海上无线信道电磁波传播

李宏敏 高书强

摘要：高频无线电在生活中应用广泛。比如船舶在海洋上航行，需要通过高频无线电来传播。当HF天波频率低于最大可用频率（MUF），HF天波在电离层和地球表面之间的一次或多次反射，就能进行远距离无线电通信。本文中，我们分析了高频无线电在电离层、空气以及不同平面上的反射损耗特性，得到高频无线电的传播规律。

关键词：HF天波；无线电通信；反射损耗；海上信道模型

1.高频无线电反射损耗分析

电离层可以被看成是球面分层结构，电子密度在每一个薄层内均匀分布。则当高频电波入射电离层时，经多次折射后返回地面。我们发现，高频电波在电离层的衰减效果仅与穿过等离子体的高频电波的角频率和入射角有关。高频无线电在地球表面反射是瞬间完成的，损耗也是瞬间产生的。不同表面上的由于反射类型不同（镜面反射与漫反射）、介电常数、表面粗糙程度等不同造成反射系数不同，从而造成反射损耗的差异。

特别对于山地和崎岖地带，高山自身对反射波的阻隔是主要损耗因素。一方面反射损耗的计算不能只考虑表面反射系数，另一方面此时绕射波相对而言不能忽略。最后我们得到四种不同情况下，传播能量随距离的变化曲线。

通过matlab仿真计算，对四种无线电波传输环境的分析，我们得到了相应的结论：HF无线电波传播过程高山与崎岖地形的陆地损耗最大，平坦陸地反射损耗次之，湍流海平面反射损耗较小，平静海平面反射损耗最小。……