电波受媒质和媒质交界面的作用，产生反射、散射、折射、绕射和吸收等现象。

基本介绍
关于无线电波在地球、地球大气层和宇宙空间中传播过程的理论。电波受媒质和媒质交界面的作用，产生反射、散射、折射、绕射和吸收等现象，使电波的特性参量如幅度、相位、极化、传播方向等发生变化。电波传播已形成电子学的一个分支，它研究无线电波与媒质间的这种相互作用，阐明其物理机理，计算传播过程中的各种特性参量，为各种电子系统工程的方案论证、最佳工作条件选择和传播误差修正等提供数据和资料。根据电波传播原理，用无线电波来进行探测，是研究电离层、磁层等的有效手段。电波传播为大气物理和高层大气物理等的研究提供探测方法，积累大批资料，提供数据分析的理论基础。
电磁波频谱的范围极其宽广，是一种巨大的资源。电波传播的研究是开拓利用这些资源的重要方面。它主要研究几赫（有时远小于 1赫）到3000吉赫的无线电波，同时也研究3000吉赫到384太赫的红外线,384太赫到770太赫的光波的传播问题。
电波传播所涉及的媒质有地球（地下、水下和地球表面等）、地球大气（对流层、电离层和磁层等）、日地空间以及星际空间等。这些媒质多数是自然界存在的，但也有许多人工产生的媒质，如火箭喷焰等离子体和飞行器再入大气层时产生的等离子体等，也是电波传播的研究对象。这些媒质的结构千差万别，电气特性各异。但就其在传播过程中的作用可以分为三种类型：

①连续的（均匀的或不均匀的）传播媒质，如对流层和电离层等；

②媒质间的交界面(粗糙的或光滑的)，如海面和地面等；

③离散的散射体如雨滴、雪、飞机、导弹等，它可以是单个的，也可以是成群的。这些媒质的特性多数随时间和空间而随机地变化。因而与它相互作用的波的幅度和相位也随时间和空间而随机变化。因此，媒质和传播波的特性需要用统计方法来描述。

历史情况
对电波传播的研究最早可以追溯到1864年。在这一年，英国物理学家J.C.麦克斯韦在向皇家学会提出的题为《电磁场的动力学理论》的论文中全面阐述了他的电磁理论。他提出了位移电流的概念；建立了电磁场的基本方程组──麦克斯韦方程组；预言了电磁波的存在。1887年,德国的H.R.赫兹用实验演示证明,火花放电器激发一个偶极子而发射的波具有和光同样的传播特性。这是最早的电波传播实验研究，证实了麦克斯韦的预言。19世纪90年代，俄国的А.С.波波夫和意大利的G.马可尼都各自进行了多次电波传播试验。1901年，马可尼在3000多公里的距离上接收了越过大西洋的无线电信号。人们当时企图用导电球体的绕射传播来解释这一现象。这一绕射问题的研究，涉及极其复杂的数学问题。在这方面L.瑞利(1903)、J.H.庞加莱(1910)、H.M.麦克唐纳(1914)等人作出了贡献。当时的技术只能在长波上获得足够大的辐射功率，因此，试验主要是在中长波上进行的。理论和实验都表明，波长越长，绕射损耗越小。
电离层的发现是电波传播发展史上的另一个重要里程碑。在短的波长上进行远距离试验表明，接收场强比绕射理论计算的大，而且信号有明显的昼夜变化。必须假设存在电离层，才能满意地解释这些实验事实。其中最有代表性的是G.N.沃森(1919)的工作。1924年以后E.V.阿普顿和M.A.F.巴尼特在英国，G.布赖特和M.A.图夫在美国用实验方法证实了电离层的存在。1931年，S.查普曼提出了电离层的形成理论。1932年，提出了阿普顿－哈特里公式，建立了系统的磁离子理论。从证实电离层存在到第二次世界大战前后，围绕短波电离层传播开展了广泛的研究工作。
第二次世界大战期间，许多雷达发现了超视距目标。起初，人们用对流层折射指数梯度反常而引起的波导传播或超折射效应来解释这一现象。1946年，H.G.布克和W.瓦金肖系统地阐述了对流层波导传播理论。对流层对电波传播的影响开始受到重视。
随着实验资料的不断积累，人们发现除了偶尔出现的由对流层反常传播引起的信号外，还存在一种强度虽然很弱但却经常存在的超视距信号。这一现象无法用绕射传播或超折射效应来解释。1950年，布克和W.E.戈登发表了对流层散射理论，开始了一个研究媒质随机不均匀性对电波传播影响的新时期。在对流层电波散射传播理论的影响下，又发现了电离层散射传播和流星余迹电波散射传播。1958年，戈登提出了自由电子对电波的非相干散射理论，这个理论很快就为实验所证实，遂出现了一个用大功率雷达探测地球大气层的新时期。
70年代以后，电波传播研究的频率向高、低两端延伸。在低端，研究极低频的传播；在高端，开展对10吉赫以上的电波传播研究。大气吸收、降水影响、去极化和目标散射特性等研究蓬勃开展，建立了许多理论模型，反演理论也获得了迅速的发展。
在电波传播研究中，对传播媒质的研究进行了广泛的国际合作。为协调和促进电波传播的发展，国际上成立了专门的研究组织。在国际无线电咨询委员会(CCIR)中设有第5组“非电离媒质中的传播”和第6组“电离媒质中的电波传播”；在国际无线电科学联合会(URSI)中设有F委员会“遥感和波的传播”和G委员会“电离层无线电和传播”等。
中国早在1936年就在上海开始了对电离层的探测。1937～1938年在武昌，1944年在重庆都用自制的仪器对电离层进行了较长时间的观测。重庆站自1945年 8月、武昌站自1946年 8月开始连续进行观测。中华人民共和国成立后，先后又建成了满洲里、长春、乌鲁木齐、北京、兰州、广州、海口等观测站，形成了电离层观测网。从1956年起，中国开展对流层散射传播的研究；1957年5月,建成了第一条对流层散射传播试验电路。在以后的10多年中进行了大量的实验和理论工作。中国还开展了哨声传播研究，并于1983年在低纬度的西沙群岛接收到了哨声信号。目前，专门从事电波传播研究的中国电波传播研究所已经拥有一支理论和测试队伍，开展了传播理论、媒质结构和工程应用等多方面的研究，研究的范围从甚低频一直到几十吉赫。高等院校从50年代起先后设置了电波传播专业，培养了这方面大批专门人才。

研究方法

电波传播研究历来就是用理论和实验两种方法来进行的。随着计算机技术的发展，用计算机模拟已成为一种独立的研究方法。电波传播研究主要有理论研究、实验观测和计算机模拟三种研究方法。

理论研究
电波传播主要研究媒质与电波的相作用过程。有时候媒质特性可以用若干参数来表征，而且这些参数尽管可能有时空的规律变化和随机变化，但并不因电波的存在而发生变化。这时用理论方法研究电波传播问题时,可以根据媒质的物理模型,对媒质或者媒质分界面的时空变化采用一定的数学模型加以描述，研究传播特性就归结为求解电磁方程组的数学问题。媒质模型的选择首先取决于人们对媒质结构和媒质特性的认识；但在处理实际问题时，更为重要的是考虑模型的合理性和求解方程式的实际可能性。针对一个合理的模型，如果可以得到解析解或数值解，则这种方法对于认识传播机制、概括地了解传播特性是有效的。由于实验工作的局限性，这种理论知识对于指导实验和测试资料的分析处理都是十分必要的。但是，在处理问题时模型都要经过不同程度的理想化,同实际的媒质有一定差别,而且只有很少量的问题能够得出解析解，因此理论研究结果的具体运用就有一定的局限性。在某些情况下，媒质的特性参数与电波的存在与否有关。例如，在电离层中的传播就是如此,理论问题变得更加复杂。另一方面,当介质特性与传播特征的主要关系弄清楚以后，人们有可能根据已知的传播特征来反推媒质或媒质介面的特性。这类反演问题也是理论研究的一个重要方面。反演理论是遥感技术的重要理论基础。

实验观测
由于自然媒质的结构和特性非常复杂，并且随时间、空间而随机变化，要用理论方法得出可以用于工程应用的精确资料是困难的。因此，实验观测方法历来就是电波传播研究的最基本的方法。电波传播研究通过大量的实地观测，探测媒质的结构，监视媒质的变化,积累传播特性的数据资料,从中总结出电波传播的规律。电波传播观测一般在实际的环境、有代表性的不同地区进行。在同一地区的实验，又须积累较长时间的资料，才能反映出传播特性和媒质特性随时间、空间的变化规律。这是电波传播实验的一个重要特点。当然,由于电波传播实验只能在有限的时间和空间进行,同时也由于实验是在自然条件下进行，影响传播的诸因素不受控制，在处理测试资料时会遇到困难。为了从有限的测试结果中总结出比较普遍适用的规律，理论指导和理论分析是十分必要的。

计算机模拟
随着计算机和计算技术的发展，可以用计算机模拟介质特性的变化和传播过程。它可以部分地克服理论方法中媒质模型理想化和方程式求解困难所带来的局限性。同时，也可部分地弥补观测实验方法需要耗费大量人力、物力和时间的不足，是一种很有发展前景的研究方法。
当然，进行电波传播研究时往往不是单一地采用某种方法，各种方法各有短长，常常需要结合运用，互相配合，互相补充。