碍时，部分无限电波通过传播方向的扭曲而发生的饶射现象。地球表面本身也具有一定的弯曲度，因此无线电波的传播能够实现一定程度的超视距传播。

（6）对流层散射方式。在大气中的对流层能够对无线电波造成散射影响，而通过散射原理的利用，也能够实现无线电波的散射传播。

（7）视距传播方式。视距传播是指卫星广播通信的点对点传播，被广泛应用于广播通信和移动通信，而传播方式也受到大气层内部环境的严重影响。不良天气的出现会导致无线电波传播能力的下降，因此对波频的选择一般控制在10 MHz～20 GHz，适用于地空传播。

3 无线电波各频段的利用

在无线电波的传播过程中，根据波频的高低可以分为甚低频（3～30 kHz）、低频（30～300 kHz）、中频（300～3 000 kHz）、高频（3～ 30 MHz）、甚高频（30～300 MHz）、特高频（300～3 000 MHz）、超高频（3～30 GHz）以及极高频（30～3 000 GHz）。波频越低，无线电传播距离越长，但电波携带的信息和可用带宽极低，更适用于世界范围内的长距离导航等。中高频的无线电波能够应用到点对点的广播通信上，但通信内容有效，信号延迟也较高；高频以上的无线电波通信内容更多，但传输距离更短，适用于点对点移动通信、视频广播以及个人卫星通信等[3]。30 MHz～3 GHz是常用的通信波频，有着大量的固定和移动业务，数字蜂窝基站的核准频率范围为870～880 MHz和825～835 MHz，而海事卫星地球站的核准频率范围为1 626.5～1 646.5 MHz和1 525～1 545 MHz。因此，在无线电波传输过程中需要根据实际需求来选择波频，并根据地方政策来建设相应的通信系统，避免不同通信系统之间的无线电波干扰[4,5]。在此基础上，针对两点通信之间的距离和阻碍等，选择合适的通信频段能够有效减少外部影响，将无线电波传输过程中的吸收衰减控制在合适范围内。