一、引言：
在無線電通信中，無線電發射機的天線輻射載有信息的電磁波，到達接收點無線電接收機的天線，要經過一段自然路徑。無線電波在自然環境中的傳播主要有三個路徑常用於無線電通信：視距傳播、地波傳播、天波傳播。不同波長的無線電波在以上三種傳播路徑中有不同的傳播規律。短波無線電波（2—30mhz）的傳播有不同於其它頻段的特殊規律，只有透徹認識和運用其特殊規律，才能發揮短波無線電通信設備的應有效能，建立穩定可靠的通信聯繫，提高通信質量。
二、無線電波的傳播路徑：
（1）視距傳播：視距傳播是指電波在發射天線與接受天線互相「看得見」的距離內的傳播方式。電波在靠近地面的低空大氣層中以近似直線的路徑傳播(見圖-1），在發射功率一定的情況下，其通信距離相當大的程度上取決於收發雙方的天線高度，多用於超短波通信，本文不多作討論。
（2）地波傳播：地波是指沿地球表面傳播的電波。當電波沿地表傳播時，在地表面產生感應電荷，這些電荷隨著電波的前進而形成地電流。由於大地有一定的電阻，電流流過時要消耗能量，形成地面對電波的吸收。地電阻的大小與電波頻率有關，頻率越高，地的吸收越大。因此，地波傳播適宜於長波和中波作遠距離廣播和通信；小型短波電臺採用這種方式只能進行幾公裡至幾十公裡的近距離通信。地波是沿著地表面傳播的，基本上不受氣候條件的影響，因此信號穩定，這是地波傳播的突出優點。
（3）天波傳播：天波是指地面發出的經電離層折射返回地面的電波。短波無線電臺站可以較小的發射功率，不依賴任何地面系統利用天波路徑獨自建立數百公裡甚至數千公裡的通信聯繫，是為有別於其它通信方式的突出優勢。但是，電離層隨晝夜、季節、年度而變化，導致天波傳播狀況依時間變化。因此，依賴電離層反射所建立的短波無線電天波通信是不穩定、不可靠的（相對於其他傳播路徑而言）。遠程短波通信要求設備操作人員對短波波段無線電波的傳播規律有深入的了解和較多的實踐經驗，並且依賴於通信各方的配合默契。本文主要討論短波通信的地波和天波傳播。
三、短波的地波傳播：
利用地波路徑，可在一定距離內建立穩定可靠的短波通信聯絡。其有效距離主要取決於短波電臺的發射功率、天線的架設方式、傳播路徑上的地形地物的影響及使用的載波頻段。在發射功率、天線架設、地形地物均已確定的情況下，載波頻率成為決定通信距離的唯一可選因素。鑑於頻率越低大地對電波的吸收越小，短波電臺的地波通信宜選用短波頻率的低段（2 — 6 mhz）。很明顯，地波的場強與傳播距離成反比，距離越遠，信號強度越弱。遠至一定距離，信號/ 噪聲比將降低到無法保證可靠通信的程度，導致通信中斷。對於短波通信而言，其噪聲主要來自產生於大氣的天電和周圍工業設備的電氣幹擾。
一般來說，在一方天線高架的情況下，選擇合適的載波頻率，小型短波電臺利用地波路徑可在數十公裡範圍內建立可靠的通信聯絡。
四、短波的天波傳播：
（1）關於電離層：短波無線電遠程通信依賴於高空電離層反射的天波路徑，了解電離層的生成、結構和變化規律，了解電離層不同時段對不同頻段的短波段電波的反射規律，對短波無線電通信有至關重要的意義。由於太陽紫外線照射、宇宙射線的碰撞，使地球上空大氣中的氮分子、氧分子、氮原子、氧原子電離，產生正離子和電子，形成所謂電離層，其分布高度距地面幾十公裡至上千公裡。電離層中電子密度呈層狀分布，對短波通信影響大的有 d 層、e 層、f1 層、f2 層，各層的中部電子密度最大，各層之間沒有明顯的分界線。
各層的電子密度 d〈 e〈 f1〈f2 ):由於電離層的形成主要是太陽紫外線照射的結果，因此電離層的電子密度與陽光強弱密切相關，隨地理位置、晝夜、季節和年度變化，其中晝夜變化的影響最大。
d 層：高度 60—80公裡，中午電子密度最大，入夜後很快消失；
e 層：高度 100—120公裡，白天電子密度增加，晚上相應減少；
f1 層：高度 180公裡，中午電子密度最大，入夜後很快消失；
f2 層：高度 200—400公裡，下午達到最大值，入夜逐漸減少，黎明前最小。
（2）電離層對電波的折射和反射：
電離層可看成具有一定介電常數的媒質，電波進入電離層會發生折射。折射率與電子密度和電波頻率有關。電子密度越高，折射率越大；電波頻率越高，折射率越小。電離層電子密度隨高度的分布是不均勻的，隨高度的增加電子密度逐漸加大，折射率亦隨之加大。可以將每一層劃分為許多薄層，每一薄層的電子密度可視為均勻的。電波在通過每一薄層時都要折射一次，折射角依次加大，當電波射線達到電離層的某一點時，該點的電子密度值恰使其折射率為900，此時電波射線達到最高點，爾後沿折射角逐漸減小的軌跡由電離層深處折返地面。當頻率一定時，電波射線入射角越大，則越容易從電離層反射回來。當入射角小於一定值時，由於不能滿足 900 的折射角的條件，電波將穿透電離層進入太空不再返回地面。當入射角一定時，頻率越高，使電波反射所需的電子密度越大，即電波越深入電離層才能返回。當頻率升高到一定值時，亦會因不能滿足 900 折射角的條件而使電波穿透電離層進入太空，不再返回地面。
（3）電離層對電波的吸收：
當電波通過電離層時，電離層中的自由電子在電波的作用下作往返運動，互相碰撞，消耗能量。這部分能量來自電波，此為電離層對電波的吸收。吸收的大小主要與電子密度和電波頻率有關。電子密度越高、電波頻率越低，吸收越大，反之則低。當吸收大到一定程度時，電波強度將不能滿足短波接收機的信號/噪聲比要求，導致通信中斷。
五、短波天波通信的頻率選擇與預測：
由於電離層的高度及電子密度主要隨日照強弱晝夜變化，因此工作頻率的選擇是影響通信質量的關鍵性問題，若頻率太低，則電離層吸收增大，不能保證必須的信噪比，若頻率太高，電波不能從電離層反射回來。一般來說，選擇頻率應考慮以下原則：
（1）不能高於最高可用頻率：當通信距離一定時，可以被電離層反射回來的最高頻率叫最高可用頻率。很明顯，通信頻率不能高於最高可用頻率，否則電波將穿出電離層。最高可用頻率與電子密度有關，電子密度越大，最高可用頻率越高。電離層電子密度主要隨時間變化，所以最高可用頻率也隨之變化。其次，對一定電離層高度而言，通信距離越遠，則電波入射角也就越大，就是說最高可用頻率越高。但應注意，由於電離層電子密度是經常變化的，其最高可用頻率不能保證每時每刻可靠反射電波，因此實際使用的頻率為最佳工作頻率。經驗說明，最佳工作頻率約為最高可用頻率的85%。附表列出了我國南方夏季不同通信距離在不同時段的最高工作頻率及最佳工作頻率。
需要說明的是，表中所列的工作頻率並非確定的準確頻率，而是在此頻率附近即可。實際應用時，可從表列最佳工作頻率向下1-2mhz的範圍內選取合適的工作頻率，以適應不同的季節及地域。
（2）不能低於最低可用頻率：在短波通信中，頻率越低，電離層吸收越大。當低到一定程度以致不能保證通信所必須的信噪比時，通信質量嚴重下降導致通信中斷。能保證最低所需的信噪比的頻率稱為最低可用頻率。根據經驗，不同距離、不同時段的最低可用頻率一般比相應的最佳工作頻率低3—4mhz。此外，頻率為1.4mhz附近的電波可與電離層中自由電子的振動發生諧振，產生較大的諧振吸收。所以天波通信時工作頻率不應低於2mhz。
（3）一日之內適時改變工作頻率：原則上說，最低可用頻率至最佳工作頻率之間的頻段可作為工作頻率。但是，這一頻段在一晝夜之間是隨時變化的，而電臺的工作不可能隨時變化。實際工作中一晝夜內只改頻1—2次。在一段時間內只用一個頻率，通常選日頻、夜頻各一個。改頻時間通常是在電離層電子密度變化急劇的黎明和黃昏時刻適時進行。
六、短波通信的「盲區」：
短波通信的盲區亦稱「靜區」。盲區現象是短波無線電通信很難迴避的問題。在地波最遠覆蓋範圍與天波最近反射區之間有一段所謂「盲區」。在一方天線高架的情況下，盲區從數十公裡的距離開始出現，大約在150—200公裡處消失，從理論上說，在此區域內收不到任何信號。但是，當前的一些新的天線技術已部分解決了這一問題，在理論上的盲區內可建立溝通，只是信噪比差些而已。在此區域內，適當降低工作頻率，減少大地對電波的吸收，同時使仰角較大的電波能被電離層反射下來，可能會使信噪比狀況有所改善。
七、關於「頻率自適應技術」：
（1）傳統短波通信選頻方式的固有缺陷：合理選頻對中遠程短波通信至關重要，這一點已有說明。傳統的中遠程短波通信的選頻模式是：通信指揮人員根據長期頻率預測和短期頻率預測以及電離層隨季節、晝夜變化規律和通信距離指定「時間 — 頻率表」，各臺站之間以定時、定頻方式進行通信聯絡。但是，問題在於要準確地預測電離層的傳輸頻率，並使通信效果始終保持良好狀態非常困難。其主要原因是：短波信道（電離層）是一種典型的隨機變參數信道，它的信道特性隨時間、空間和工作頻率而隨機變化。而預測所得到的頻率是在既往資料的基礎上，運用統計學方法得到的，是人們一廂情願的「最佳頻率」。它可能與當時當地的實際電離層傳輸頻率有較大的偏差，並且無法考慮到諸如多徑效應、都卜勒頻移和各種幹擾等因素，是一種比較粗糙的辦法。以這種方法預測的工作頻率有時只能作為參考。實際工作中，很大程度上要依賴通信系統指揮人員和各臺站操作人員的經驗、技巧、隨機應變能力和通信各方的配合默契。而這種能力和默契的取得，有賴於專業化訓練和長時間的磨合，並非易事。
（2）問題的解決辦法：為使現有的裝備能充分發揮其應有的作用，應儘可能減少通信系統對人員條件的依賴，採取技術措施使設備操作（關鍵是頻點選擇）自動化、「傻瓜」化。當前，中遠程短波通信自動選擇可用工作頻點的所謂「頻率自適應技術」及產品已經成熟，並得到了廣泛應用。短波自適應通信方式是現代短波通信的象徵，使短波通信系統具有自動適應通信條件變化的能力（還有功率自適應技術，本文不作討論）。它採用微處理機控制技術，使短波通信機實現自動頻率選擇、自動信道存儲、自動天線調諧，能實時選擇出當時當地最佳的短波通信信道，克服短波信道的時變性，能非常有效地改善通信效果，簡化了人工選頻的複雜操作，非專業人員也能使用。需要指出的是，自動選頻是在事先預置的一組頻點中選擇最佳可用頻率，如預置頻點不當，當然無法從中選出合適的頻率。
（3） 頻率自適應系統的工作過程為：在鏈路建立前，主叫方先在一組預置頻率上發送測試碼，被叫方接收並測量信號質量，對各信道的通信質量評分，按優劣排序。然後，向主叫方發出應答信號，反饋各可用信道評分排序信息。主叫方收到應答信號後，向被叫方發出確認信號，雙方建立頻率庫，進入自適應掃描狀態。此時，通信各方發射機處於寂靜狀態，接收機對已存入頻率庫的各頻點循環掃描。當需要進行通話時，主叫臺在頻率庫中選取最佳信道發出呼叫信號，被叫目標臺收到呼叫信號後發送應答信號，主叫臺收到應答信號後發出確認信號。至此，鏈路建立完成，可以進行通信。如果主叫臺在最佳信道上呼叫不通，鏈路未能建立，則自動轉入排序第二位的信道上執行呼叫，依此下去，直到鏈路建立。電臺之間的通信鏈路在某一信道上建立之後，在進行通信的同時，電臺仍在對該信道的通信質量實施監測，當通信質量下降到低於門限值時，通信各方自動轉入下一信道工作。以上過程在很短時間內自動完成，無需人工幹預和操作。
頻率自適應技術使短波通信的質量產生了質的飛躍，將人的因素對通信系統的影響降低到最低限度，賦予短波通信以新的生命（在此前，短波通信因其前述的固有缺陷而趨於沒落），得以充分發揮其它通信手段所不具備的獨特優勢。
時段 頻率 距離 500公裡 1000公裡 2000公裡
0 時 最高可用頻率 5.4mhz 7mhz 11.5mhz
最佳工作頻率 4.6mhz 6mhz 10mhz
4 時 最高可用頻率 5.3mhz 5.9mhz 7mhz
最佳工作頻率 4.5mhz 5mhz 6mhz
8 時 最高可用頻率 8.3mhz 11.8mhz 21mhz
最佳工作頻率 7mhz 10mhz 18mhz
12 時 最高可用頻率 18.8mhz 23mhz 33mhz
最佳工作頻率 16mhz 20mhz 30mhz
16 時 最高可用頻率 16mhz 21mhz 32mhz
最佳工作頻率 14mhz 18mhz 28mhz
20 時 最高可用頻率 9.5mhz 11.8mhz 18mhz
最佳工作頻率 8mhz 10mhz 16mhz
24 時 最高可用頻率 5.4mhz 7mhz 11.6mhz
最佳工作頻率 4.6mhz 6mhz 10mhz