利用無線電波傳播效應，探測100公裡高度以下電離層特性的方法。探測使用的頻率可以從極低頻到甚高頻。探測原理主要依據部分反射、散射、諧振以及波相互作用等效應。但因低電離層區域電子密度太低，電磁效應也較弱，故測量精度一般較差。主要探測方法有：
部分反射法 在 D層中存在著許多小尺度不均勻體，當不均勻體電子密度不足以發生全反射時，若在小於一個波長的距離上，折射指數μ>有△μ的變化，則在其中傳播的電波有部分能量被反射回來。這時的反射系數為△μ／2μ，且反射的電波相位是相幹的，在某一方向上可能得到加強。這種現象稱為部分反射。強的電波垂直入射電離層後，由於磁離子分裂現象，反射波分成非常波和尋常波。非常波和尋常波的振幅比AX/A0，與電子密度和碰撞頻率有關（見磁離子理論）。因此，在電子密度很小的高度范圍(白天50～60公裡，夜間80～85公裡)，AX/A0可用來度量電子與中性分子的碰撞頻率。當電離層標高已知，則可用AX/A0推算電子密度。用這種方法探測電離層的高度約為70～90公裡。
交叉調制法 用無線電波在電離層中的交叉調制現象(見電離層非線性現象)來探測底部電離層的方法。它的探測原理是：把一系列“加熱”的短脈沖以規則的時間間隔向上發射，同時又發射重復頻率為其兩倍的“探測”脈沖系列，後者與前者的載波頻率不同。如果經電離層反射後向下傳播的探測脈沖在某個高度(交叉高度)同向上傳播的加熱脈沖相遇，則探測脈沖信號會減弱，其減弱數值，與從加熱脈沖吸收的能量E和探測波的吸收系數α 有一定關系。測定E和α ，利用E、α與Nv 乘積的關系，若在交叉高度上v（碰撞頻率）已知，則可推算出該高度上的 N(電子密度)值。隻要改變脈沖間的時間安排就可改變交叉高度，從而得到電子密度的高度分佈。用這種方法可以探測50～90公裡高度的電子密度、碰撞頻率和電子能量損耗系數。交叉調制法探測要求有大功率的“加熱”發射機和一個幹擾小的接收區。
長波和超長波探測 利用頻率為10赫至100千赫電波信號，探測低電離層特性的方法。長波探測分脈沖垂直投射和連續波斜投射兩種方法。主要是測量電離層反射的下行波的相位、偏振和幅度，以推算電離層的反射系數和轉換系數；監測電離層反射高度隨時間或太陽活動的變化。但還不能對低電離層電子密度剖面進行有效測量。
舒曼諧振法 利用舒曼諧振現象探測電離層的方法。在極低頻波段，當波長可與地球周長相比時，在地球與低電離層之間的空間產生的電磁諧振現象，稱為舒曼諧振或地-電離層空腔諧振。對4～40赫雷電輻射的觀測，可以研究諧振頻率、諧振幅度與諧振曲線寬度（Q 值）隨晝夜時間的變化，某些諧振波形的重現性及其與太陽活動的關系，還可以獲得D層高度和等效電導率的大尺度的平均數據。
甚高頻前向散射探測 利用甚高頻電波在低電離層中的前向散射來探測低電離層的方法。在低電離層中，電子密度驟增時(如電離層突然騷擾)，高頻電波信號因吸收增大而減弱甚至中斷，但因電子密度驟增而形成的不均勻體的前向散射效應，使甚高頻信號反而增強。在低電離層區域（80～110公裡）的流星餘跡、Es層都能強烈散射甚高頻信號。因此，可用這種探測方法研究該區域的湍流不均勻體運動、不均勻體的漂移、流星餘跡運動、電離層風和Es層等。