无线电通信中短波的特点与作用分析

张嵩 孙健



无线电通信中短波的特点与作用分析

张嵩 孙健

南京熊猫汉达科技有限公司，江苏 南京 210000

通信技术的完善令我国的通信方式有了巨大变革。短波通信作为一种重要的无线电通信方式，历来受到社会各界以及研究部门的广泛关注。短波通信的实用性以及经济性很高。在分析了短波通信原理的基础上探讨了短波的特点以及其在我国通信领域发挥的作用，旨在为相关人员提供一定参考。

短波；无线电通信；特点；作用

引言

无线电波在无线电广播、雷达通信、卫星通信中都发挥了重要作用。作为无线电通信中的一种远距离通信方式，短波通信具有很多其他通信方式难以替代的优异特性。短波通信的设备较为简单，具有很高的灵活性，设备的安装便捷，使用成本也较低。短波通信仅需要很小的发射功率，能起到节约能源的作用。短波通信在20世纪50年代左右开始兴起，并在70年代有了较大的突破。尽管是一种传统而古老的通信方式，然而在众多无线电通信系统中，短波通信占据了毋庸置疑的重要地位。本文对无线电通信中短波的特点与作用进行了探讨。

1 短波通信原理概述

无线电通信领域包含长波通信、中波通信、短波通信以及微波通信等通信方式，其中短波为一种波长为10 m以上并且不超过100 m，频率范围处在1.5 MHz到30 MHz的无线电波[1]。处在该频率范围内的无线电波在传输过程中到达高层大气后可以利用大气中的电离层发生反射或折射，随后短波返回地面从而实现远距离通信。一旦短波到达地面又一次发生反射并从大气层中再次返回时，短波可以实现更远的距离传送。通过以上多次折射与反射过程，短波得以进行全球范围内的通信。

短波有两种传播方式，分别是地波传输和天波传输。其中，无线电波在地球表面传输的那部分波长为地波。短波的波长容易被地面吸收从而自身发生衰减。另外，地球表面的电气特征也会对短波造成影响，因而短波的地波通信通常只用于近距离通信中。随着工作频率的增加，短波的地波会随之发生衰减，因而短波的地波通信所采用的工作频率通常不超过5 MHz[2]。地波通信较为稳定，不容易受到天气的影响，有基本恒定的信道参数。

无线电波在射向大气层后受到电离层的折射又会返回地面，该电波为天波。由于天波的投射方式呈现倾斜式，当电离层对其进行折射或反射后，天波的传输距离大大提升，可以实现上千公里甚至上万公里的传播。通过电离层反射的电波传输距离本来就比较远。在地面和电离层之间多次反射后短波可以实现更远距离的传输，由此可以在全球范围内进行通信。天波传输发生的损耗较小，但天波传播的稳定性较低，电离层的改变或是多路径传输的变化很容易影响天波的正常传输，导致天波的信道参数在不同的时间范围内发生剧烈波动。然而天波通信远距离通信的优势依然奠定了其重要地位，除了适用于远距离传输以外，天波通信还可以在近距离通信中发挥作用。在地形较为复杂、短波地波无法到达，并且近距离微波受到阻挡的地区天波通信也可以发挥独特作用，将天波以高仰角的方式进行投射后便可以完成通信。

天波传播构成了短波的通信链路。在合适的波长条件下，天波传播发生的损耗很小，采用较低的功率就能实现远距离通信。然而电离层的特性容易影响天波传播质量，从而降低通信水平。若电离层受到太阳磁暴、耀斑或是核爆炸等的干扰，则短波通信的电子密度会发生严重混乱，甚至中断短波通信。因此在短波通信中电离层是应重点考虑的一方面，通过建立电离层观测站的方式可以监视电离层所处的状态，并随时把握电离层的参数，从而使短波工作人员更准确地计算最佳的波长和频率。

2 无线电通信中短波的特点

2.1 短波通信的优点

短波通信具有很多中长波通信方式无法比拟的优点。首先短波通信可以到达较远的范围，短波通信最远可以覆盖100 km的距离。短波通信还可以在沙漠、山区或是海洋等偏远而极端的环境下发挥显著作用。短波通信工作人员只需要在终端配置相应的短波接收器就可以方便地实现信息的传输，利用短波可以有效地进行勘探。随着技术研究的不断深入，短波的应用范围也将得到不断扩展。此外，短波通信抵抗外界干扰的能力较强。由于短波通信的传输线路强度很高，当面临巨大的外界干扰如地震、洪水等自然灾害或是发生战争时，尽管灾害区域内的信号会被破坏而无法正常使用，但短波设备却几乎不会受到自然灾害或是战争的影响，依然可以发挥通信作用。由于短波通信设备的体积小巧，携带和隐藏十分方便，因此人工可以实现设备的转移。此外，短波通信的发送和接收设备消耗的能量都较低，较低的功率就可以满足其发射性需求，短波通信并不需要复杂的中继站或是中枢系统，施工方式极为简单，具有较低的成本。由于短波通信设备日益小型化，为设备的安装与移动带来了极大便利，发送和接收设备的安装也较为灵活，因此可以按照客户需求随时调整。

2.2 短波通信的缺点

尽管短波通信具有如上诸多优势，但短波通信的传输原理导致其自身不可避免地具有一些劣势。一是由于电离层极容易影响短波天波的传输，导致短波通信的整体信号传输不够稳定，电离层的变化会使信号衰落，并且多路径传输也会导致频率发生衰落和延迟。二是短波通信的工作频率范围很窄，其频段的宽度约为28.5 MHz，频率端内不仅要用于多种通信业务，而且还有一部分需要留出来供给其他用途[3]。数量众多的电台占据了有限的频率波段，尽管已经采用一定手段对频率加以利用，然而在天波通信庞大的传输范围内频率拥挤现象仍然十分突出。短波通信具有较小的通信容量，电台之间容易互相干扰，也会限制短波通信的质量。三是短波通信会受到噪声的影响，不管是大气层中存在的无线电噪声还是人为制造的无线电噪声，都会对短波通信信号的接收造成影响。当噪声强度很高时甚至会使数据的传送出现突发失误，降低通信质量。

3 无线电通信中短波的作用

3.1 基本通信功能

短波通信作为无线通信的一种方式，可以实现通信的基本功能如语音广播、电报传送等。凭借小巧的设备外观、低廉的运作成本以及使用的灵活方便等优势，短波通信在国际广播、船舶以及飞行器等的通信中发挥了重要作用，并且在军事领域也较为广泛地采用了短波通信方式，军事作战通信对通信的即时性、隐蔽性和灵活性都有着极高的要求。短波通信依靠得天独厚的优势已经在部队作战通信中被普遍采用。

3.2 保障通信安全

通常，通信网络都离不开中心枢纽的作用。一旦受到外界因素的恶意破坏或是其他不可抗力因素导致中心枢纽网络发生瘫痪甚至失灵，则整个通信网络随之崩溃。在卫星通信中这种问题尤为突出，在通信中的任何一个环节发生问题都会使整个通信系统无法正常运作。然而，短波通信中并不需要中心枢纽，每个单独的单站都可以发挥主站的作用，从而增强通信网络的稳定性，保障通信安全。

3.3 实现全球通信

短波通信基于直线传播原理，虽然在地球上由于地球曲率以及地表物体阻碍的影响导致其传播距离较短，然而当短波通信受到大气中的电离层反射后其传输范围可以极大地被扩展，可以在全球范围内进行信息传输。

4 短波通信的发展前景

通信技术与信息化的不断发展为短波通信技术的升级提供了强大的技术支持，并且由于用户对信息的传输要求越来越高，短波通信亟待进行深入的技术研究以及扩展使用范围。目前短波通信领域仍然存在一系列问题，较低的传输速率、较小的传输容量限制了短波通信发挥更大的作用，未来针对短波通信将在以下几方面重点进行突破。

4.1 编码调制技术的完善

作为通信方式的一种，短波通信无疑需要更高的传输速率。在保障一定的容错率的前提下，如何尽量提高短波通信的传输速率是一项亟待攻克的技术难题。此问题的解决需要对信道质量进行实时估计，并确保信息发出端与接收端的变速具有同步性[4]。这就要求短波通信系统的编码和调制技术更加完备有效，使其根据信道的改变同步发生变化。

4.2 频段带宽的扩展

短波通信较窄的频率波段导致拥挤现象十分严重，传统带宽维持在3 kHz左右，在该基础上可以适当扩展带宽，降低信息在高速传输过程中的信噪比。

4.3 高速调制解调技术的研发

短波通信的传输内容除了语音等常规信息还包括图像信息等。更加复杂的传输内容对短波通信的容量提出了更高的要求。高速调制解调器的研发可以促进传输速率的提升。此外，研究部门也在研究多载波并行的可行性。

5 结语

尽管现代科技的发展导致众多崭新通信方式的涌现，然而短波通信具有的独特优势使其在社会各领域都被广泛认可与应用。未来针对短波通信的研究仍需进一步深化，使现有的技术难题得以解决，令短波的通信价值进一步被强化，使我国的短波无线通信水平达到更高层次。

[1]王晓楠. 无线电通信中短波的特点与作用分析[J]. 电子技术与软件工程，2016（16）：37.

[2]刘堂伟. 分析短波在无线电通信中的作用及特点[J]. 数字通信世界，2017（9）：123.

[3]孙方刚，庄乾波. 浅析应急通信中的无线电短波通信[J]. 中国新通信，2014（10）：1.

[4]俞明. 短波通讯的传播特点与网络设计[J]. 中国无线电，2004（5）：60-61.

Analysis of the Characteristics and Effects of Shortwave in Radio Communication

Zhang Song Sun Jian

Nanjing Panda Handa Technology Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210000

The improvement of communication technology has brought about tremendous changes in the way of communication in China. As an important radio communication method, short-wave communication has been widely concerned by all sectors of society and research departments. The practicality and economy of short-wave communication are very high. Based on the analysis of the principle of short-wave communication, the characteristics of short-wave and its role in the field of communication in China are discussed, aiming to provide some reference for relevant personnel.

short wave; radio communication; characteristics; function

TN925

A

张嵩（1984—），男，汉族，江苏南京人，大专学历，工作单位为南京信息职业技术学院，现有职称为助理工程师，研究方向为电子制造。