莊乾波

【摘要】 本文主要根據(jù)短波通信的特點以實例分析的形式介紹了短波頻率的預測方法，提出了如何恰當?shù)胤峙涠滩ň€路工作頻率的原則，為實際工程中解決短波波段用戶擁擠、干擾嚴重等問題提供了較好的借鑒。

【關鍵詞】 短波通信 電離層 頻率預測方法

一、前言

短波通信是指利用波長為100～10m（頻率為3～30MHz）的電磁波通過電離層的反射所進行的無線電通信。因此在短波天波通信中，工作頻率是不能任意選擇的，否則就不能建立可靠的通信。它不僅是為了保證現(xiàn)有通信線路的質量和可通率，而且也是新設計一條通信線路時決不可少的一個環(huán)節(jié)，同時也為區(qū)域內(nèi)的頻率管理創(chuàng)造了先決條件。

二、電離層特性

短波傳輸?shù)慕橘|—電離層由圍繞地球，處于不同高度的四個導電層組成，分別為D、E、 F層。其中D層是最低層，也稱為吸收層，F(xiàn)層是短波的主要反射層。F層又有F1層和F2層之分。F1層位于地球上空170Km～220Km 高度處，僅在夏季的白天存在，F(xiàn)2層位于地球上空225Km～450Km高度處，白天和夜間都存在。在夜間F2層的電子密度較白天減低了一個數(shù)量級。若要保持晝夜短波通信的暢通，工作頻率必須晝夜更換，而且在一般情況下，夜間的工作頻率要遠遠低于白天的工作頻率。

三、幾個參數(shù)的定義

3.1 最高可用頻率（MUF）

在實際通信中，能被電離層反射回地面的電波的最高頻率，稱為該線路的最高可用頻率，記為MUF。需要指出的是，MUF是指在給定的通信距離之下最高的可用頻率，若通信距離變了，對應的MUF值也將發(fā)生變化。MUF和電離層的電子密度有關，因此所有影響電離密度的因素都將影響到MUF的數(shù)值。

3.2 大圓距離

所謂大圓距離，是指包含通信兩點及地球中心的平面與地球表面的交線。它是通信兩點之間的最短距離。通常認為電離層與地球表面是同心圓，因此在計算通信兩點間的距離時，必須以大圓距離的長度來計算。

四、短波頻率預測方法

4.1 F2層最高可用頻率的預測

F2層MUF預測的依據(jù)是全國無線電管理委員會所提供的頻率預測資料。預測資料含有 （太陽黑子數(shù)的滑動平均值）為10、100和150三種情況下的288張MUF預測曲線。要確定某月晝夜24小時的MUF需要已知以下參數(shù)：（1）該年該月太陽黑子數(shù)的預測值 （由全國無線電管理委員會提供）；（2）通信線路的大圓距離；（3）反射點的地理位置；（4）反射點的地方時間（地方時）和北京時間（北京時）的時差。

以上四個參數(shù)知道后，就可以根據(jù)月份和該月份的 預測值和反射點的地理位置，例如在6月， 預測值為136，反射點的地理位置為（117°E，33°N），則可選7月，= 100和= 150，緯度為30°N≤λ<35°N的2張曲線。根據(jù)已求得的地方時和大圓距離，可從中查得對應于=100和=150的兩個該時間的MUF，分別用（MUF）100和（MUF）150表示。再根據(jù)將 已知值的MUF換算為 預測值的MUF的算圖，即可求得與預測值 值（136）相對應的（MUF） 136，此即為在一條具體線路上，6月某時的MUF預測值。按照上述方法分別求得晝夜24小時的MUF。

4.2 E層最高可用頻率的預測

E層的高度除臨近日出日落的短暫時間內(nèi)略高外，其層底高度常位于地面以上約110km處，最大電子密度的高度約130km。其臨界頻率 在夜間小于0.5MHz，而在白天于成比例（為太陽天頂角）。隨太陽周期變化。由于夜間E層電子密度稀薄，因此在E層最高可用頻率的預測中，只計算白天的MUFE，夜間不予考慮。對于E層MUF的預測，通常采用逼近實際值的半經(jīng)驗公式式中≤150；= 3.4；= 0.49；= 0.00167。由于E層高度比較穩(wěn)定，因此E層一跳的最遠距離為2000km，此時MUF（2000）E = 4.78 根據(jù)上面兩式即可求出= 2000km時的E層最高可用頻率。通常為避免繁雜的計算，可根據(jù)以上兩個公式繪成曲線每條～MUF（2000）E曲線以太陽天頂角 為參變量。在利用曲線求MUF（2000）E時，首先要求得該月份反射點各地方時的太陽天頂角。根據(jù)太陽天頂角查圖，就可以求得相應的MUF（2000）E。然后再利用求任意距離的E層最高可用頻率的算圖，求得 <2000km內(nèi)，任何大圓距離 的MUF。按照以上方法分別求出北京時5：00～20：00各個鐘點的MUF，并繪制成曲線，。若考慮到白天利用E層反射，還可以在9：00～15：03之間選用15.3MHz。

五、結束語

頻率預測是進行頻率管理的基礎，它為以后的頻率選擇和信道預置提供依據(jù)。由于長期頻率預測是根據(jù)太陽黑子數(shù)及季月時間來預測電路的最高可用頻率，所以工作頻率難以跟蹤電離層的變化，因而影響短波通信效果。未來的發(fā)展方向將是實時頻率預測，該技術對于保障高質量的短波干線通信將起很大作用。

參 考 文 獻

[1]沈琪琪，朱德生.短波通信.西安：西安電子科技大學出版社，1997.5

[2]短波場強計算（國內(nèi)地區(qū)）.全國無線電管理委員會辦公室，1981.11