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短波通信概述短波通信是无线电通信的一种波长在50米〜10米之间，频率范围6兆赫〜30 兆赫发射电波要经电离层的反射才能到达接收设备，通信距离较远，是远程通 信的主要手段由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响， 所以短波通信的稳定性较差，噪声较大目前，它广泛应用于电报、、低速 通信和广播等方面尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍 然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘太，还在快速发展其原因主要有三：一、 短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一旦发生战争 或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击无论哪种通 信 方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比；二、 在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波；三、 与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低近年来，短波通信技术在世界范围内获得了长足进步这些技术成果理应被 中国这样的短波通信大国所用用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领 域的无线通信网，使之更加先进和有效，满足新时代各项工作的需要，无疑是非 常有意义的一、短波通信的一般原理1. 无线电波传播无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。

无 线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波根据电磁波传播的特性， 又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段，其中：超长波的波长 为100,000米〜10,000米，频率3~30千赫；长波的波长为10,000米〜1,000米， 频率30~300千赫；中波的波长为1,000米〜100米，频率300千赫〜1.6兆赫；短 波的波长为100米〜10米，频率为1.6〜30兆赫；超短波的波长为10米〜1毫米， 频率为30〜300,000兆赫（注：波长在1米以下的超短波又称为微波）频率与波 长的关系为：频率=光速/波长电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中，由于反射、折射、散射及绕 射，其传播方向经历各种变化，由于扩散和媒介质的吸收，其场强不断减弱 为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、特点和规律，才能达到 良好的通信效果常见的传播方式有：（1）地波（地表面波）传播沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波其传播途径主要 取决于地面的电特性地波在传播过程中，由于能量逐渐被大地吸收，很快减弱 （波长越短，减弱越快），因而传播距离不远但地波不受气候影响，可靠性高。

超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的短波近距离通信也利用 地波传播2) 直射波传播直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波直 射波传播距离一般限于视距范围在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和 微波通信就是利用直射波传播的在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组成：一路由发射天线直达 接收天线，另一路由地面反射后到达接收天线，如果天线高度和方向架设不当， 容易造成相互干扰(例如电视的重影)限制直射波通信距离的因素主要是地球表 面弧度和山地、楼房等障碍物，因此超短波和微波天线要求尽量高架3) 天波传播天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线 电波电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主要用于短波 远距离通信4) 散射传播散射传播是由天线辐射出去的电磁波投射到低空大气层或电离层中不均匀 介质时产生散射，其中一部份到达接收点散射传播距离远，但是效率低，不易 操作，使用并不广泛2、 电离层的作用电离层对短波通信起着主要作用，因此是我们研究的重点电离层是指从距 地面大约60公里到2000公里处于电离状态的高空大气层上疏下密的高空大气 层，在太阳紫外线、太阳日冕的软X射线和太阳表面喷出的微粒流作用下，大 气气体分子或原子中的电子分裂出来，形成离子和自由电子，这个过程叫电离。

产生电离的大气层称为电离层电离层分为D、E、F1、F2四层D层高度60~90 公里，白天可反射2〜9MHz的频率E层高度85〜150公里，这一层对短波的反 射作用较小F层对短波的反射作用最大，分为F1和F2两层F1层高度150〜200 公里，只在日间起作用，F2层高度大于200公里，是F层的主体，日间夜间都 支持短波传播电离层的浓度对工作频率的影响很大，浓度高时反射的频率高，浓度低时反 射的频率低电离的浓度以单位体积的自由电子数(即电密度)来表示电离层 的高度和浓度随地区、季节、时间、太阳黑子活动等因素的变化而变化，这决定 了短波通信的频率也必须随之改变3、 短波频率范围电离层最高可反射40MHz的频率，最低可反射1.5MHz的频率根据这一 特性，短波工作频段被确定为1.6MHz - 30MHz4、 短波传播途径短波的基本传播途径有两个：一个是地波，一个是天波如前所述，地波沿地球表面传播，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1000公里 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二、单边带的概念在无线电通信中，传送信息的载体是特定频率的载波（也称为主频）那么 信息又是如何放到载波上的呢？这就引出了“调制”的概念调制就是将信息的动 态波形通过一定形式加到载波上发送出去，接收台收到被调制的载频信后，再还 原信息调制分为幅度调制（简称“调幅”）、频率调制（简称“调频”）、相位调制 （简称“调相”）三种中波、短波一般采用调幅方式，超短波一般采用调频方式根据国际协议，短波通信必须使用单边带调幅方式（SSB），只有短波广播节 目可以使用双边带调幅方式（AM）因此，国内外使用的短波电台都是单边带 电台1、 单边带的定义调幅信号的频谱是由中央载频和上下两个边带组成的。

将载频和其中一个边 带加以抑制，剩下的一个边带就成为单边带信号如果用一个边带再加上部份载 频或全部载频，就成为兼容式调幅信号2、 单边带的优点单边带的优点是：（1）提高了频谱利用率，减少信道拥挤；（2）节省发射功率 约四分之三；（3）减少信道互扰；（4）抗选择性衰落能力强一部100W单边带电 台的实际通话效果，相当于过去1000W以上双边带电台3、 短波单边带主要术语SSB载波和一个边带全抑制的单边带话USB上边带话LSB下边带话AM 全载波单边带话（全载波兼容式调幅话）J2A单边带报（用上边带或下边带传送手键报）优化短波通信的方法、改善短波信号质量的三大要素由于短波传输存在固有弱点，短波信号的质量不如超短波不过我们可以通 过一些途径改善短波信号质量，使其尽可能接近超短波改善短波信号质量的三 大要素是：正确选用工作频率；正确选择和架设天地线；选用先进优质的电台和 电源等设备1. 正确选用工作频率短波频率和超短波频率的使用性质完全不同超短波属于视距通信，距离短， 可以固定使用频段内的任何频点；而短波频率则受到电离层变化、通信距离和方 向、海拔高度、天线类型等多种因素的影响和限制用同一套电台和天线，选用 不同频率，通信效果可能差异很大。

对于有经验的短波工作者来说，选频并不困难，其中有明显的规律性可循 一般来说：日频高于夜频（相差约一半）；远距离频率高于近距离；夏季频率高 于冬季；南方地区使用频率高于北方；等等另外，在东西方向进行远距离通信 时，因为受地球自转影响，最好采用异频收发才能取得良好通信效果如果所用 的工作频率不能顺畅通信时，可按照以下经验变换频率：（1） 接近日出时，若夜频通信效果不好，可改用较高的频率；（2） 接近日落时，若日频通信效果不好，可改用较低的频率；（3） 在日落时，信号先逐渐增强，而后突然中断，可改用较低频率；（4） 工作中如信号逐渐衰弱，以致消失，可提高工作频率；（5） 遇到磁暴时，可选用比平常低一些的频率利用计算机测频软件预测可用频率对短波通信很有帮助，是国外经常采用的 先进技术手段计算机测频系统能够根据太阳黑子活动规律等因素，结合不同地 区的历史数据，预测两点之间在未来一段时期每天各时节的可用频段，具有较高 参考价值美国、欧盟、澳大利亚政府的计算机测频系统数据比较准确，它们通过分布 在全球的监测点采集和跟踪各种环境参数的变化提供频率依据其中澳大利亚的 ASPAS系统面向全世界提供测频服务，安装和服务费用不高，很有使用价值。

2. 正确选择和架设天线地线天线和地线是很多短波用户容易忽视的问题当通信质量不好时，很多人习 惯于从电台上找原因，而实际上信号不良常常源自天线或地线短波和超短波使用的天线是完全不同的超短波通信因为使用频率高，波长 短，天线可以做得很小，通常为直立鞭状天线而短波通信因使用的频率较低， 天线必须做得足够大才能有效工作简单的规律是：天线的长度达到所使用频率 的1/2波长时，天线的效率最高短波天线的理论原理比较高深短波天线的种类繁多，用途各异，究竟应该 选购何种天线,怎样安装架设才能获得良好的通信效果？根据我们了解和掌握的 情况作如下简要介绍：(1) 了解天线的基本工作原理短波天线分地波天线和天波天线两大类地波天线包括鞭状天线、倒L形天线、T形天线等这类天线发射出的电磁 波是全方向的，并且主要以地波的形式向四周传播，故称全向地波天线，常用于 近距离通信典型地波天线和波瓣分布如图1.2和图1.3所示地波天线的效率主要看天线的高度和地网 的质量天线越高、地网质量越好，发射效率越高，当天线高度达到1/2波长时， 发射效率最高图1.1典型地波(T形)天线结构示意图图1.2典型地波天线垂直波瓣分布图天波天线主要以天波形式发射电磁波，分为定向天线和全向天线两类。

典型 的定向天波天线有：双极天线、双极笼形天线、对数周期天线、菱形天线等，它 们以一个方向或两个相反方向发射电磁波，用天线的架设高度来控制发射仰角， 其典型波瓣分布如图3.3、图3.4和图3.5所示典型的全向天波天线有：角笼形天线、倒V形天线等它们是以全方向发射电磁波，用天线的高度或斜度来控 制发射仰角图1.3典型天波天线（双极天线）结构示意图图1.4典型天波天线水平波瓣分布图图1.5典型天波天线垂直波瓣分布图天波天线简单的规律为：天线水平振子(一臂的)长度达到1/2波长时，水 平波瓣主方向的效率最高；天线高度越高，发射仰角越低，通信距离越远；反之， 天线高度越低，发射仰角越高，通信距离越近；天线高度与波长之比H/入)达 到二分之一时，垂直波瓣主方向的效率最高2) 按用途选购天线随着短波通信技术的发展，短波天线出现了很多不同用途的新品种，例如用 于短波跳频的高效能宽带天线；用于为了解决天线架设场地小和多部电台共用一 副天线的多馈多模天线等选择天线基本的着眼点应该是用途近距离固定通信：选择地波天线或天波高仰角天线点对点通信或方向性通信：选择天波方向性天线等组网通信或全向通信：选择天波全向天线。