提高短波信號傳播的探究

劉歡

（國家新聞出版廣電總局六五四臺）

提高短波信號傳播的探究

劉歡

（國家新聞出版廣電總局六五四臺）

短波是指3～30MHz的無線電波，短波在傳輸過程中受到傳輸介質等多方面的限制，而影響到其傳播距離和信號強度。本文論述了影響短波傳輸的因素以及怎樣提高短波的傳輸效果。

短波通信；工作頻率；抗干擾；發(fā)射器

1 引言

短波是指波長在100m以下、10m以上的電磁波，又被稱為高頻（HF）通信，其頻率為3～30MHz。在這個頻段內，短波可以通過高層大氣的電離層進行折射或反射而回到地面達到遠距離通信。

短波通信與其他通信方式相比有自己的優(yōu)點：通信距離遠、抗毀性強，短波是唯一不受網絡樞紐和有源中繼體制制約的遠程通信手段，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭或者災害，各種通信網絡都可能受到損壞，衛(wèi)星也可能受到攻擊，但電離層具有不可摧毀性。同時短波的接收設備也相對比較簡單，對于廣播業(yè)務，接收端只需要配置短波接收機即可。

同時短波通信也存在不可避免的缺點，短波在電離層反射的傳播過程中，信號振幅變化達幾十倍，甚至幾百倍，盲區(qū)內通信困難。近些年來短波通信在航空導航、水上安全、搶險救災等等很多領域被廣泛應用，其穩(wěn)定性弱和可靠性差的缺點日益突出，給短波通信傳播的研究帶來巨大挑戰(zhàn)的同時，也是短波通信發(fā)展前所未有的一次機遇。

2 短波的傳播

短波的基本傳播途徑有兩個：①地波；②天波。短波沿地球表面?zhèn)鞑r，其傳播距離取決于地表介質特性。海面介質的電導特性對于電波傳播最為有利，短波地波信號可以沿海面?zhèn)鞑?000km左右；陸地表面介質電導特性差，對電波衰耗大，而且不同的陸地表面介質對電波的衰耗程度不一樣（潮濕土壤地面衰耗小，干燥沙石地面衰耗大）。短波信號沿地面最多只能傳播幾十公里。地波傳播不需要經常改變工作頻率，但要考慮障礙物的阻擋，這與天波傳播是不同的。

短波的主要傳播途徑是天波。短波信號由天線發(fā)出后，經電離層反射回地面，又由地面反射回電離層，可以反射多次，因而傳播距離很遠（幾百至上萬公里），而且不受地面障礙物阻擋。但天波是很不穩(wěn)定的。在天波傳播過程中，路徑衰耗、時間延遲、大氣噪聲、多徑效應、電離層衰落等因素，都會造成信號的弱化和畸變，影響短波通信的效果。

3 影響短波傳播的因素

短波的傳輸過程受很多因素的影響。①空氣中電離層的不規(guī)則變化會對短波的通信質量和傳播距離產生影響，當電離層變化劇烈時甚至會導致短波通信中斷。②短波經過地球表面也就是地波傳播時，傳播過程會受到地球表面介質特性的影響，也會對短波通信質量及傳播距離造成很大的影響。③短波在空氣中傳播也被稱為天波傳播過程中會受到空氣電離層、多徑現象、空氣噪聲、傳播距離遠等因素的影響而造成通信信號弱，質量差等等后果。④短波從發(fā)生再經過介質傳播直到順利到達接收端，除了受外界因素影響還會受到自身的干擾，這其中包括：同頻干擾問題、鄰道干擾問題、互調干擾問題。短波頻率的高低變化將會直接影響傳播效果。⑤短波發(fā)射時的發(fā)射功率也對短波傳播有著直接性的影響，短波發(fā)射功率的高低會導致短波信號的穩(wěn)定性及短波傳播路程的遠近，從而影響通信質量。

4 提高短波通信傳播的方法

4.1 短波的發(fā)射

4.1.1 發(fā)射前期準備——預測

借助先進科學技術，不斷完備電離層對短波傳播影響的預報，只有這樣才能在發(fā)射短波之前綜合多種因素采取正確的發(fā)射方式，短波才能夠好的傳播。例如，使用先進的科技手段，利用相關的軟件預測可用頻率對短波通信距離和通信質量的影響，能夠很好的預測未來對短波傳播影響的太陽黑子活動等因素，并接和本地特征，可以很好的預測一段時間后短波的使用頻段。

4.1.2 發(fā)射儀器的選擇

隨著通信事業(yè)的發(fā)展，短波發(fā)射儀器的改進，大功率短波通信發(fā)射機進入人們的視線。大功率短波通信發(fā)射機通常是指輸出功率為5～20kW的短波通信發(fā)射機，采用此類發(fā)射機進行超遠距離話音通信時，可提高接收機輸入端信號的信噪比，保證通話質量；可提高信道的可通率及數據傳輸速率，確保數據傳輸任務的完成，另外在惡劣電磁環(huán)境下或信道受到電子干擾時發(fā)射大功率信號能有效提高通信質量。

4.2 短波的傳輸

4.2.1 正確選擇天線

天線是影響短波中不能忽視的一個問題。當短波信號質量不高的時候，其實并不都是電臺方面的原因，而天線往往也是這類問題的來源。因此，天線的質量好壞也是影響短波通信的主要因素。如若想達到短波通信的理想效果，則在選擇天線時就要集中考慮天線的方向性、增益性、輸入阻抗及輻射效率等因素，精中取精。

4.2.2 正確選用工作頻率

電離層對短波的傳播有很大的影響，大氣中電離層雖然是變幻莫測的，捉摸不定的，但是大體也可分為規(guī)則性變化和不規(guī)則性變化，只有熟悉電離層的變化規(guī)律，才能采取相應的措施減少或避免對短波的影響。電離層的濃度對短波的傳播具有很大的影響，其濃度高時信號反射頻率高，低時則會頻率低，這也就決定了短波頻率也得跟隨電離層濃度的變化而變化。電離層濃度的變化是不確定的，其會跟時間，季節(jié)，太陽黑子活動等因素有很大的關系，我們可以平時要觀察這些規(guī)律的變化，總結其變化規(guī)律。短波的工作頻率的選擇也是影響信號傳播質量的關鍵因素，所以，應該根據電離層的變幻規(guī)律隨之調動，這是提高短波傳播距離和提高信號質量的一個好的方法。根據經驗可以知道，10MHz以上的短波在白天夏季傳播很好，而在黑夜冬季則傳播較差。10MHz以下的短波則相反。

5 結束語

如今社會發(fā)展迅速，各種干擾磁場也錯綜復雜，對傳輸信號抗干擾能力要求也隨之增高。根據短波通信的發(fā)送、接收方式及系統(tǒng)的設備結構也產生了一些要求。在保證傳播速度的前提下，要增強應對阻礙的能力。以傳統(tǒng)設計方案為依據加入先進科技進行改造。對波形進行加密處理，防止竊取泄漏機密。強化接收設備，減少回聲造成的失真。降低傳輸過程的損耗，保證抗干擾能力的前提下最大限度減少傳輸時間。這些方面的改進對完善傳播系統(tǒng)有著重大意義。為使短波廣播在無線通信領域發(fā)揮自身的作用，立于不敗之地，我們要深入研究短波傳播特性，及時了解、掌握電離層變化規(guī)律，合理選用工作頻率，正確選擇天線，以全面改善短波信號的傳播效果。

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