造成天波雷达回波谱恶化的另一个重要因素是非稳定的电离层。雷达要在－1.5～1.5 Hz的频率范围内，从强大的海杂波中识别出舰船目标本身就有难度，同时由于处于非稳定状态的电离层引起的多径传播和相位路径非线性变化（即相位污染），都将使海杂波多普勒谱展宽，增大了遮蔽海杂波附近的舰船目标的概率，使得多普勒频率的有效检测范围更小。因此，必须在雷达工作时考虑电离层的影响因素，实时消除其影响，保持稳定电离层状态下的海洋回波谱纯净度，尽量将一阶海杂波多普勒谱峰宽度保持在0.05 Hz左右。
为消除非稳定电离层对回波谱的影响，可以采用两种方式：第一种是发射信号选频，第二种是采用信号处理手段对接收回波进行去电离层污染处理。通过电离层垂测站监控系统进行发射频率选择，避开扰动程度较大的电离层，选择较为稳定的电离层作为传播信道，通过发射电磁波选频后，可以较大程度地避免非稳定电离层的影响，但同时也改变了天波雷达的有效探测距离，对于一些特定的警戒探测任务可能会降低其目标探测性能。第二种方式是在雷达接收端采用信号处理手段对回波信号进行去电离层扰动处理（也称为电离层污染校正），这种方式的首要前提是需要获取由探测区域返回的单频展宽信号（即标校信号），标校信号中包含了全部的电离层污染信息，直接对标校信号进行分析处理，可以估计出电离层污染，进而对整个回波信号进行去污染处理。获得高质量标校信号的一个方法是在探测区域设定一个高频信号应答器，其信号经电离层折射反射后被雷达接收机接收，从该信号中能够完整地提取出电离层污染，但是受成本花销和国土（海域）限制，不可能在所有探测区域布置应答器，所以该方法的应用范围非常有限。考虑到天波雷达地面、海面回波的不同特性，一个行之有效的方法是采用地杂波或者单侧海杂波作为标校信号，从中估计出电离层污染，然后对整个回波进行校正，常用的估计方法有分段高分辨率谱估计法、相位梯度法和高阶相位多项式拟合法等［9］。(www.xing528.com)
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