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Es层电波传播

时间:2020-09-27 04:41 来源:未知 作者:admin

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  Es层电波传播是超短波在电离层偶发 E层上的反射和散射传播。Es层的形成机制尚未彻底查明,曾经认为Es层的成因同流星雨或低层大气雷电活动有关。

  超短波在电离层偶发 E层上的反射和散射传播。电离层偶发E层简称Es层,它是电离层E层内不规则的电离密集薄层,电子密度往往超出邻近区域电离度的一倍或更多,密度梯度陡峭。它位于电离层E层下半部,离地面高度一般为 95~130公里(多出现于100~120公里间),同正常E层峰值高度相差5~10公里。厚度变化范围是0.2~5公里,多为1公里左右。Es层覆盖数十公里至数百公里区域,最多可达2000公里。Es层的出现有突然性,形成时刻和持续时间不易预料,一般维持数十分钟至数小时。在电离图(频高图)上可看到 Es层同正常E层描迹有明显差别。Es层还有如下特性:①它在地域上是散见和不定的,有随机运动和定向漂移;②它对电波有半透明或遮蔽性,视电波频率、发射功率和Es层本身栅网结构而定;③电波在Es层的反射虚高基本上不随频率变化,说明它是厚度甚薄的密集电离层;④Es层活动有昼夜变化、季节变化和太阳黑子周期变化,并随地理经度、纬度而异。在低纬度和赤道区,它多出现于昼间,季节的影响不大;在中纬度区,昼间出现率略高于夜间,夏季较常见;在高纬度和极区夜间较多,基本上不受季节影响;通常在太阳宁静年份出现较频繁;Es层出现率还有经度依赖性,东亚地区包括中国大部是Es层频发区;⑤在地磁扰动期间Es层出现率趋于下降。

  Es层的形成机制尚未彻底查明,曾经认为Es层的成因同流星雨或低层大气雷电活动有关。60年代以来,提出了风切变理论,认为在不同高度上,东、西向中性风的差别使E层内电子聚集为较高密度的一薄层,形成Es层。一般认为后一解释较为可取。

  Es层的出现可引起 30~100兆赫无线电波的反射和前向散射,其中以50兆赫波段的散射效应最强。电波传播的距离限于1000~2600公里的距离内,1000公里以内为寂静区,在极少数情况下可达3000~5000公里距离。这是因为仅当无线电波的出射仰角很小时,才较易产生Es层的反射散射,从而形成无电波到达的外半径约为1000公里的盲区。

  描述Es层传播特性的主要参数,是层的遮蔽频率fb、寻常波顶端频率f0和Es描迹的最低虚高h′。f0可高至10兆赫左右,甚至更高。在超短波出射仰角近于0°时,电波在Es层的入射角约为80°,此时散射角为20°的前向散射,可使3~10米波长的超短波传播距离大大超过视距。因此偶然可在1000公里以外收看到使用这一波段的电视广播。Es层的运动变化和定向移动,会形成远程超短波通信和偶现电视节目的不稳定性,有时还能在固定接收点上收看到不同的远方电视台广播。利用Es层传播超短波需要千瓦级的发射功率;若采用锐方向性收发天线,发射功率仅需十瓦级。偶发 E层上反射和前向散射测试结果表明,与一般电离层传播相比,其超短波散射信号增强60分贝左右。

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