Es层短波通信具有通信设备轻便，通信质量好的优点，利用它的远距离通信，可以反射较高频段的电磁波，目前越来越引起科学家的重视。本文首先介绍Es层形成的物理机制，系统的研究了西安地区Es层的形成规律，总结了西安地区Es层产生的主要特点，统计分析了西安地区Es层的出现概率与太阳活动的相关性，从已有的风剪切理论和连续性方程出发，考虑电子密度产生率与复合率以及双极扩散项的影响，并对Es层电子密度分布进行了模拟仿真研究。其次，基于Shkarofsky谱，采用蒙特卡洛方法对电离层Es层电子密度起伏量进行了模拟仿真，分析Shkarofsky谱方程中、谱指数、内尺度、外尺度、方差起伏等因素对Es层电子密度起伏的影响。再次，采用随机介质中的波传播理论及相位屏理论研究空地链路信号穿过Es层的平均到达时间，讨论了Es层不同p指数、内尺度、外尺度、起伏方差的影响，研究结果表明，影响平均到达时间的主要因素为群时延，并且平均到达时间随带宽的增大而增大，随入射波的频率增大而减小，随外尺度的增大而增大，随内尺度的增大而减小，随方差起伏的增大而增大，随p指数的增大而减小。最后，研究了无线电信号经电离层Es层反射后的时延功率谱密度和多谱勒功率谱密度。研究结果表明其分布与谱的具体形式无关，而仅仅与谱的一阶矩，二阶矩有关。综上所述，本文通过对Es层物理机理的数值仿真，理论研究了Es层电子密度分布的特点和形成过程并分析了电磁信号通过之后的时间特性，本文分析的方法和结论对Es层通信分析具有一定参考价值