什么是对流层电波传播?

[拼音]：duiliuceng dianbo chuanbo

[外文]：tropospheric radio wave propagation

受地球大气低层电特性所制约的电波传播，包括对流层中和透过对流层的电波传播。对流层位于地球大气低层，自地面向上延伸，延伸高度在极区约为9公里，在赤道上空约为17公里，在中纬区约为12公里。除局部的温度逆转外，对流层温度随高度的增加而递减。无线电频段的对流层电特性可用折射指数n 或折射率N 表征

N＝(n-1)×106＝(77.6/T)(P＋4810e/T)

式中T 为气温(K)；P为气压（毫巴）;e为水汽压(毫巴)。折射率随时间和空间而变化，包括大尺度的、较缓慢的宏观变化和小尺度的、较快的湍流起伏。宏观变化可按高度分层，其长期平均高度剖面可由负指数模式描述;短期平均高度剖面和折射率垂直梯度在长的统计期间随机变化。在一定地区的小部分时间内，某些大气过程在一定高度范围内会形成异常的负或正折射率梯度层。湍流结构一般可视为各向同性，但也可能出现高度各向异性。在10吉赫以上频段中，大气分子、水汽凝结体和其他大气微粒呈现出程度不等的、与频率有关的复介电特性。大气分子的电特性与大气的温度、湿度和压强也有关系。水汽凝结体等的细微结构（形状、尺度分布、取向和降落速度等）和时空变化是十分重要的无线电气象参数。

对流层中主要的传播方式或效应有：大气折射、波导传播、对流层散射、多径传播、大气吸收，以及水汽凝结体和其他大气微粒的吸收和散射。

对流层传播除可按传播方式分类外，也可按传播范围和频段分类。按传播范围分，有视距传播、超视距传播和地空传播等。地空传播也可归入视距传播。视距传播的基本方式是直射传播，但受对流层和地面的复杂影响。超视距对流层传播的常见方式是对流层散射，有时也可能是波导传播。按频段来分，有超短波传播、微波传播、毫米波与亚毫米波传播和光波传播等。超短波和较长的微波可作视距传播，也可作超视距传播。10吉赫以上频段的无线电波和光波，一般都只限于视距传播。

对流层传播可概略地用图1和图2表示。图1不包括云和降水的影响;图2则仅包括云和降水的影响。

对流层传播研究的发展与通信的关系十分密切。第二次世界大战后，由于远距离、高质量的多路通信的需要，促成了对流层散射传播机制的发现。这一发现不仅导致了对流层散射通信的出现，而且导致了电离层散射通信和流星余迹通信的出现。卫星通信的出现及其进一步发展的需要，促进了地空传播方面特别是在10吉赫以上频段的研究。由于对流层传播与对流层特性紧密相关，对流层传播研究与对流层探测技术也互相促进。许多技术用于对流层折射率和云雾降水的宏观结构和微观结构的探测，促进了对流层传播研究;有关对流层结构与所产生的信号特性之间的联系方面的传播研究结果，也为有关无线电探测手段的产生和完善提供了探测基础。精密雷达都采用对流层传播方式，特别是视距传播方式。尤其在微波和更高频段，雷达与目标之间的对流层效应是突出的传播问题。微波和毫米波遥感也直接或间接地利用大气吸收和云雾衰减效应。

现代对流层传播的研究，主要集中于10吉赫以上频段的电波传播问题、广播和移动通信中的传播问题以及多径效应等。毫米波在实用上具有突出的优点(见10 GHz 以上电波传播)，因此对流层传播研究正向毫米波方向扩展。