大气层对电波传播的影响

电波传播

国际电信联盟（ITU）规定 频率从 30Hz 到 3000GHz 频谱范围内的电磁波称为 无线电波 。下图为电磁波的频段划分图，其中，上图为传统频段划分，下图为北约频段划分。

总的来说，传播媒介（大气）对雷达性能的影响有三个方面：

电波在大气层传播时的损耗、衰落与失真

由大气层引起的电波折射

地球大气层由几层组成，如下图所示。第一层由地球表面延伸到约20km的高度，称为对流层。 电磁波在对流层传播时会产生折射（向下弯曲）现象 。

对流层折射效应与其 介电常数 （是压力、温度、水汽、气体含量等的函数）有关。大气层中的 水汽和气体 也会使雷达 电磁波的能量产生损耗 ，在有雨、雾、灰尘和云层时能量损耗增大。这种损耗称为 大气衰减 。

大气衰落

无线电信号电平 随时间的随机起伏 称为 衰落 。信号衰落主要有 吸收型衰落 和 干涉型衰落 。

所谓 吸收型衰落 ，是指这种衰落主要是由于 传输媒介电参数的变化 ，使得信号在媒介中的衰减发生相应的变化而引起的。由于这种衰落引起的信号电平的变化较慢，也称为 慢衰落 。

所谓 干涉型衰落 ，主要是由 随机多径干涉现象 引起的。这种衰落变化周期很短，信号电平变化很快，故称为 快衰落 。无线电信号的衰落现象会严重影响雷达波传播的稳定性和雷达系统的可靠性。

传输失真

无线电波通过媒介除产生传输损耗外，还会产生失真— 振幅失真 和 相位失真 。一般来说，产生失真的原因有两个： 媒介的色散效应 和 随机多径传输干涉效应 。

大气折射与雷达直视距离

雷达测得的目标参量不再是真实的仰角、距离、高度与距离的变化率，而是目标视在的仰角、距离、高度与距离的变化率。大气折射对雷达的影响如下图所示，主要有两个方面：①改变雷达测量距离，产生距离测量误差；②引起仰角测量误差。

由于大气密度随高度的变化使得 折射率随高度增加而减小 ， 大气折射会使电波射线向下弯曲 ，其直接结果是 增大了雷达的直视距离 。雷达的直视距离是由地球的曲率半径引起的，设雷达天线的架设高度为ha，目标的高度为ht，由于地球表面弯曲，使雷达探测不到直视距离以外的目标，就是所谓的“盲区”。如下图所示。

因为目标的高度是不受我方控制的，如果希望提高直视距离，只有 加大雷达天线的高度 ，但这又往往会受到限制，尤其当雷达安装在舰艇上时,由于雷达的架设高度有限，直视距离受到限制。采用 天波或地波超视距雷达 则可以很好地解决这个问题。

雷达的 直视距离 是由于 地球表面弯曲引起的， 由 雷达天线的架设高度 和 目标高度 决定，和雷达本身的性能无关。雷达的直视距离和雷达的最大作用距离是两个不同的概念，后者和雷达的工作性能紧密相关。在特殊情况下，如果 折射线和地表有着相同的曲率 ，称为 超折射现象 ，这时的地球等效半径为无限大，雷达的观测距离不受视距影响。

中国深空探测还有“两个100”目标要实现：到2049年，新中国成立100周年之际，要实现 对100个天文单位（150亿公里）之外的太阳系边际进行探测 。

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“深空探测的一个重要研究方向，就是防止小行星撞击地球。”一旦有撞击地球上或在附近碰撞的可能，就要想办法让其偏转。

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2020年6月，国际天文学联合会（IAU）小行星命名委员会批准将编号为 281880号的小行星正式命名为“吴伟仁星” 。这是继以钱学森、孙家栋、栾恩杰等老一辈科学家为代表的多位功勋航天人荣获小行星命名之后，太空又亮起的一颗“中国星”。“这颗星不是我个人的，是整个团队的荣誉。”