起源
30年代，人們發現並開始研究電離層中無線電波的交叉調製現象,即盧森堡效應。1955年以來,科學家們作了較多的電波互作用實驗,並從1970年起,開始研究電離層高頻加熱課題。高頻加熱能夠激發電離介質參量的不穩定性及其同強力無線電波之間的非線性效應，改變電子熱平衡狀態和化學反應速率，產生場向大不均勻體和小不均勻體、朗繆爾波和離子聲波、人造擴展 F層、人造氣暈、地磁共軛區人造極光，導致電波附加吸收、超短波散射、F層變形以及引發Z模非常波傳播。簡單說來，電離層中存在的大量自由電子，通過折射指數和碰撞阻尼作用影響無線電波的傳播，而電波射入電離介質後的歐姆加熱作用也可改變介質的電動力學特性。
設備
地面設備還可使用甚低頻發射手段進行電離層加熱，激發上電離層及質子層（等離子層）的不穩定性，產生磁流體力學波和粒子沉降。
除使用地面高頻雷達和甚低頻發射機這兩種方法外，用空間飛行器和太空梭裝載的帶電粒子加速器，也能實現場與粒子的能量交換，進行波束與電漿互作用實驗。以太空梭和軌道站作為工作平台施放化學物和游離基，可進行鋇雲實驗。施放鈉、鋰、鋁和氧化－氮等化學物還能進行電離層運動和電場示蹤實驗，以研究電離交換與粒子摻雜等化學反應。
核爆炸對電離層的影響，也屬於電離層調變範疇。核爆炸產生多種輻射,包括紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線在內的電磁輻射， 以及含有α粒子、β粒子、二次電子和中子流等在內的粒子輻射，並產生強大的電磁脈衝和衝擊波氣流。由於電離層高度上空氣稀薄，大當量核爆炸，尤其是高空核爆炸可使其過量電離或全部離化，並且具有複雜的時空分布。這種核爆炸電離層調變的後效時間長達數十分鐘至數小時，比高頻加熱的後效時間長得多。核爆炸電離層調變會強烈影響無線電波傳播。局部空間的極度電離和介質電導率的巨大改變，可嚴重擾亂或中斷無線電通信，使雷達工作失效。核爆炸還會促使電子總含量激增而形成電離層行擾，即聲重力波。
飛彈推進器和衛星運載火箭及其高溫電漿噴焰，也能造成電離層的局部擾動，使電離層變態。
結果
電離層調變的結果，一方面相當於在高空懸掛大反射鏡和良散射體,有利於超短波遠程傳播,可進行跨距達3500公里的調頻廣播與電視傳送以及無線傳真電報；但是，另一方面則相當於在高空懸掛吸收屏或黑障，影響短波正常的電離層傳播。它還可以人為地產生電離層空洞即電漿視窗，並激發電漿新譜線。
電離層調變是一種對電離層的人為控制，藉以進行熱核聚變反應的模擬和地球局部電離環境的暫時改變。電離層調變具有重大的理論和實際意義，並有十分明顯的潛在軍事價值。
