范志群

【摘要】 短波通信受各種自然環(huán)境因素和人為因素的影響，本文主要分析了太陽(yáng)活動(dòng)、電離層、多徑傳播、地理環(huán)境等自然因素對(duì)短波通信的干擾。

【關(guān)鍵詞】 短波通信 太陽(yáng)活動(dòng) 電離層干擾

無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)的作用距離不僅取決于通信系統(tǒng)本身的各項(xiàng)性能參數(shù)，還受各種自然環(huán)境因素的影響。短波通信同樣受太陽(yáng)活動(dòng)、電離層狀態(tài)變化、季節(jié)變化、傳輸途徑、地理環(huán)境等自然環(huán)境因素的制約。

一、太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)短波通信的影響

太陽(yáng)活動(dòng)是太陽(yáng)大氣中局部區(qū)域各種活動(dòng)的總稱(chēng)。太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)活動(dòng)的基本標(biāo)志，當(dāng)太陽(yáng)黑子增多變大時(shí)，其它太陽(yáng)活動(dòng)也隨之變得猛烈，耀斑、日珥、日冕物質(zhì)噴發(fā)等各種現(xiàn)象也將出現(xiàn)，此時(shí)太陽(yáng)黑子、耀斑、日珥會(huì)嚴(yán)重干擾短波通信。

二、電離層對(duì)短波通信的影響

短波通信以電離層反射傳播為主。電離層對(duì)短波信號(hào)的影響與電子密度有關(guān)聯(lián)。地球高空大氣受太陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)和X射線(xiàn)輻射而處于電離狀態(tài)。這些電離化的氣體在地球上空60-1000多公里的范圍內(nèi)形成D、E、F1、F2四層。D層：高度60-90公里，厚約1公里；E層：高度90-140公里，厚約25公里；F1層：高度140-200公里，厚約20公里；F2層：高度200-1000公里之間。

影響短波通信的主要是D、F兩層。D層是吸收層在最低下，白天存在，晚上正負(fù)離子逐漸結(jié)合而消失，太陽(yáng)直射時(shí)最好。D層會(huì)吸收低頻短波信號(hào)的能量，因其電子密度達(dá)不到反射短波通信信號(hào)的要求。D層吸收電波的能力隨著電離程度變高而加強(qiáng)。

E層是把電波反射回地面，電離程度高于D層。與D層相類(lèi)似，E層白天存晚上非常弱，短波信號(hào)都能穿透它。太陽(yáng)活動(dòng)劇烈時(shí)，突發(fā)的E層能將短波信號(hào)反射回地面。

F1和F2反射層，合稱(chēng)F層。F層是電離層中最高反射信號(hào)距離最遠(yuǎn)。其中F2層與磁層相接，常沿地磁方向延伸。短波信號(hào)主要依賴(lài)F層，尤其F2層是短波重要的反射媒介。

夜晚，D層消失，E層也變得很弱。F1和F2層合到了一起。由于沒(méi)有D層，較低頻率短波信號(hào)不會(huì)被吸收。由于電離層變薄，晚上較高頻率短波通信信號(hào)不被反射反而可能因此穿透變薄后的F層。

電離層和太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)短波通信的影響是關(guān)聯(lián)的。太陽(yáng)黑子爆發(fā)可以使電離層反射信號(hào)能力增加；而太陽(yáng)耀斑、日珥等又會(huì)造成對(duì)地球電離層的突然騷擾及電離層暴影響著短波通信聯(lián)絡(luò)質(zhì)量，直到無(wú)法保持聯(lián)絡(luò)。

1、電離層突然騷擾對(duì)短波通信的影響。太陽(yáng)耀斑爆發(fā)產(chǎn)生的高能紫外線(xiàn)和X射線(xiàn)以光速傳播，約8分鐘到達(dá)地球，使電離層D產(chǎn)生強(qiáng)烈電離，使較高頻短波信號(hào)遭強(qiáng)烈吸收，嚴(yán)重時(shí)全波段的高頻信號(hào)被吸收殆盡，此即所謂電離層騷擾。突發(fā)電離層騷擾使高頻信號(hào)的低端部分先中斷，頻率越低，遭受的吸收越強(qiáng)。

2、電離層暴對(duì)短波通信的影響。太陽(yáng)活動(dòng)劇烈時(shí)，除了紫外線(xiàn)和X射線(xiàn)增強(qiáng)外，還噴射出大量的高能帶電微粒子流干擾地球磁場(chǎng)，當(dāng)其穿過(guò)磁層到達(dá)電離層時(shí)，平時(shí)的電子分布產(chǎn)生重大偏離，從而破壞電離層狀態(tài)。這種電離層物理參量對(duì)正常狀態(tài)的重大偏離就是電離層暴。F層、E層、D層會(huì)依次受到電離層暴影響，最為明顯的是F2層。我們把垂直透射波的最高可反射頻率稱(chēng)為臨界頻率，那么電離層暴通?？煞譃?類(lèi)：一是正相電離層暴，F(xiàn)2層的臨界頻率比常規(guī)值增大，多發(fā)生于赤道地區(qū)上空；二是F2層的臨界頻率小于才常規(guī)值的是負(fù)相電離層暴，它較長(zhǎng)時(shí)間存在于中高緯度地區(qū)；三是當(dāng)F2層的臨界頻率在正常值上下波動(dòng)時(shí)為雙相電離層暴。電離層暴尤其是負(fù)相電離層暴，使短波高頻信號(hào)超過(guò)了電離層F所能反射的頻率極限飛向宇宙空間，嚴(yán)重干擾短波通信。電離層暴導(dǎo)致可用的最大頻率數(shù)值突然下降，而電離層騷擾會(huì)導(dǎo)致可用的最小頻率數(shù)值變大，他們同時(shí)發(fā)生導(dǎo)致可用短波頻率段變窄，直到全波段無(wú)法傳輸信號(hào)。

三、多徑傳播對(duì)短波通信的影響

短波信號(hào)傳輸是一種多徑傳播，因?yàn)槠湫盘?hào)分散在很大區(qū)域范圍的電離層內(nèi)，導(dǎo)致反射時(shí)存在著多種傳播路徑。接收天線(xiàn)檢測(cè)到的短波傳輸信號(hào)，相位相同時(shí)相加，相反時(shí)則相抵，造成多徑衰落，從而影響短波通信。

多徑時(shí)延效應(yīng)是多徑傳播產(chǎn)生的。短波信號(hào)傳遞途中，有各種不同的傳播途徑存在時(shí)間差異，傳播途徑本身又隨著時(shí)間而改變，傳輸?shù)浇K端的短波信號(hào)延時(shí)就不同。多徑時(shí)延指各路傳輸信號(hào)最長(zhǎng)延時(shí)與最短延時(shí)之時(shí)間差，多徑現(xiàn)象分為微分多徑和分離多徑。微分多徑時(shí)延很小，由電離層不均勻?qū)е?；二是由不同跳躍次數(shù)及高、低角度的射線(xiàn)等形式產(chǎn)生的分離多徑，其傳播時(shí)延很大。多徑時(shí)延大小還與頻率、通信距離、時(shí)間等因素有關(guān)，當(dāng)短波通信信號(hào)頻率接近電臺(tái)的最高頻率時(shí)，傳播路徑減少，路徑時(shí)延較??；其頻率很低時(shí)，傳播路徑增多，多徑時(shí)延相應(yīng)的增大。多徑時(shí)延會(huì)造成碼元畸變，對(duì)短波通信造成影響。

四、地理環(huán)境對(duì)短波通信的影響

短波在近距離通信時(shí)信號(hào)沿地表傳播，在地球表面產(chǎn)生電荷，進(jìn)而形成地電流，其能量就會(huì)被大地電阻吸收。大地對(duì)電流的阻礙還與短波信號(hào)頻率密切相關(guān)。地球表面對(duì)短波信號(hào)的損耗隨著頻率大小成一定正比關(guān)系。因此，短波近距離通信時(shí)應(yīng)盡量避免使用短波高頻端而采用低頻端。endprint