各個波段的無線電波在各種自然背景條件下的傳播。又稱電波傳播。包括傳播的現象和規律，以及應用中的一些問題。還應包括有關的自然背景條件的研究，有時還應考慮到一些人為的因素，如火箭和空間飛行器的飛行、核爆炸等對背景和傳播的影響。在絕大多數無線電波傳播中，主要的自然背景條件是地球和它的大氣層，有時還聯繫到行星際空間以及地球外其他行星的大氣層，聯繫到太陽的日冕等。無線電波在地下和水下的傳播問題也屬於無線電波傳播範圍之內。
研究內容 利用無線電波來進行通信、廣播、定向、定位、導航、遙測、遙控、制導等，它們的應用范圍日益廣闊。為瞭更好地設計和使用這些系統，就必須研究和瞭解傳播環境，即背景條件和傳播規律。不同的傳播環境對無線電導航、定位的精度會產生不同的影響，通過計算、預測並克服這些影響，使之達到高精度的要求。無線電波傳播問題還包括如何使無線電波穿透高速空間飛行器再入時所形成的等離子體鞘套，如何通過收測空中核爆炸所產生的無線電波脈沖信號作為探測手段等一系列問題。此外，利用無線電波探測雲層、雨區或收測雷電從空中所發出的無線電波，從而確定雷電中心的位置及其運動，這方面工作的發展開創瞭無線電氣象學；接收從太陽及其他天體或射電源所發出的無線電波，從而研究它們的一些物理問題，開創瞭射電天文學；利用雷達探測流星、月球、金星、火星、太陽等的表面，精確測定這些星球離地球的距離，甚至可將合成孔徑雷達安裝在飛船上給行星表面成像；通過接收月球雷達回波來測量電離層或磁層裡的電子含量、電子密度分佈及其他參數，開拓出雷達天文學。空間飛行不僅要求瞭解最大電子密度處以下的電離層結構，亦要求瞭解在那以上的電離層及磁層的結構，還要求瞭解飛行器天線在等離子體內的輻射和接收特性，這不單是天線問題，還是天線與傳播相結合的問題。飛行器再入或進入大氣層時產生等離子體鞘套，涉及天線在等離子體內的輻射和接收特性，載人人造地球衛星或飛船繞地球航行，要求尋找能經常保持它們與地面站之間無線電聯絡的途徑。飛行器經過地球的輻射帶，這就要求瞭解地球內外輻射帶內電子和質子的分佈情況和它們的能量。按照地球輻射帶的形成理論，其他具有磁場的行星也有自己的輻射帶，經過或繞這些行星的飛行亦要求瞭解它們的輻射帶。另一方面，在空間如果建立試驗站，就有可能對上述的各種問題進行比較直接的測量和研究。
研究方法 無線電波傳播的研究工作，是通過在不同地區進行的長期的實際觀測和實驗工作，對大量觀測和實驗資料進行分析，來瞭解傳播環境並掌握它的變化規律，然後再從物理過程提高到理論上來認識它。要研究無線電波在地球的大氣層中以及在星際空間的傳播，就必須對大氣層和星際空間的結構和特性及它們的變化，以及太陽活動對無線電波的影響進行研究。首先，根據無線電波傳播的原理，利用無線電波來進行探測，是研究高空大氣物理的一種有效方法。其次，高空的電離層、磁層、地球的輻射帶、太陽的日冕，乃至整個星際空間都是電離氣體或等離子體。在電離氣體內，氣體動力學的運動與電磁場產生相互作用，在宇宙間產生和傳播著電磁波和其他電磁氣體動力學波，為瞭研究電離層物理、磁層物理、太陽物理、無線電天文等，就必須研究電磁波和其他電磁氣體動力學波在等離子體內的產生、傳播和能量轉換問題，即統稱為等離子體的電動力學問題。近年來對地下通信問題給予瞭新的重視，這樣又使無線電波傳播的研究與地球內部結構的研究結合起來。
應用 一些與無線電波傳播有關的重要應用列舉如下：
可靠的遠距離通信 利用電離層“反射”的短波無線電通信是最經濟、最常用的遠距離無線電通信方式（見電離層無線電波傳播），這種傳播方式在電離層發生騷擾時將受到阻礙，通過極圈附近的電路尤其如此。高空核爆炸也會使短波通信中斷。利用電離層的斜投射實測數據，實時地選擇最佳使用頻率，能夠在一定程度上提高短波通信電路的可靠性。提高電離層騷擾預報的準確性十分必要。此外，還應當尋找和補充使用其他更為經常可靠的遠距離通信方式，如利用人造地球衛星的轉接傳播研究等。
高精度遠距離定位 導彈、人造地球衛星、月球火箭、星際火箭等空間技術的發展對無線電遠距離定位的精度提出瞭嚴格的要求，如發射月球、金星或火星火箭，為瞭按預定要求到達目的地，除準確控制入軌點條件外，還要在中程根據精確定位的結果對軌道進行修正。這種定位的通常方法是用地面雷達，並從地面發出修正軌道的指令。對這種地面雷達的精度要求是很高的。定位用的無線電波經過大氣層時要發生射程的微小彎曲和速度的微小改變，精確計算、預測和校正這些定位影響是受到相當重視的研究課題。主要是對流層和電離層的結構進行經常的測量和觀測，掌握折射指數的分佈情況和變化規律，從而進行足夠精確的預測。亦可進行實時測量和進行實時計算和修正。關於電離層對定位的影響，可采用雙頻和分頻體制，通過計算進行消除。
高精度遠距離導航和傳送精確時間信號 超聲速飛機的出現，要求有高精度遠距離導航系統。導彈和人造地球衛星等的出現，必須在地面上很多地點來精確地測定它們的軌道，要求有傳送精確時間信號的系統。長波和超長波繞地面的傳播速度具有較高的穩定性和準確性，能夠較好地滿足上面兩個要求。導航和傳送時間信號的穩定性和準確性與低電離層的情況密切有關，長波和超長波傳播的研究應與低電離層的研究相結合。
地下通信 地下通信分兩種類型：一種是電路的一端或兩端在地表面上或地表不太深的地方，用不突出的天線為鋪地天線、埋地天線來進行通信，對於這種類型的通信，傳播路程的全部或大部分仍在大氣裡。這種通信方式的衰減很大，距離不能太遠，波長以較長為宜。陸地上對潛艇的通信，就可由潛艇在離海面不很深的地方接收岸上的大功率超長波電臺來實現。另一種是設想地球的殼表層含有水分和各種礦物質是導電的，地心的溫度很高也是導電的，中間的巖石層則是相當良好的絕緣體。如果在收、發兩端將天線的饋線插入地層足夠深，可使無線電波在絕緣的巖石層內作波導式的傳播，從而實現地下通信系統。在核戰爭情況下的意義就變得十分明顯。
空間通信 關於空間通信，其中的一個是地面與衛星式飛船間的遠距離無線電聯絡問題。對於遠距離的情況，除利用通信衛星轉接外，由於地球的阻隔，無線電聯絡必須用短波無線電波依靠電離層的折射來實現。其次，還有地面與星際火箭間的遠距離超短波、微波的聯絡問題。這種通信的主要困難是接收信號太弱，需要掌握宇宙噪聲，以及由於大氣分子以及雲、雨季的散射和吸收的隨機性質而產生的噪聲的情況。再次是利用哨聲型電波的傳播，即長波和超長波的一個磁離子分量沿地磁場的磁力線從一個半球傳播到另一個半球乃至反復幾次而衰減不很大的傳播。最後，空間飛行器再入或進入大氣層時，由於空氣動力學的加熱作用，在飛行器的周圍形成稠密的等離子體鞘套，使無線電波通過鞘套，從而保證通信、遙測、遙控的正常工作這問題也亟待解決。
對導彈和人造地球衛星的觀測和識別 導彈的航程分為主動段、中間段和再入段三段。偵察導彈襲擊，最好是在主動段發現。要在不同的段發現，所用的方法則不同。要在主動段發現，比較可靠的辦法是用偵察衛星進行光學照相和紅外照相，另一種方法是用大功率短波雷達，收測導彈發射時噴出的火焰以及彈體對短波信號的散射回波。在中間段，導彈在電離層中飛行引起對周圍電離層的擾動，使頭部周圍的電子密度增大，形成相當長的電子密度比背景稀薄的尾流。對於這種擾動，可用大功率雷達進行探測。瞭解擾動後的等離子體結構和瞭解物體及擾動後的等離子體對雷達波的散射截面和回波頻譜特性無疑具有重要意義。關於人造地球衛星，它們一般帶有無線電發射設備，可通過收測發射的信號來進行偵察。對於不發射或已停止發射無線電信號的人造地球衛星，偵察方法與對中間段的導彈的偵察方法相同。對於導彈的再入段，以及對於其他空間高速飛行器再入或進入大氣層時的情況，則需要研究等離子體鞘套的結構和物體及鞘套對雷達波的散射截面和回波的頻譜特性。
核爆炸對傳播影響 核彈爆炸時發生強烈的熱能和各種輻射能，在高空大氣中產生異常的電離作用，使無線電波受到相當大的衰減，在嚴重影響的地區，大多數傳播方式受到不利影響乃至受到破壞而使通信中斷。空中核爆炸所產生的沖擊波向上傳播，會導致一定區域范圍內的電離層的層狀結構遭到破壞，使經過該區域范圍的短波無線電通信受到嚴重影響。在核爆炸時還會產生強電磁脈沖EMP，會對電子設備造成破壞。核爆炸產生長波脈沖信號，收測長波信號是偵察核爆炸的手段之一。
傳播統計特性 隨著對通信、定位等的要求日益嚴格，需要根據通信信道的統計特性設計最佳或接近最佳的各種體制，除瞭知道一些參數的平均值和慢變化以外，還要知道各種傳播統計特性以及多徑效應等。
在各種新型材料中的電波傳播 隨著材料科學和大規模集成電路技術，特別是數字電路的發展，促進瞭無線電波傳播的研究。在新型的材料如手征介質中的無線電波轉播問題，在集成電路和印制電路中的無線電波轉播問題等，正在大規模集成電路和高速影子電路的設計工具的研制中起決定性的作用，同時這一研究也促進瞭材料科學的發展。
理論研究 無線電波傳播研究的另一個重要方面，是從理論上解電磁場問題。這也需要用實驗方法進行傳播試驗及通過分析試驗數據來認識傳播規律。對於不屬於等離子體一類的介質，無論是不能流動的固體，或是流動速度遠小於光速的流體，都不會由於介質的流動而產生電磁場；也不會由於外加的電磁場，而致使或改變介質的流動。研究無線電波在這樣一些介質裡的傳播時，在理論上可把結構問題即傳播環境問題和解電磁場的問題當作彼此獨立的問題來分別處理。主要是在不同的介質和邊界條件下尋找解電磁場的數學方法的問題。為瞭求得在教學上的嚴格解或近似解，必須對介質結構和邊界條件作理想化的近似假定，但按照當前的數學水平所能解的問題是有限的。所以，這裡包含運用和發展數理方程和數理統計的問題，以及如何把它們相互結合運用；包含數字計算和應用現代電子計算機的問題。對於等離子體一類的介質，如電離層和星際空間，由於介質具有導電性並且空間有磁場存在，所以介質的運動導致電磁場的產生，而電磁場又影響和改變介質的運動，影響和改變介質的結構分佈，因此介質結構和解電磁場的問題必須結合在一起考慮，而不能分開處理。關於這一類的等離子體物理問題，如研究電磁波和其他電磁氣體動力學波在等離子體內的產生、傳播和轉換問題，要善於運用已經掌握的有關等離子體物理的知識，並大力發展這方面的知識。
研究無線電波在電離層中的傳播時，如果使用的功率很大，如在用大功率雷達探測電離層的情況，電離層的非線性效應必須考慮，這將引起一些新的復雜性。