奇妙的镜子（四）

电离层对无线电波的反射

上面已讲了电离层及电离层的变化，下面就来讲一讲电离层怎样会成为一面镜子。地球周围的电离层对无线电波的传播有着极其重要的影响， 它是反射无线电波的一面特殊的镜子。当无线电波进入电离层后，由于电离层不均匀及带电粒子对无线电波的作用，会使无线电波发生折射；连续多次折射的结果，就可能使电波发生全反射而折回地面；折回地面的电波经地面反射后又入射到电离层。这样多次折射，可以使无线电波多次跳跃， 最后到达接收点。如图 1 所示。

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电离层对无线电波的反射

由于电离层的反射跳跃，从发射点到接收点的电波可能不是一条射线，而是多条射线，我们称它为多径效应，如图 1 的射线 1 和 2，分别经电离层两次和 3 次反射到达接收点 B。由于反射条件是变化的，各条射线的路径也是变化的，它们到达接收点的大小与相位也会发生变化，导致接收信号时强时弱，变化周期大约为几秒，这种现象称为衰落。衰落现象在通信中是有害的，如我们收听短波声音时强时弱就是由于衰落引起的。

无线电波经连续折射，能否发生全反射折回地面，与电波的入射角（与地面竖直方向压角）有关，也与电波频率及电离层电子密度有关。在电波频率一定的情况下，入射角越大，越易返回地面。而在入射角一定的情况下，频率越高越容易穿过电离层向太空辐射，也就越难返回地面。

电波能返回地面的最高频率称为最高可用频率，当竖直向上入射时， 最高可用频率最小，称为临界频率。实际通信中，必须使用频率低于最高可用频率的电波。

无线电波经电离层反射时，也要被电离层吸收一部分能量，产生传播损耗，其损耗量与电离层电子密度有关，也与电波频率有关。在电离密度一定时，频率越大，损耗越小；频率越小，损耗越大。所以在利用电离层反射通信时，在保证电离层反射的条件下，为了减小损耗，应使用尽可能高的频率。综合以上因素，通常是使用最高可用频率的 85％作为最佳工作频率。