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《跟着题库认识业余无线电》系列文章第六篇:抬头看天——电波离开天线后的"旅行路线"

本文基于中国无线电协会(CRAC)发布的2025年版C类题库,以电波传播章节三十余道真题为索引,从电磁波的电场与磁场讲起,梳理地面波、天波、空间波与散射波四条传播路径,详解电离层F2/F1/E/D的分层结构、太阳黑子与耀斑对短波传播的影响、最高可用频率(MUF)与越距现象,并揭秘VHF/UHF超视距传播背后的大气波导、突发E层与对流层散射,帮助爱好者看懂传播预测,抓住DX通联时机。

跟着题库学无线电 阅读 1 点赞 0 评论 0

上一篇,我们把信号送出了天线,聊完了设备与天空之间的"最后一公里"。但天线只是起跑线——电波离开振子之后,还有漫长的路要走:它可能贴着地面爬行,可能被电离层弹回,也可能笔直射向太空一去不返。很多友台在HF频段守听时会发现:同一个频率,白天静悄悄,傍晚突然冒出大片信号;今天S9的信号,明天可能消失得无影无踪。这些看似玄学的现象,题库里的电波传播章节早已给出了答案。本文就以这一章为索引,抬头看天,读懂电波翻山越海的"旅行路线"。

一、出发之前,先认识电波本身

先说最基础的两件事:电波是什么,跑得多快。MC1-0768考察电磁波的两个组成部分,答案是电场和磁场——这不是生僻考点,而是理解后面一切传播现象的地基。MC1-0769告诉我们,无线电波在真空中的传播速度与光速相同,约为每秒三亿米(300,000,000米/秒),且与频率无关。

既然速度恒定,频率和波长就牢牢绑在一起。MC1-0770定义:电磁波在真空中传播时,每个周期的传播距离叫做波长。MC1-0771给出换算口诀:波长(米)≈ 300 ÷ 频率(MHz)。算一算,14.27MHz对应的波长约21米——"20米波段"这个名字就是这么来的。

更关键的是MC1-0773:自由空间中,电波随距离增加而减弱,其损耗与距离的平方成正比,还与频率的平方成正比。距离翻倍,损耗增加约6dB;频率翻倍,损耗同样增加约6dB。这解释了为什么UHF段做远距离通信比HF难得多——不是设备不行,是物理规律如此。

二、三条大路:地面波、天波与空间波

MC1-0790把电波按传播形式分为四类:地面波、天波、空间波和散射波。信号离开天线后走哪条路,取决于频率和架设条件。

地面波贴着地表爬行。MC1-0791说,它的衰减特性取决于电波频率、大地电导率和传播距离。频率越低,地面波衰减越小、走得越远;大地电导率越高(海水优于湿地,湿地优于干地),损耗也越小。这正是中波广播至今仍靠地面波覆盖的原因。对业余频段来说,160米、80米波段在白天或近距离通信时,地面波仍有实用价值。

空间波沿直线传播,也就是我们常说的"视距传播"。MC1-0713问决定超短波视距传播距离极限的主要因素是什么,答案是发射天线和接收天线距地面的相对高度。VHF/UHF的传播距离,基本等于"你站得多高,就能看多远"——这正是中继台和DX台都要拼命架高天线的理由。

天波则要借助电离层。MC1-0792问大气层中哪一部分使无线电波能够实现世界范围内的传播,答案正是电离层。它像一面悬在高空的镜子,把高频电波反射回地面:一跳就能跨过上千公里,多跳之后便可翻山越海抵达地球的另一端。

三条路并非总能无缝衔接。MC1-0793就考察了一个经典概念——"静寂区"与"越距":当天波落地跳距太长、地波和空间波又够不到时,中间会留下一片谁都不覆盖的盲区。明明双方功率都不小,信号却突然消失了——不是设备坏了,而是电波"跳"过了你的头顶。

三、天波的舞台:电离层的四层结构

要理解天波,先得认识电离层本身。MC1-0802和MC1-0803是一对孪生题,分别要求按距地高度、按离子密度从高到低排列对短波传播有主要影响的电离层,答案都是F2、F1、E、D——太阳紫外线把高空大气分子电离,层位越高、电子浓度越密,排序自然一致。

MC2-0804点出了各层的"人设":F2、F1和E层负责反射电波,D层不反射电波,却专门吸收电波。白天D层存在,对低频段短波吸收严重——所以160米、80米波段白天很难做远距离天波通联;而到了夜晚D层消散,这些波段立刻活跃起来。这也顺带解释了MC2-0800里的规律:最高可用频率(MUF)在夜间降低、白天显著升高。

经过地面与电离层的交相反射(也就是多跳传播)之后,信号会变成什么样?MC2-0795给出了两个"魔幻"结论:信号的极化特性会随时间随机改变,不同频率成分会随时间随机衰落。MC1-0797于是追问:依靠电离层反射的远距离通联,收发天线的最佳极化方式应当如何安排?答案是"不确定"——因为天波反射的特点就是极化随机变化,再怎么对齐极化也是白费功夫。这与上篇"近距离通联极化要保持一致"形成鲜明对比:视距内是握手的礼仪,天波路上则是"听天由命"。

四、太阳的脸色:黑子、耀斑与传播预测

电离层是太阳"烤"出来的,所以短波传播的好坏,本质上是太阳脸色好坏。MC1-0811说,太阳黑子活动的平均周期约为11.2年;MC1-0812说,太阳黑子平均数(SSN)越大,越利于短波DX通信。太阳活动高年,14MHz、21MHz、28MHz等高波段常常异常开通;太阳活动低年,就只能多在低波段"深耕细作"。

太阳耀斑则是个"捣蛋鬼"。MC1-0813问它引发的电离层扰动(SID)对短波通信的影响,答案是低频率通信所受的影响超过高频率的——耀斑爆发时D层电离骤增、吸收加剧,低频段首当其冲,严重时甚至出现短波"全频段静默"。

MC3-0799归纳了影响电离层短波传播特性的主要因素:太阳黑子活动、太阳耀斑和地磁活动,加上季节与昼夜变化,以及工作频率和通信距离。MC4-0808则给出进行短波电离层传播预测所必需的参数清单:太阳黑子平均数、地磁活动指数、通信双方的位置和通信时间。如今手机上的各种传播预测软件(如VOACAP)背后,用的正是这套参数——你每天看到的那条"传播预报",就是这些考点在现实中的化身。

五、选对频率:MUF与越距

短波通联能不能通,很大程度上取决于工作频率与MUF的关系。MC2-0800定义:MUF是地球上两点间通过天波建立HF联络时可以使用的最高频率;工作频率高于MUF,电波会穿透电离层一去不回,自然无法反射回来。MC1-0801考了一个实用换算:已知MUF为20MHz,DX通联成功率最高的业余频段是18MHz——因为18MHz是低于20MHz的最高业余频段,既能保证天波反射,又最贴近MUF,信号最"瓷实"。老火腿选频率的直觉,其实就是这道题。

顺带说说低频段特有的浪漫。MC1-0805和MC1-0806讲"灰线"——地球上白昼与黑夜交汇的区域。通信双方同时位于灰线附近时,D层吸收最小、天波路径最干净,最容易在1.9MHz、3.5MHz等短波低频段建立远距离联络。许多DXer守着日出日落时分,等的就是这条"灰线"。

六、VHF/UHF的超视距彩蛋

按理说,VHF/UHF是视距传播,天线看不见对方就通不上。但题库专门收录了几道"超视距"现象题——因为它们真实存在,而且各有成因:

MC1-0714说,相隔数百千米的业余电台能实现VHF/UHF超视距直接联络,最可能的原因是大气波导现象;MC1-0716补充,大气波导由高空逆温造成。暖空气层像透镜一样把电波"压"回地面,让信号贴着地球表面一路"滑行"出很远。

MC1-0715说,在6米或2米业余波段收到上千千米外的超视距信号,与突发E层(Es)传播密切相关——E层局部电离异常增强时,能把VHF信号反射到千里之外。

MC1-0718说,VHF/UHF波段出现远达500千米的超视距信号,则多与对流层散射有关——对流层中的湍流团块把一小部分电波散射回地面,虽然效率不高,但聊胜于无。

这些现象可遇不可求,是业余无线电独有的"彩蛋"。不过MC1-0711也提醒我们:多径传播对UHF或VHF波段数据通信的影响,是可能使误码率上升——同一份数据走多条路、先后到达,接收机就会"听混"。这也是数字模式对多径格外敏感的原因。

最后,分清一对容易混淆的词。MC1-0794问"衰减"与"衰落"的含义:衰减是指信号通过信道或电路后功率减少——这是确定性、可计算的损耗;衰落是指信号通过信道或电路后幅度随时间起伏——这是随机、靠天吃饭的变化。一个看"少了多少",一个看"抖不抖",别在考场上混为一谈。

结语

回头看这一路:电波离开天线,可能贴着地面爬行,可能被电离层弹向远方,也可能在波导与散射的帮助下创造奇迹。地面波、天波、空间波三条大路,F2、F1、E、D四层电离层,约11年的太阳活动周期,时刻变化的MUF——传播从来不是玄学,而是写在题库里的物理。读懂它,你就能在太阳活跃的年份抓住14MHz的DX开通,在灰线时刻守候160米波段的远方信号,也能在信号突然消失时平静地说一句:"越距了,等一会儿再来。"

下一篇,我们把目光从天空收回电台,跟着题库聊聊操作实践:呼号怎么报、信号报告怎么写、通联程序有哪些讲究——按下PTT之前,先学会"好好说话"。

附录:本文引用的题库真题及答案

以下题目均出自中国无线电协会发布的《业余无线电台操作技术能力验证题库(2025年版)》C类部分,题号与答案均以官方原文为准,供友台备考对照。

【MC1-0768】 电磁波(electromagnetic waves)的两个组成部分是: 正确答案:A(A.电场和磁场)

【MC1-0769】 无线电波在真空中的传播速度有多快? 正确答案:A(A.和光速相同,大约为300,000,000米/秒)

【MC1-0770】 电磁波在真空中传播时,其各个周期的传播距离都是相等的。该距离叫做: 正确答案:A(A.波长)

【MC1-0771】 如果已知无线电波的频率,则其波长为: 正确答案:A(A.使用300除以频率的兆赫数(MHz)可以得到以米为单位的波长)

【MC1-0773】 自由空间中的无线电波随传播距离的增加而逐渐减弱。其减弱程度遵循什么规律? 正确答案:A(A.与距离的平方成正比,与频率的平方成正比)

【MC1-0790】 若按传播形式分类,无线电波大体分为: 正确答案:A(A.地面波、天波、空间波、散射波)

【MC1-0791】 顾名思义,地面波就是沿地面传播的无线电波,其衰减特性取决于: 正确答案:A(A.电波频率、大地电导率和传播距离)

【MC1-0713】 决定超短波视距传播距离极限的主要因素是: 正确答案:A(A.发射天线和接收天线距地面的相对高度)

【MC1-0792】 大气层的哪一组成部分使得无线电波在世界范围内传播? 正确答案:A(A.电离层)

【MC1-0793】 HF通信术语"静寂区"和"越距"是指: 正确答案:A(A."静寂区"是指天波、地波和空间波都未能覆盖的区域。在此区域中我们说传播"越距"了)

【MC1-0802】 如果按距离地表的高度从高到低排列,对短波传播有主要影响的电离层有: 正确答案:A(A.F2、F1、E、D)

【MC1-0803】 如果按离子密度从高到低排列,对短波传播有主要影响的电离层有: 正确答案:A(A.F2、F1、E、D)

【MC2-0804】 电离层对短波传播的影响主要体现为: 正确答案:AB(A.F2、F1和E层反射电波;B.D层不反射电波,但是吸收电波)

【MC2-0795】 无线电信号经地面和电离层交相反射之后会有什么改变? 正确答案:AB(A.信号的极化特性会伴随时间随机改变;B.信号的不同频率成分会伴随时间随机衰落)

【MC1-0797】 假设接收和发射天线均使用半波长偶极天线,则在依靠电离层反射的远距离通联中,接收和发射天线的最佳极化方式应当安排为: 正确答案:A(A.不确定。天波反射的特点是信号强度、频率成分和极化会随机改变)

【MC1-0811】 太阳黑子活动的平均周期约为: 正确答案:A(A.11.2年,每个周期中的太阳活跃程度有所差别)

【MC1-0812】 太阳黑子活动的强弱是用"太阳黑子平均数(SSN)"来描述的。其一般规律为: 正确答案:A(A.较大的SSN利于短波DX通信)

【MC1-0813】 太阳耀斑可以引发电离层扰动(SID)。其对短波通信的影响是: 正确答案:A(A.低频率通信所受的影响超过高频率的)

【MC3-0799】 影响电离层的短波传播特性的主要因素有: 正确答案:ABC(A.太阳黑子活动、太阳耀斑和地磁活动;B.季节和昼夜变化;C.工作频率和通信距离)

【MC4-0808】 进行短波电离层传播预测所必需的参数为: 正确答案:ABCD(A.太阳黑子平均数;B.地磁活动指数;C.通信双方的位置;D.通信时间)

【MC2-0800】 喜爱HF通联的爱好者大都了解术语"最高可用频率(MUF)"。其涵义为: 正确答案:AB(A.在地球上的两点间通过天波建立HF联络时可以使用的最高频率;B.通常,MUF在夜间降低,在白天显著升高)

【MC1-0801】 若已知最高可用频率(MUF)为20MHz,则DX通联成功率最高的业余频段为: 正确答案:A(A.18MHz)

【MC1-0805】 讨论1.9MHz或3.5MHz等短波低频段DX通信时,业余无线电爱好者常会谈及术语"灰线"。这是指: 正确答案:A(A.地球上白昼与黑夜交汇的区域)

【MC1-0806】 业余无线电爱好者经常利用"灰线"来建立1.9MHz或3.5MHz等短波低频段DX联络。这是因为: 正确答案:A(A.通信双方同时位于灰线时,最有可能利用天波的多跳反射路径建立联络)

【MC1-0714】 有时,相隔数百千米的业余电台可以实现VHF/UHF超视距直接联络。可能的原因是: 正确答案:A(A.信号的传播路径中出现了大气波导现象)

【MC1-0716】 是什么导致了对流层的大气波导现象? 正确答案:A(A.大气高空逆温)

【MC1-0715】 有时,我们可以在6米或2米业余波段中收到上千千米外的"超视距传播"信号。这与下列哪种现象密切相关? 正确答案:A(A.突发E层的传播)

【MC1-0718】 有时,VHF/UHF业余波段中可能出现远达500千米的"超视距传播"信号。这与下列哪种现象密切相关? 正确答案:A(A.对流层散射)

【MC1-0711】 多径传播对UHF或VHF波段数据通信的影响是: 正确答案:A(A.可能使误码率上升)

【MC1-0794】 "衰减"和"衰落"都是无线电通信领域中的常见名词。它们的含义分别为: 正确答案:A(A.衰减是指信号通过信道或电路后功率减少;衰落是指信号通过信道或电路后发生幅度随时间而变的起伏)

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《跟着题库认识业余无线电》系列文章第五篇:天线与馈线——设备与天空之间的"最后一公里"
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本文基于中国无线电协会(CRAC)发布的2025年版C类题库,精选天线与馈线章节三十余道真题,拆解天线增益dBi与dBd的换算、驻波比SWR的读法、同轴电缆选购、偶极天线与巴伦、极化匹配、八木天线与天调的工作原理,帮助业余无线电爱好者读懂电台与天空之间的"最后一公里"。

《跟着题库认识业余无线电》系列文章第三篇:拨开术语迷雾,读懂电波世界的“底层逻辑”
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本文解析业余无线电备考核心术语,精准区分“辐射”与“发射”概念,明确“有害干扰”的法律红线;重申其非盈利的技术探索本质,并科普“发射类别”与“无线电测定”等标准术语。旨在帮助爱好者避开考题陷阱,提升专业素养,成为懂规矩、知敬畏的合格“火腿”。