在某些气象条件下，对流层中可以形成具有一定强度和厚度的准水平大尺度层结。频率足够高的无线电波，在适当的发射方向上，可在相当大的程度上进入其内，如同在波导管中一样，以异常低的衰减进行传播。这就是对流层波导传播。对流层波导出现的概率很小，不可能应用于可靠的通信系统，但可用于电子侦察和干扰系统。
简介对流层波导的特征部分是波导层，其折射模数M的梯度0(M-单位/公里)。波导的顶是波导层中折射模数达到最小值M1的点；波导的底是下垫层中折射模数达到M1值的点或地面。底部接地的波导称为接地波导；底部离地的波导称为悬空波导。图中左部为波导的折射模数M随高度h的变化和其他主要参数。其中hd为波导高度,即波导底部离地高度;D为波导厚度,即波导顶和波导底的高度差;δ为波导层厚度;和分别表示波导层和下垫层的折射模数的梯度；墹M为波导强度，即折射模数在波导层的总变化量。
形成波导的条件形成波导的气象条件是逆温层和湿度的随高度剧减。建立这个条件的大气过程主要是：①蒸发过程（由于海面和水面的水汽蒸发而在贴近水面处形成高湿度层）；②辐射冷却过程（晴空夜晚，由于地面冷却而形成逆温层）；③平流过程(陆地上的干暖空气吹向湿冷的海面)；④气流下沉过程（在高压区，下沉气流绝热压缩而增温，并辐射于湿冷的下垫气层上）。结合这一过程，考虑天气形势以及各部位的风向、下垫面的特点，并进行一定的特征量的测量，即可对波导进行预报。总的说来，高压形势有利于波导。1
相关应用应用射线理论可将波导传播概略地表示为图中右部的发自T点的射线。当初始俯、仰角小于临界角θ婞时,射线在波导中传播;大于θ婞时,射线则会穿出波导。波导层中的某些点有多条射线通过即形成干涉区，而某些区域没有射线通过，称为“射电洞”。这两个区域之间为焦斑区，其周围电平衰减甚微。这就是主要的波导层。应用折射定律，当发射点T位于波导层底部时,临界角θc为当发射点位于波导层的上面或下面时，临界角θ婞分别为式中hT为相对于波导层底部的发射点高度。
对流层波导不象金属波导管那样有锐边界面，其厚度D（米）也不能明确确定。因此,其临界波长也不能明确确定。根据波动理论可近似地求得临界波长λc为
λc≈1.9×10-4D (m)
形成对流层波导的两个条件是：波长小于λc和射线初始俯、仰角小于θ婞。 在波导传播情况下，能量主要沿水平方向扩散，在垂直方向上则有所限制。因此，传输损耗与距离成正比，而并非与距离平方成正比，波导内的信号强度可能比相同距离的自由空间内的信号强度大。实际上，对流层波导是有泄漏的，当波源在波导内时，在波导外接收信号也是可能的;在视距以外,这种泄漏信号有可能比无波导时更强。根据互易定理，波导信号当然也可以外馈。理论表明，对流层波导的泄漏，不仅产生于波导和地面的不规则性，而且也可以产生于均匀波导。波导中的基本传输损耗Lb可表示为
Lb=32.4+20lgf+10lgd+C1d+Lc (dB)
式中f为频率(兆赫)；d为距离(公里)；C1为泄漏系数(分贝/公里)；Lc为耦合损耗。当波长小于临界波长λc时，C1是比较小的。如果发射点和接收点均位于波导内，则Lc主要来自天线与介质间的耦合损耗。
配图
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张静 - 副教授 - 西南大学