提高短波信号传播的探究

刘欢

（国家新闻出版广电总局六五四台）

提高短波信号传播的探究

刘欢

（国家新闻出版广电总局六五四台）

短波是指3～30MHz的无线电波，短波在传输过程中受到传输介质等多方面的限制，而影响到其传播距离和信号强度。本文论述了影响短波传输的因素以及怎样提高短波的传输效果。

短波通信；工作频率；抗干扰；发射器

1 引言

短波是指波长在100m以下、10m以上的电磁波，又被称为高频（HF）通信，其频率为3～30MHz。在这个频段内，短波可以通过高层大气的电离层进行折射或反射而回到地面达到远距离通信。

短波通信与其他通信方式相比有自己的优点：通信距离远、抗毁性强，短波是唯一不受网络枢纽和有源中继体制制约的远程通信手段，一旦发生战争或者灾害，各种通信网络都可能受到损坏，卫星也可能受到攻击，但电离层具有不可摧毁性。同时短波的接收设备也相对比较简单，对于广播业务，接收端只需要配置短波接收机即可。

同时短波通信也存在不可避免的缺点，短波在电离层反射的传播过程中，信号振幅变化达几十倍，甚至几百倍，盲区内通信困难。近些年来短波通信在航空导航、水上安全、抢险救灾等等很多领域被广泛应用，其稳定性弱和可靠性差的缺点日益突出，给短波通信传播的研究带来巨大挑战的同时，也是短波通信发展前所未有的一次机遇。

2 短波的传播

短波的基本传播途径有两个：①地波；②天波。短波沿地球表面传播时，其传播距离取决于地表介质特性。海面介质的电导特性对于电波传播最为有利，短波地波信号可以沿海面传播1000km左右；陆地表面介质电导特性差，对电波衰耗大，而且不同的陆地表面介质对电波的衰耗程度不一样（潮湿土壤地面衰耗小，干燥沙石地面衰耗大）。短波信号沿地面最多只能传播几十公里。地波传播不需要经常改变工作频率，但要考虑障碍物的阻挡，这与天波传播是不同的。

短波的主要传播途径是天波。短波信号由天线发出后，经电离层反射回地面，又由地面反射回电离层，可以反射多次，因而传播距离很远（几百至上万公里），而且不受地面障碍物阻挡。但天波是很不稳定的。在天波传播过程中，路径衰耗、时间延迟、大气噪声、多径效应、电离层衰落等因素，都会造成信号的弱化和畸变，影响短波通信的效果。

3 影响短波传播的因素

短波的传输过程受很多因素的影响。①空气中电离层的不规则变化会对短波的通信质量和传播距离产生影响，当电离层变化剧烈时甚至会导致短波通信中断。②短波经过地球表面也就是地波传播时，传播过程会受到地球表面介质特性的影响，也会对短波通信质量及传播距离造成很大的影响。③短波在空气中传播也被称为天波传播过程中会受到空气电离层、多径现象、空气噪声、传播距离远等因素的影响而造成通信信号弱，质量差等等后果。④短波从发生再经过介质传播直到顺利到达接收端，除了受外界因素影响还会受到自身的干扰，这其中包括：同频干扰问题、邻道干扰问题、互调干扰问题。短波频率的高低变化将会直接影响传播效果。⑤短波发射时的发射功率也对短波传播有着直接性的影响，短波发射功率的高低会导致短波信号的稳定性及短波传播路程的远近，从而影响通信质量。

4 提高短波通信传播的方法

4.1 短波的发射

4.1.1 发射前期准备——预测

借助先进科学技术，不断完备电离层对短波传播影响的预报，只有这样才能在发射短波之前综合多种因素采取正确的发射方式，短波才能够好的传播。例如，使用先进的科技手段，利用相关的软件预测可用频率对短波通信距离和通信质量的影响，能够很好的预测未来对短波传播影响的太阳黑子活动等因素，并接和本地特征，可以很好的预测一段时间后短波的使用频段。

4.1.2 发射仪器的选择

随着通信事业的发展，短波发射仪器的改进，大功率短波通信发射机进入人们的视线。大功率短波通信发射机通常是指输出功率为5～20kW的短波通信发射机，采用此类发射机进行超远距离话音通信时，可提高接收机输入端信号的信噪比，保证通话质量；可提高信道的可通率及数据传输速率，确保数据传输任务的完成，另外在恶劣电磁环境下或信道受到电子干扰时发射大功率信号能有效提高通信质量。

4.2 短波的传输

4.2.1 正确选择天线

天线是影响短波中不能忽视的一个问题。当短波信号质量不高的时候，其实并不都是电台方面的原因，而天线往往也是这类问题的来源。因此，天线的质量好坏也是影响短波通信的主要因素。如若想达到短波通信的理想效果，则在选择天线时就要集中考虑天线的方向性、增益性、输入阻抗及辐射效率等因素，精中取精。

4.2.2 正确选用工作频率

电离层对短波的传播有很大的影响，大气中电离层虽然是变幻莫测的，捉摸不定的，但是大体也可分为规则性变化和不规则性变化，只有熟悉电离层的变化规律，才能采取相应的措施减少或避免对短波的影响。电离层的浓度对短波的传播具有很大的影响，其浓度高时信号反射频率高，低时则会频率低，这也就决定了短波频率也得跟随电离层浓度的变化而变化。电离层浓度的变化是不确定的，其会跟时间，季节，太阳黑子活动等因素有很大的关系，我们可以平时要观察这些规律的变化，总结其变化规律。短波的工作频率的选择也是影响信号传播质量的关键因素，所以，应该根据电离层的变幻规律随之调动，这是提高短波传播距离和提高信号质量的一个好的方法。根据经验可以知道，10MHz以上的短波在白天夏季传播很好，而在黑夜冬季则传播较差。10MHz以下的短波则相反。

5 结束语

如今社会发展迅速，各种干扰磁场也错综复杂，对传输信号抗干扰能力要求也随之增高。根据短波通信的发送、接收方式及系统的设备结构也产生了一些要求。在保证传播速度的前提下，要增强应对阻碍的能力。以传统设计方案为依据加入先进科技进行改造。对波形进行加密处理，防止窃取泄漏机密。强化接收设备，减少回声造成的失真。降低传输过程的损耗，保证抗干扰能力的前提下最大限度减少传输时间。这些方面的改进对完善传播系统有着重大意义。为使短波广播在无线通信领域发挥自身的作用，立于不败之地，我们要深入研究短波传播特性，及时了解、掌握电离层变化规律，合理选用工作频率，正确选择天线，以全面改善短波信号的传播效果。

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