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(zhì)等多方面的限制，而影響到其傳播距離和信號強(qiáng)度。本文論述了影響短波傳輸?shù)囊蛩匾约霸鯓犹岣叨滩ǖ膫鬏斝Ч?/p>

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(nèi)，短波可以通過高層大氣的電離層進(jìn)行折射或反射而回到地面達(dá)到遠(yuǎn)距離通信。

短波通信與其他通信方式相比有自己的優(yōu)點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、抗毀性強(qiáng)，短波是唯一不受網(wǎng)絡(luò)樞紐和有源中繼體制制約的遠(yuǎn)程通信手段，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭或者災(zāi)害，各種通信網(wǎng)絡(luò)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(shè)備也相對比較簡單，對于廣播業(yè)務(wù)，接收端只需要配置短波接收機(jī)即可。

同時短波通信也存在不可避免的缺點(diǎn)，短波在電離層反射的傳播過程中，信號振幅變化達(dá)幾十倍，甚至幾百倍，盲區(qū)內(nèi)通信困難。近些年來短波通信在航空導(dǎo)航、水上安全、搶險救災(zāi)等等很多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，其穩(wěn)定性弱和可靠性差的缺點(diǎn)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(jī)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(zhì)特性。海面介質(zhì)的電導(dǎo)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(zhì)電導(dǎo)特性差，對電波衰耗大，而且不同的陸地表面介質(zhì)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(jīng)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(jīng)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(yuǎn)（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(yīng)、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(zhì)量和傳播距離產(chǎn)生影響，當(dāng)電離層變化劇烈時甚至?xí)?dǎo)致短波通信中斷。②短波經(jīng)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(zhì)特性的影響，也會對短波通信質(zhì)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(xiàn)象、空氣噪聲、傳播距離遠(yuǎn)等因素的影響而造成通信信號弱，質(zhì)量差等等后果。④短波從發(fā)生再經(jīng)過介質(zhì)傳播直到順利到達(dá)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(diào)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(dǎo)致短波信號的穩(wěn)定性及短波傳播路程的遠(yuǎn)近，從而影響通信質(zhì)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(zhǔn)備——預(yù)測

借助先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，不斷完備電離層對短波傳播影響的預(yù)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(jìn)的科技手段，利用相關(guān)的軟件預(yù)測可用頻率對短波通信距離和通信質(zhì)量的影響，能夠很好的預(yù)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(yù)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(jìn)，大功率短波通信發(fā)射機(jī)進(jìn)入人們的視線。大功率短波通信發(fā)射機(jī)通常是指輸出功率為5～20kW的短波通信發(fā)射機(jī)，采用此類發(fā)射機(jī)進(jìn)行超遠(yuǎn)距離話音通信時，可提高接收機(jī)輸入端信號的信噪比，保證通話質(zhì)量；可提高信道的可通率及數(shù)據(jù)傳輸速率，確保數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)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(zhì)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(dāng)短波信號質(zhì)量不高的時候，其實(shí)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(zhì)量好壞也是影響短波通信的主要因素。如若想達(dá)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(yīng)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(guān)系，我們可以平時要觀察這些規(guī)律的變化，總結(jié)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(zhì)量的關(guān)鍵因素，所以，應(yīng)該根據(jù)電離層的變幻規(guī)律隨之調(diào)動，這是提高短波傳播距離和提高信號質(zhì)量的一個好的方法。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(jié)束語

如今社會發(fā)展迅速，各種干擾磁場也錯綜復(fù)雜，對傳輸信號抗干擾能力要求也隨之增高。根據(jù)短波通信的發(fā)送、接收方式及系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了一些要求。在保證傳播速度的前提下，要增強(qiáng)應(yīng)對阻礙的能力。以傳統(tǒng)設(shè)計方案為依據(jù)加入先進(jìn)科技進(jìn)行改造。對波形進(jìn)行加密處理，防止竊取泄漏機(jī)密。強(qiáng)化接收設(shè)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(jìn)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(lǐng)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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