短波通信

短波通信
短波通信

短波通信

一.概念简介

短波通信(Short-wave Comunication)是无线电通信的一种.波长在50米~10米之间,频率范围6MHZ~30MHZ.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、电话、低速传真通信和广播等方面.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,不仅没有被淘汰,还在快速发展.

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

f=

称为微波).频率与波长的关系为:λ/c

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,一般<2MHz.地波的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,信号稳定、吸收小、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)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,一般2 MHz-30MHz.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及长中波广播.

(3)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,一般>30MHz.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、微波中继通信、蜂窝通信、电视、雷达、卫星通信与广播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.

(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,利用对流层、电离层、流星余迹等不均匀体对电磁波的散射来实现“超视距传播”,其中一部份到达接收点.散射传播用于超短波(米波)和微波的远距离通信,通信距离远,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.短波传播途径

(1)短波通信的传播方式

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 - 30MHz.所以根据无线电波传播的分类可知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.

(2)短波通信的调制方式

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.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.

二.短波通信优缺点及关键技术

1.优点:

①.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,一但发生战争或灾害,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;

②.在山区、戈壁、海洋等地区,超短波覆盖不到,主要依靠短波;

③与卫星通信相比,短波通信不用支付话费,运行成本低.

2.缺点:

①.可供使用的频段窄,通信容量小

国际规定每个短波电台占用3.7KHZ的频段宽度,而整个波段的频带宽度才28.5MHZ,为了避免相互间的干扰,全球只有7700多个可用短波信道,每个信道3.7KHZ的现有带宽大幅制约了提高信道容量和数据传输速率.

②.信道差

短波的基本传播途径有两个:一个是地波,一个是天波.

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.

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,所以短波通信的性较差,噪声较大.

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.大气和工业无线电噪声干扰严重

工业电磁辐射的无线电噪声干扰在短波频段的平均强度很高,此外,大气无线电噪声和无线电台间的干扰,尤其是脉冲型突发噪声,使短波通信的质量深受影响,常会使数据传输发生严重错误,影响通信质量.

3.关键技术:

⑴短波自适应通信技术

现代短波通信的重要特征之一是自适应通信技术.其由来可追溯到1979年,在美国原子弹防御研究所的主持下,对遭受原子弹袭击后果用何种通信手段能迅速地恢复通信联络的问题进行了研究,于I980年l2月提出了关于短波自适应自动无线电的报告.在报告中明确提出:最有希望的解决办法,是采用价格不高的、能自动寻找优质信道的短波自适应收发信机.这种低价格设备能提供从视距到几千公里的范围内,不需要中继的通信能力.报告中还指出:今后的短波通信将越来越多的采用自适应技术,即利用收端接收的误差信号为准则,通过某种途径,对系统结构和参数进行自动调整,使系统具有适应通信条件变化的能力,经常处于最佳工作状态.通信条件包括传播条件、大气噪声、人为干扰(有意的或无意的)和敌人的窃听、被传输信息的形式等都可归纳到通信条件中去.因此,从广义上讲,短波自适应通信技术包括:自适应实时选频、自适应调制解调、自适应零位天线、自适应均衡、自适应编码自适应功率控制、传输速率的自适应、自动重发请求、自动同步等.说到底这种短波通信的自适应,就是短波信道(属变参信道、电波在传播过程中会产生多径效应、衰落多普勒频移等,将严重影响短波通信的质量和可靠性)的自适应,其核心是各种各样的自适应技术都要能实时她、照佳地匹配于肘、频、空域都在动态变化着的短波信道的传播特性,即它们要从不同的侧面各自努力做到足够迅速地自适应于信道各种参数的动态变化.下面简单介绍一下这些技术的发展概况.

①.自适应实时选频技术

由于信道的主要参数都与频率密切相关,所以通信频率的选择对提高通信质量起者决定性作用.因此,自适应实时选频在所有自适应方法中是最本质也最有效.目前广泛应用的这

种短波自适应选频系统分为自适应频率管理系统和频率自适应系统两种.前者能够在很的时间内对短波全频段进行快速扫描和探测,不断预报各频率的可用情况(选频),但不能使通信系统跟踪信道媒质的短期变化.后者是融探测与通信为一体的系统,包括自适应探测技术、全频段谱被占用或受干扰的监测技术、预置信道上的选频技术、线路质量分析技术(ALQA)、自动链路建立技术(ALE)和快速换频技术,使系统的自适应能力达到了一个新的水平.

②.自适应调制解调技术

众所周知,由于数字通信具有抗干扰能力强、易于加密和纠错、提高传输速率、增加系统容量等优点,电路结构便于集成化、又通用化,是现化通信的发展方向.语音、数据和图象等信息已经或即将使用数字化信号,而且都是相似的二进制数字信号,完全可以综台起来进行传输和交换以提高效率.因此,短波通信也将由过去传输模拟信息为主转向传输数字信息为主.这样就要求有计划、有步骤地改造现有短波通信网,并积极研制高性能的调制解调数传机.近年来,开发的并行高速调制解调器的特点,一是采用了前向误差控制(FEC)、分集多普勒频偏校正和数字信号处理等综台技术,提高了抗干扰能力;二是采用了高速数字信号处理器(如TMs320)和微处理器等,因而使并行高速调制解调器的性能有了很大的提高.从80年代以来又出现了自适应串行调制解调技术,现在技术上已基本成熟,在性能、复杂性和成本上已达到实际应用水平,如美国Harm公司的Modem5254和5254 法国TRT公司的MDM12/24等都是串行体制的短波高速调制解调器.目前,它们又分为以自适应均衡为主体的和以最大似然检测(MLSE)为核心的串行短波高速调制解调器.前者目前研究最多,产品也是最多的一种;后者以最大似然检测为核心的串行短波高速调制解调器,性能最优,但由于运算量和所需存储量都很大,目前产品较少;还有以自适应均衡和以MLSE相组合构成的串行短波高速调制解调器,目前它虽处于理论研究阶段,但很有可能成为今后串行短波高速调制解调器发展的方向.

串行体制和并行体制相比具有很大的优越性,首先串行体制提高数传速率的潜力很大,使频谱利用率比并行制高;其次串行体制对选择性衰落不敏感,而且它是目前最好型式的抗多径干扰体制;再其次,串行体制峰值功率和平均功率的比值小,允许单边带发射机有一定的幅度非线性失真;最后从效果上来比,在同样误码率情况下,串行体制的调制解制器比并行的可通率高20~40%,若固定可通率,对误码率进行测试,串行调制解调器比并行体制低得多.所谓自适应调翩解调技术,就是根据信道当前的特点来改变调制解调方式;或自适应地根据/Ⅳ改变各种滤波算法,根据多径时延长短来升降数据率,根据带内的窄带干扰改变当前的调制频率等.

③.自适应零位天线技术

自适应零位天线技术就是对所收到的信号进行实时处理,并且实时地调节天线阵元的相位,改变天线的方向图,以强化信号、抑翩干扰.用这种方法来对抗各种各样有意或无意的干扰可得到10~20dB信噪比的改善;若对抗瞄准式干扰可得到30~60 dB信噪比的改善.目前,采用自适应零位天线阵作为接收天线,已成为抗干扰的有效手段之一

④.自适应均衡技术

自适应均衡技术是短波信道实现串行体制数据传输方式之一的关键技术.它包括自适应信道均衡的误差准则、各种自适应均衡算法[平方根卡尔曼算法、快速横向滤波(FTF )算法、最小平方格型算法等等,它们各具优缺点,可视实际情况予以选用,自适应均衡器结构及其实现技术等.目前技术已趋成熟,适应于短波信道的自适应均衡器,其均衡精度高、稳定性能好,收敛速度已可以达到或基本达到跟踪信道时变特性的目的.

⑤.自适应编码技术

自适应编码技术包含自适应信源编码技术和自适应信道编码技术.信源编码是指将任

意信源有效地转换为数字信息的方法,根据不同的信道条件采用不同的信源编码法.当信道

噪声大时,可采用相关编码再增加多余度保护,当信道误码率高到一定程度时,可从标准速率降速使用,信息就容易通过信道.自适应信道编码技术则足指信源数据在进人调制之前所

10 量级的实用要需的全部数字处理,它必须与当前信道条件相匹配.为使信道误码率达到5

求,通常采用前向纠错(FEC)及反馈应答(ARQ)两大类型的差错控制技术,其编码多为线性分组码或扩展卷积码.在FEC法中,采用依信道参数而变的编码和不同的码长,在可靠保护信码的前提下减小多余度;在ARQ法中,根据信道条件的好坏,改变数据分组的长短,使重发的数据量尽可能小.近年来又出现了分组码软判译码的方法,使纠错码的潜力得到更充分的发挥.

⑥.自适应功率控制技术

接收端对所收得的信号大小产生一个控制指令,并通过反馈信道传输到发送端,对发射机输出功率进行自动控制,以保证通信质量和可靠性.

⑦.传输速率的自适应技术

通常当工作频率选定后,在允许的误码率条件下,应选择尽可能高的传输速率.实际上这完全由信道传播特性的好坏来决定,当信道传播特性良好时,可用较高的数据速率发送信息,而当信道特性恶化时,则降低传输速率,使系统的误码率满足规定的要求.此技术的关键是解决实时信道估值和实施收发两端同步变速问题.采用自动重发请求(ARQ)技术,除可纠错外,也是属于传输速率自适应的范围,它可以根据请求重发次数来提高、减慢或保持传输速率.

上述各种短波自适应通信技术,都是为着迅速适应信道参数的变化,通过有效利用高频频谱来实现高质量、高效率和高可靠的通信目的.

⑵短波通信抗干扰技术

由于电子对抗技术的发展,现代短波通信必须寻找新的抗干扰技术来增强抗干扰能力.目前在短波通信中,抗干扰能力较强的技术有突发数据通信技术、扩频跳频技术、分集技术和前面介绍的自适应技术等.突发数据通信就是将信息压缩存储后,在某一瞬间突然发送出去,具有随机性和短暂性.信息的每次发送时间短,频率更换频繁,因此有防截收的作用.目前先进的现代短波通信系统(如西德的CHX一200、HF一850;以色列PRC一174电台配置了TMD一326型突发通信终端;美国RF-5000;法国TR0743小型轻便式突发终端)都具有此种功能.扩频跳频技术则是将频谱展宽,让信号能量分散,使具有防探测,防截收的功能.目前短波跳额的典型值是每秒几跳到每秒几十跳,如西德的CHX一200;英国的PRC一150;美国RF一5000和美军舰载高频系统7680等都只实现了每秒几十跳.分集技术则是根据短波信道的具体情况,自适应地从空间、时间、频率、极化、角度和路由等分集技术中选用一种或多重组合技术,以提高信噪比,降低误码率,达到高质量高可靠通信的目的.

⑶短波通信组网技术

组网可使军用短波通信用户整体的通信效率及灵活性增加,并且是保证.不问断的必要条件.目前国外的短波通信网主要有两种类型:一种是具有主控节点的、集中控制结构的短波自动控制系统,简称集中控制系统;另一种是网结构具有灵活分布的、自适应、自组织网络,简称自组织、自适应网络.集中控制系统主要根据短波通信的特点,采用的是一般的组网技术,如自动信道检测,有线无线转接,自动链路建立,数据编码保护等,这种类型有代表性的如加拿大的RACE无线电话系统;西德RS公司的自动控制短波无线电通信系统;日本高频无线电话电路的数字传辖系统;美国海军的岸舰高频网络等.另一种,自组织、自适应网络的概念,是80年代初期为了适应现代战场抗毁要求而提出的抗毁性结构网.它能够自动地组织和自动地适应由于网络拓扑变化而引起的接续变化的网络.这种网络的生存能力及抗干扰能力都很强.美国海军研究实验室和海军研究办公室支持开发的特混舰队内部短波通

信网HF—ITF就是这种可自组筝{的抗毁高频移动无线分组网.它有几十至一百个节点,工作频率2~30 MHz,链路通信距离5D~l 000 km.它采用动态的单跳连接多群结构,网络中分频段建网,能提高抗干扰能力,也有益于系统的抗毁.总之,一般的点对点通信,已远远满足不了用户的要求,必须发展自适应路由组网技术.

三.短波通信发展现状

短波信道的时变性,使得高效的短波通信系统必须用上信道探测快速选频技术.在国外,本世纪60~70年代产品大多属于独立的信道探测系统,如l968年美国国防部委托斯坦福研究所研制的CURTS系统(公共用户无线电传输探测系统,简称自动选频和预报系统).它被应用于自动选频和预报中,预报出发点是基于信号能量干扰噪声多径展宽、多普勒展宽和空分集天线的相关性五个信道参数的实时测量.该系统适用于战略通信干线或通信网络的使用,每隔1O分钟为用户提供一张台有通信质量等级的频率表.被美军用作战略频率管理系统.利用

10 ,实际机电

该系统进行短波数据通信时,在90%的时间里,误码率可保持或低于5

线路中断时间减少20%~40%,在进行2400 baud数据传输试验时(与不使用该系统进行较),数据丢失率减少65%.但该系统所占频谱宽,所需发射功率大,系统时间同步精度要求高,设备复杂而庞大,造价高昂.在本世纪70年代初,美国Barry公司研制的Chirp系统,于1976年发展成为美军第一代战术频率管理系统,AN/TRQ一35(V)系统,其性能是能发送Chirp探测信号,完成2~30MHz(或2~16MHz)多参数信号估算,能显示五个级共等8个优选工作频率,抗干扰能力强,易于组网,电磁兼容性好,具有检测功能,可使短波通信的质量和可靠性(与不使用该系统的一般通信进行比较)提高1O~l000倍.它的研制成功,曾让人们惊呼.短波通信已进人了新纪元,现已装备了美海、陆、空军和海军陆战队,以及世界上20多个国家军队.美陆军还计划配备第二代频率管理系统AN/TRQ一42(V),它们都属于扫频制,需时较长,不能实时选频.属于此种类型的还有加拿大Hermes公司为其海军研制的CHEC(信道估算和呼叫)系统.它在信道估算中,主要根据信噪比作最佳频率鉴别,没有考虑多径传播的因素,因而所选频率对于传输数据信号并不一定是最佳的.另外,该系统只适用于单工方式工作的通信线路.

本世纪80年代以来,不少国家加速了对短波通信的研究与开发,并陆续推出了一些性能优良的设备和系统,其共性是容高频探测与通信为一体的综合系统,例如美国洛克伟尔--科里斯国际有限公司注册商标为SELSCAN 和ALQA的系统.前者含义为选择性呼叫与巡回检测为80年代初期产品,后者指.先进的线路质量分析器(ALQA) 为80年代中期产品,具有收发信机用快速自动调谐:发<1 s,收<10 ms,并且率先采用先进线路质量分析器,具有自动信道选择,信道自动建立,选呼和信道自动切换等功能,实现了高频探测与通信的综合,但由于该系统取样时间长度为9~26 s,因此信道参数测定(信号噪声谱密度比衰落深度、衰落功率谱、频率偏离的平均值和均方根值,噪声(干扰)的时间、频率和幅度的统计特性、谐波失真)需耗费散分钟的时间.该系统的代表产品有HF一80,AN/ARC一190(V)、AN/GRC一193A,AN/GRC一213等型电台.另外,美国Harris公司1985年推出AUTOLINK 即自动高频信道选频机,典型产品有RF一71∞、RF一7166和RF一7200等系统.其特点有HF线路的全自动建立、最佳信道选择、线路质量分析LQA、可预置信道检、选择性呼叫(群呼、广呼、单点呼叫)、微处理器控制、繁忙信道探测等,其中线路质量分析提供四项功能,即信噪比测试、6~l0个站的测试、点对点质量测试和网络质量测试.属于这种探测与通信综台的系统还有美国的Sunair公司推出的SC—l0系统(具有自动实时频率管理、自动建立线路、自动LQA、选择呼叫等功能),西德Siemens公司推出的CHX一200系统,常简称智能化HF通信系统(具有32- 320个频率的自动信道选择,99个地址的选呼、数据保护、跳频和突发长度为230ms的突发传输和

加密等功能.它的电台有四种型号20 瓦的CHX202、100 瓦的CHX210、400瓦的CHX240和1 000瓦的CHX250,系统的心脏是CHP200通信处理器,它可用于近、中、远距离的通信,能在战略网和战术网中发挥作用);西德Rohele Schwartz公司推出的ALIS系统,代号叫HF一850系统(具有有/无源信道分析、自动信道选择、自动建立线路、自动信道切换,外接ECCM模块后,有具有跳频和突发传输功能,天线可作隐蔽调谐,对l00个编程信道调谐仅费时20 ms);以色列Tadiran公司推出的MESA和HF一20130两系统(核心单元为TFM 一211、在100个预置信道中自动选择最佳信道、自动建立线路搜索信道数任意,选呼30个网络用户、静噪自检等功能);另外,过去的苏联,为提高短波通信的质量也进行了大量的研究和改进.法国已研制了一系列的现代短波通信设备.总之,现代短波通信,无论是现在还是将来仍受世界各国,特别是各国军方的极大重视.

在我国,现代短波通信可以说处于刚刚起步的状态.我国为加速短波选频和自适应通信系统的研究开发,先后引进了美国Barry公司的Chirp系统和美国Harris公司的RF一7100系统,还引进了英国海军第三代综台通信系统ICS一3.这些系统的引进对我国的研制和创新均起到了积极的推动作用.80年代初期国内研制的高频实时选频系统已初步可用,接着中

期又配上HF频谱监测仪,构成能双向选频的第二套实时选频系统,到中后期又开始了探测与通信一体化的自适应通信系统的研究,井形成从选频研究发展到高频自适应通信研究,使系统具有:预置信道搜索、选择性呼叫应答、实时信道估质计分、自动线路建立、正在使用信道的质量监视、自动切换频率等功能,总之,随着科学技术的发展,随着大规模集成电路和微处理器的广泛应用,特别是自适应技术,抗干扰技术、短波数传和组网技术的发展,使短波通信已步入了一个崭新阶段--现代短波通信.在海湾战争中,现代短波通信设备为交战双方,特别是为多国部队立下了汗马功劳.美国在战前就已计划采购数千多台现代短波通信设备陆续运往海湾前线,配置到多国部队的军、师、旅、团和营以下各级,为战场指挥提供近、中、远距离的保密话音和数据通信,美国对此给予了很高的评价,现代短波通信在束来战争中将更为重要.

《短波通信概述》word版

短波通信概述 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,一但发生战争或灾害,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。

短波通信系统介绍

一、短波通信概述 (1) 二、短波通信的优势 (2) 三、短波通信的一般原理 (2) 3.1.无线电波传播 (2) 3.2 电离层的作用 (4) 3.3 短波频率范围 (4) 3.4 短波传播途径 (4) 四、单边带概念 (5) 4.1 单边带的定义 (5) 4.2 单边带的优点 (5) 五、优化短波通信的方法 (6) 5.1 正确选用工作频率 (6) 5.2计算机测频 (7) 5.3 正确选择和架设天线地线 (7) 六、短波电台天线知识 (7) 6.1了解天线的基本工作原理 (7) 6.2正确选择电台天线 (8) 6.3正确处理天线价格与质量的关系 (8) 6.4常用的天线 (9) 6.4.1用于全方位通信的三角组合型全向全角天线 (9) 6.4.2兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线 (9) 七、工程施工要点 (10) 7.1正确架设天线和连接馈线 (10) 7.2电台和天线的匹配 (10) 7.3正确埋设接地体和连接地线 (11) 7.4选用先进优质的电台和电源 (11) 八、短波电台的应用 (12) 9.1 近距离盲区及解决方法 (13) 小知识: (14) 一、衡量天线性能因素 (14) 二、几种常用的短波天线 (15)

一、短波通信概述 短波通信是利用波长为100-10米(3-30兆赫兹)的电磁波进行的无线电通信,也称高频通信,主要靠天波传播,可经电离层一次或数次反射,最远可传至上万公里,如按气候、电离层的电子密度和高度的日变化,以及通信距离等因素选择合适的频率,就可用较小功率进行远距离通信。但是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、电话、低速传真通信和广播等方面。 由于采用大气空间及电离层为传输媒介无需投资,仅需配置短波收发信机和天线、馈线系统即可组成短波通信系统。该系统通信设备较简单,机动性大,因此,可用于电话、电报、传真和广播等业务,特别适合应急通信和抗灾通信。 短波通信载频低,可用频带窄,容量不大,并且稳定性较差,所以较少用于民用通信。但近几年,随着新技术的发展,利用计算机进行自动测量传播参数和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信,不但使电报电话短波通信可随时保持畅通,而且还可以进行数据速率达4800比特/秒的低速数据通信。

短波通信技术发展与分析解析

技术市场 从1924年实验室发现了电离层及短波通信实现以后,短波通信以其远距离通信、良好的机动性能、顽固性强及同时具备多种通信能力的特点在战术通信、军事领域、生产领域得到广泛的应用。上个世纪80年代之后,随着大规模的集成电路、电子信息技术、数字化信息处理技术、高速度数字信号处理器等一系列科学技术的发展,短波通信正式进入现代化的数字通信时代。就目前形势而言,短波通信技术虽然大量的应用低速跳频、低速数据传输、声码等,自身的通信能力拥有了一定的抗干扰性,但仍存在一些不足之处。随着数字科学技术的发展,数字信息处理技术、扩频通信技术及自适应技术的应用,短波通信技术中长期处于研究阶段的成果正在逐步地迈向实用阶段。 一、短波通信技术的特点分析 1.波形 短波通信西洞中的自动链路及数据传输将使用相同的突发波,进而起到提高系统灵活性的作用。 2.信道分离 短波通信系统把呼叫信道及数据流信道进行分离并让二者之间相邻,以便他们保持传输特性上相近。信息分离一方面可以让信息流量各自承担,另一方面可以保证信息传送过程中的高效率性及链路建立的快速性。 3.链路建立的同步性 第二代短波通信以异步方式建立链路系统,而第三代短波通信技术将异步方式和同步方式都采用。同步方式相比之于异步方式具有延时更小的特点,电台的驻留信道在在这种方式下某一时间内是确定的。 4.管理业务能力强

第三代短波通信技术对各种业务都具备良好的管理能力,在建立链路的同时可以自动的确定通信的双方所采用的抗干扰及数据体制。同时还具备快速建立链路、同步建立及信息携带的功能。 5.具有可靠地最低限度的通信能力 第三代短波通信技术技术与极低速技术结合在一起,在极其恶劣的环境下实现最低限度通信。极低速的链路建立能力可以达到-20dB,定调频和数据通讯在正常的情况下无法实现的极低速可以完成。 二、短波通信技术的发展趋势 目前的短波通信技术主要指的是频率自适应技术,而未来的短波通信技术将朝着更全方位的方向发展。 1.短波自适应数字通信技术 (1专用选频和通信系统建立。目前我们常用到的自适应选频与信道建立技术都是与通信结合在一起,这种方法的缺点是选频质量大大低于专用选频系统的频率质量。为了确保频率质量,为了提高短波通信质量,我们应该将专用选频系统和自适应通信系统结合在一起;(2传输速率技术。短波通信选定工作频率后,前提是采用传输速率自适应技术,才可能随时获得信道上最大数据吞吐量。我们在允许的误码率范围内应尽可能选择高的数据传输率。为便于确保通信质量,系统所采用的编码和调制方法应与信道条件相关联。当信道传播性良好的时候选择较高传输效率发送信息,反之较差的时候,降低传输速率。 2.高速调制解调技术 当前受到广泛应用的窄带短波电台一共有串行调制调解器和并行调制调解器。串行体制的调制调解器使用的是单载波进行信息发送,最高速率可达到9.6kb/s,这种体制的调制调解器对均衡提出了较高的要求。并行体制的调制调解器主要是将传输

短波电台通信原理 (2)

短波电台通信原理 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,一但发生战争或灾害,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。 这里简要介绍短波通信的一般概念,优化短波通信的经验,以及一些热门的新技术。 1、短波通信的一般原理 1.1.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: 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。地波的传播途径如图1.1所示。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。 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。 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。 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。 1.2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。

森林防火短波通信方案

一、引言 (33) 1.1引言 (33) 1.2 建设的目的和作用 (33) 1.3 编制依据 (33) 1.4启动预案条件 (33) 1.5 工作原则 (44) 二、需求分析 (44) 2.1建设的必要性 (44) 2.2 建设的内容 (55) 2.3 建设的意义 (55) 三、设计方案 (55) 3.1 选型原则 (55) 3.1.1 先进性 (55) 3.1.2 实用性 (66) 3.1.3 可扩展性 (66) 3.1.4 灵活性 (66) 3.1.5 安全性 (66) 3.1.6 可靠性 (66) 3.1.7 经济性 (77) 3.2 选型优势 (77) 3.2.1 主流厂商 (77) 3.2.2 主流设备 (77) 3.3 设备选型 (77) 3.3.1 电台选型 (77) 3.3.2 天线的选型 (1010) 3.3.3 电源 (1515) 3.3.4 避雷设施 (1717) 3.3.5 产品配置清单 (1717) 3.3.6. 网络拓扑图 (1818) 四、产品应用及特点 (1919)

4.1 产品的应用 (1919) 4.2 产品的特点 (1919) 4.3 产品维护和修理 (1919)

一、引言 1.1引言 随着世界造林事业的不断发展,林地面积、旅游景区逐年增加,同时也发展了大量的旅游景区,带动了地方的经济发展,森林保护、防火工作是首要任务。火灾是世界性的林业重要灾害之一,年年都有一定数量的发生,造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、突发性、短时间内能造成巨大损失的特点。因此一旦有火险发生,就必须以极快的速度采取扑救措施,扑救是否及时,决策是否得当,重要原因都取决于对林火行为的发现是否及时,通信措施是否及时,分析是否准确合理。为此,国内外都在为预防、减少和控制森林火灾,森林实时通信传输而努力。 1.2 建设的目的和作用 为确保垦区森林资源安全,提升应对发生森林较大火灾的组织指挥能力和应急处置能力,保证火场应急通信指挥调度工作迅速、高效、有序地进行,提高发生森林大火灾火场通信保障和通信网络建设工作的需要,确保火场通信的有效畅通,特制定本预案。 1.3 编制依据 依据《中华人民共和国森林法》、《森林防火条例》等有关法规和规章制度,分局、农场森林资源和防火任务现状,森林草原防火通信设备发展建设总体规划,编制森林防火应急通信预案。 1.4启动预案条件 凡属以下紧急情况,均启动本预案,由总局、分局、农场森林防火指挥部根据职责范围和任务分级组织实施,各有关单位给以密切配合,服从统一调动,并按指令组织实施。 1.分局、农场施业区内3小时以上未能及时扑灭尚有发展蔓延酿成危险性较大的森林 草原火灾。

通信原理知识点汇编

通信原理复习资料 一、基本概念 第一章 1、模拟通信系统模型 模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型 噪声源 数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、数字通信的特点 优点: (1) 抗干扰能力强,且噪声不积累 (2) 传输差错可控 (3 )便于处理、变换、存储 (4 )便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 (5 )易于集成,使通信设备微型化,重量轻 (6)易于加密处理,且保密性好 缺点: 更多精品文档 (1) 需要较大的传输带宽 (2) 对同步要求高 4、 通信系统的分类 模拟信息源 * 调制器 信 道编码 数 字 调 制 信 道 译 码 信 源 译 码 受信者

(1)按通信业务分类:电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 (2)按调制方式分类:基带传输系统和带通(调制)传输系统 (3 )调制传输系统又分为多种调制,详见书中表1-1 (4)按信号特征分类:模拟通信系统和数字通信系统 (5)按传输媒介分类:有线通信系统和无线通信系统 (6)按工作波段分类:长波通信、中波通信、短波通信 (7 )按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用 5、通信系统的主要性能指标:有效性和可靠性 有效性:指传输一定信息量时所占用的信道资源(频带宽度和时间间隔),或者说是传输的速度”可题。 可靠性:指接收信息的准确程度,也就是传输的质量”问题。 (1 )模拟通信系统: 有效性:可用有效传输频带来度量。 可靠性:可用接收端最终输出信噪比来度量。 (2 )数字通信系统: 有效性:用传输速率和频带利用率来衡量。 可靠性:常用误码率和误信率表示。 码元传输速率R B :定义为单位时间(每秒)传送码元的数目,单位为波特(Baud ) 信息传输速率R b :定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数,单位为比特/秒 6、通信的目的:传递消息中所包含的信息 7、通信方式可分为:单工、半双工和全双工通信 8、信息量是对信息发生的概率(不确定性)的度量。一个二讲制码元含1b的信息量;一个 M进制码元含有log z M比特的信息量。等概率发送时,信息源的熵有_________________________ 更多精品文档

短波电台通信原理

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,一但发生战争或灾害,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。? 这里简要介绍短波通信的一般概念,优化短波通信的经验,以及一些热门的新技术。 1、短波通信的一般原理? 1.1.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。?

短波通信(HF)

短波通信 HF:高频,所指的就是短波波段1600千周--30000千周(180公尺--10公尺)FM:调频,是一种通信方式 调频(FM),就是高频载波的频率不是一个常数,是随调制信号而在一定范围内变化的调制方式,其幅值则是一个常数。与其对应的,调幅就是载频的频率是不变的,其幅值随调制信号而变。 一般干扰信号总是叠加在信号上,改变其幅值。所以调频波虽然爱到干扰后幅度上也会有变化,但在接收端可以用限幅器将信号幅度上的变化削去,所以调频波的抗干扰性极好,用收音机接收调频广播,基本上听不到杂音。 使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定,变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形,就像是个被压缩得不均匀的弹簧,调频波用英文字母FM表示。载波的瞬时频率按调制信号的变化而变,但振幅不变的调制方式。载波经调频后成为调频波。用调频波传送信号可避免幅度干扰的影响而提高通信质量。广泛应用在通信、调频立体声广播和电视中。 我们习惯上用FM来指一般的调频广播(76-108MHz,在我国为87-108MHz、日本为76-90MHz),事实上FM也是一种调制方式,即使在短波范围内的 27-30MHz之间,做为业余电台、太空、人造卫星通讯应用的波段,也有采用调频(FM)方式的。FM radio即为调频收音机。 FM调频即收音机功能。作为MP3的一项附加功能,从实用角度来说,现在的MP3这方面做得并不很出色,应该说还不如普通的收音机,在接收范围、精度等等方面还都有差距,只能说是一个有益的补充。当然,如果你注重这个功能的话,也有做得不错的产品。而在具体机型上,针对FM,不同产品还有细分,是否可以保存选定的频道、可以保存多少个频道、立体声和普通声道可以自己设定还是由机器来设定。 SSB:单边带话通信 在短波(HF)段一般采用占用频带较窄的单边带话,简称SB方式(Single Side Band)。在通信中双方直接利用语言,主要是英语明语以及"通信用Q简语"和"缩语"交谈。 单边带话又分上边带(USB)和下边带(LSB) 一般通信系统中,载波音频信号调制后,包含载波频率和上,下两个边带,这两个边带均能用来传输信息。通常传递信号,仅需要一个边带就可以了,但在一般的通信系统中,往往把载波频率和上,下边带一起发送去,这样在载波和另一边带中消耗了发射功率中的大部分功率,而且还要占用较宽的通信频带。为了提高通信效率和节约通信频带,在通信时,可将载波和另一边带去掉,只发送一个边带,这种通信方式就称为单边带通信。 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。 单边带通信的优点是:节约频带,节省功率,由于单边带发射机不发送载频,提高了保密性。

优化短波通信的方法

优化短波通信的方法 1、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。 1.1 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。 计算机测频 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。 1.2 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。

短波通信系统介绍

一、短波通信概述 (3) 二、短波通信的优势 (3) 三、短波通信的一般原理 (4) 3.1.无线电波传播 (4) 3.2 电离层的作用 (5) 3.3 短波频率围 (6) 3.4 短波传播途径 (6) 四、单边带概念 (7) 4.1 单边带的定义 (8) 4.2 单边带的优点 (8) 五、优化短波通信的方法 (8) 5.1 正确选用工作频率 (9) 5.2计算机测频 (9) 5.3 正确选择和架设天线地线 (10) 六、短波电台天线知识 (10) 6.1了解天线的基本工作原理 (10) 6.2正确选择电台天线 (11) 6.3正确处理天线价格与质量的关系 (11) 6.4常用的天线 (12) 6.4.1用于全方位通信的三角组合型全向全角天线 (12) 6.4.2兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线 (12) 七、工程施工要点 (13)

7.1正确架设天线和连接馈线 (13) 7.2电台和天线的匹配 (14) 7.3正确埋设接地体和连接地线 (15) 7.4选用先进优质的电台和电源 (15) 八、短波电台的应用 (17) 9.1 近距离盲区及解决方法 (18) 小知识: (19) 一、衡量天线性能因素 (19) 二、几种常用的短波天线 (20)

一、短波通信概述 短波通信是利用波长为100-10米(3-30兆赫兹)的电磁波进行的无线电通信,也称高频通信,主要靠天波传播,可经电离层一次或数次反射,最远可传至上万公里,如按气候、电离层的电子密度和高度的日变化,以及通信距离等因素选择合适的频率,就可用较小功率进行远距离通信。但是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、、低速传真通信和广播等方面。 由于采用大气空间及电离层为传输媒介无需投资,仅需配置短波收发信机和天线、馈线系统即可组成短波通信系统。该系统通信设备较简单,机动性大,因此,可用于、电报、传真和广播等业务,特别适合应急通信和抗灾通信。 短波通信载频低,可用频带窄,容量不大,并且稳定性较差,所以较少用于民用通信。但近几年,随着新技术的发展,利用计算机进行自动测量传播参数和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信,不但使电报短波通信可随时保持畅通,而且还可以进行数据速率达4800比特/秒的低速数据通信。 二、短波通信的优势 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:

短波通信实际使用的频率范围

短波通信实际使用的频率范围:1.6 MHz~30 MHz 1600 kHz~1800 kHz:主要是些灯塔和导航信号,用来给鱼船和海上油井勘探的定位信号。 1800 kHz~2000 kHz:160米的业余无线电波段,在秋冬季节的夜晚有最好的接收效果。 2000 kHz~2300 kHz:此波段用于海事通信,其中2182 kHz保留为紧急救难频率 300 kHz~2498 kHz:120米的广播波段。 2498 kHz~2850 kHz:此波段有很多海事电台。 2850 kHz~3150 kHz:主要是航空电台使用。 3150 kHz~3200 kHz:分配给固定台。 3200 kHz~3400 kHz:90米的广播波段,主要是一些热带地区的电台使用。 3400 kHz~3500 kHz:用于航空通信。 3500 kHz~4000 kHz:80米的业余无线电波段。 4000 kHz~4063 kHz:固定电台波段。 4063 kHz~4438 kHz:用于海事通信。 4438 kHz~4650 kHz:用于固定台和移动台的通信。 4750 kHz~4995 kHz:60米的广播波段,主要由热带地区的一些电台使用。最好的接收时间是秋冬季节的傍晚和夜晚。 4995 kHz~5005 kHz:有国际性的标准时间频率发播台。可在5000 kHz听到。 5005 kHz~5450 kHz:此频段非常混乱,低端有些广播电台,还有固定台和移动台。 5450 kHz~5730 kHz:航空波段。 5730 kHz~5950 kHz:此波段被某些固定台占用,这里也可以找到几个广播电台。 5950 kHz~6200 kHz:49米的广播波段。 6200 kHz~6525 kHz:非常拥挤的海事通信波段。 6525 kHz~6765 kHz:航空通信波段。 6765 kHz~7000 kHz:由固定台使用。 7000 kHz~7300 kHz:全世界的业余无线电波段,偶尔有些广播也会在这里出现。 7300 kHz~8195 kHz:主要由固定台使用,也有些广播电台在这里播音。 8195 kHz~8815 kHz:海事通信频段。 8815 kHz~9040 kHz:航空通信波段,还可以听到一些航空气象预报电台。 9040 kHz~9500 kHz:固定电台使用,也有些国际广播电台的信号。

关于短波通信技术发展

关于短波通信技术发展 摘要:在经过长达数十年发展历程之后的短波通信技术,从初始的初级阶段到 现在的成熟应用,经过多年来不断的技术创新。如今已经被广泛运用于各个领域,尤其是日常及军事领域。短波通信技术具有与其他相似技术与众不同的特性,其 技术优势必将是不可比拟的,必将成为当今科学研究的热点之一。短波通信技术 发展分析,以其优异的技术特性来成为未来通信的发展趋势。 关键词:短波通信;特征;发展方向 引言:自2000年以来,科学发展飞跃式的前进,经济的快速发展带动了一系列的行业, 其中通信类行业发展更是速度惊人,科学技术作为第一生产力,通信技术顺应了市场的发展。经济的推动力下,通信行业不断地成长与发展。1925年左右,研究人员通过实验发现了电离 层和短波,短波通信具有比其他同类产品更好的机动性和顽固性在三十年前宣告加入数字通信,开启了数字通信的新纪元。当今,短波通信技术应用范围日益广泛,能力不断提高,不 断改善和强化,在数字化越来越先进的今天,数字媒介,频率扩容通信技术的不断发展,短 波通信技术不断地向更加实用性发展。 一、短波通信概述 短波通信(也称高频通信,Nigh frequency,HF)是国际上军、民最常用的基本通信手段之一,且具有明显的优势和特点。随着反卫星武器的逐步成熟,军用短波通信及其装备的地位越来越重要,装备规模很大,应用很广。 短波通信作为战略指挥通信、战役指挥通信、战术指挥通信以及协同通信的重要手段之一,在有些情况下(比如在卫星通信中断时)甚至是中、远程指挥通信的唯一手段。随着短波通 信战技性能的进一步提高,短波通信的作用地位越来越重要,主要表现在指挥通信和协同通信 两个方面。 指挥通信主要分战略通信、战役通信和战术通信三个层次,还有特殊需求的专线通信等。 指挥通信距离近至几十千米,远至数千千米。由于短波的地波和天波特性,其通信距离能满足 指挥通信对通信距离的要求。 在协同通信方面,短波通信比VHF、UHF频段电台表现出了距离上的优越性,因为飞机上天、舰艇出海时,其协同通信下不能依靠VHF、UHF解决问题,比如超低空突防的武装直升机、远程 轰炸机等,短波通信几乎是唯一的手段。 二、自适应频率 短波信道(电离层)是一种典型时变色散信道,其路径损耗、时延散布、噪声和干扰等都随 频率、地点、季节、昼夜的变化不断变化,因此,短波通信中工作频率是不能任意选择的。 统计表明,即使在夜间通信环境最坏的情况下,短波频段也有4%左右的无噪声信道,而中午约有27%的信道干扰很小或不存在干扰。所以,实时避开干扰,找出具有良好传播条件的无 噪声信道是提高短波通信质量最有效的途径。实现这一目标的关键是采用短波自适应频率技术,目前自适应频率经历了短波频率管理、2G-ALE两个成熟阶段,正向3G-ALE发展。 2.1频率管理系统 短波频率管理系统是在一定区域内组成频率管理网格,在短波范围内测量和分析各种信 道参数和干扰分布,根据综合分析和计算结果,得到通信质量优劣的频率排序表,统一分配 给区域内各短波通信用户,使用户在最佳工作频率上的建立通信链路。短波频率管理实质是 对区域内的用户提供实时频率预报,采用的技术称为实时信道估值RTCE(Real Time Channel Evaluation)技术。频率管理系统的特点是通信与探测分离,探测设备昂贵,这一发展过程也 称为短波自适应技术的1G-ALE阶段。 2.2 2G-ALE通信系统 20世纪80年代中期,出现了在通信系统中直接采用RTCE技术,对短波信道进行探测、 评估和通信一并完成的短波自适应电台。这种电台能够实时选择出最佳的短波通信信道,使 得短波工作频率随信道条件变化而改变,确保了通信始终在质量最佳的信道上进行。2G-ALE 通信系统具备如下功能:

短波通信的发展历程

短波通信的特点 短波按照国际无线电咨询委员会(CCIR,现在的ITU-R),的划分是指波长在l00m~l0m,频率为3MHz~30MHz的电磁波。利用短波进行的无线电通信称为短波通信,又称高频(HF)通信。实际上,为了充分利用短波近距离通信的优点,短波通信实际使用的频率范围为1.5MHz~30MHz。 短波通信的发展历程 自从1921年发生在意大利罗马的一次意外事故,短波被发现可实现远距离通信以来,短波通信迅速发展,成为了世界各国中、远程通信的主要手段,被广泛地用于政府、军事、外交、气象、商业等部门,用以传送电报、电话、传真、低速数据和图像、语音广播等信息。在卫星通信出现以前,短波在国际通信、防汛救灾、海难救援以及军事通信等方面发挥了独特的重要作用。 短波通信可以利用地波传播,但主要是利用天波传播。地波传播的衰耗随工作频率的升高而递增,在同样的地面条件下,频率越高,衰耗越大。利用地波只适用于近距离通信,其工作频率一般选在5MHz以下。地波传播受天气影响小,比较稳定,信道参数基本不随时间变化,故地波传播信道可视为恒参信道。天波是无线电波经电离层反射回地面的部分,倾斜投射的电磁波经电离层反射后,可以传到几千千米外的地面。天波的传播损耗比地波小得多,经地面与电离层之间多次反射(多跳传播)之后,可

以达到极远的地方,因此,利用天波可以进行环球通信。天波传播因受电离层变化和多径传播的严重影响极不稳定,其信道参数随时间而急剧变化,因此称为变参信道。天波不仅可以用于远距离通信,而且还可以用于近距离通信。在地形复杂,短波地波或视距微波受阻挡而无法到达的地区,利用高仰角投射的天波可以实现通信。 与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比,短波通信也有着许多显著的优点: 1)短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信,因而建设和维护费用低,建设周期短; 2)设备简单,可以根据使用要求固定设置,进行定点固定通信。也可以背负或装入车辆、舰船、飞行器中进行移动通信; 3)电路调度容易,临时组网方便、迅速,具有很大的使用灵活性; 4)对自然灾害或战争的抗毁能力强。通信设备体积小,容易隐蔽,便于改变工作频率以躲避敌人干扰和窃听,破坏后容易恢复。 这些是短波通信被长期保留,至今仍然被广泛使用的主要原因。短波通信也存在着一些明显的缺点: 1)可供使用的频段窄,通信容量小。按照国际规定,每个短波电台占用3.7kHz的频率宽度,而整个短波频段可利用的频率范围只有28.5MHz。为了避免相互间的干扰,全球只能容纳

短波通信原理

短波通信原理 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,一但发生战争或灾害,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。 这里简要介绍短波通信的一般概念,优化短波通信的经验,以及一些热门的新技术。1、短波通信的一般原理 1.1.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: 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。地波的传播途径如图1.1 所示。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。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。 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。

浅谈短波通信及在民航中的应用

浅谈短波通信及在民航中的应用 短波通信是波长在十米到一百米之间的一种无线电通信技术,随着自适应技术、数字信号处理技术的发展,短波通信被广泛地应用在军事、外交、气象等部门,因其使用方便、组网灵活等优势,近年来在民用航空领域之中也有较大的发展。 标签:短波通信;应用研究;民用航空 短波通信的频率范围在三兆赫到三十兆赫之间,因此无法传输到较远的范围,同时,传统的短波通信技术还受季节、气候等因素的影响,因此短波通信的稳定性一直是一个大问题,但随着自适应技术、扩频技术的发展,短波通信逐渐克服了上述的几种缺陷,并在民用航空领域被迅速的推广应用,本文将立足于短波通信的特点,深入研究短波通信在民航中的应用,以供相关从业人员借鉴学习。 1 短波通信的特点 1.1 适用性强 我国国土幅员广阔,南北之间存在较大的环境差异,因此灾害也呈区域分布,并且覆盖面广,灾害造成的结果严重,为保证电网的正常使用,必须确保通信方式高效、组网方便,而短波通信是唯一不受网络枢纽中继体制约的通信手段,并且作为一种无线通信技术,短波通信抗毁能力较强,由于这个特点,短波通信被广泛地应用于军事领域之中,负责战争时期的通信工作。此外,短波通信的适用性还表现在覆盖范围广上面,相比其他通信方式,短波通信的适用性非常广,能够用于山区、戈壁等地区。同时,短波通信的投资小、维护方便,因此容易推广。 1.2 灵活性好 虽然短波通信的频率范围只有三十兆赫,却能与其他通信技术配合,从而提高短波通信的灵活性。例如,可以使用扩频技术,在不影响短波通信质量的前提下,增加短波通信的频率范围。相比移动网通信,短波通信的自主通信能力较强,而移动网络通信则依靠通信设备与同轴电缆,一旦同轴电缆损毁,移动网通信就无法发挥功能了,因此短波通信還被用于突发事件处理工作中,还可以根据事态的发展,增加短波通信的信息容量,这些因素,都决定了短波通信的灵活性要远远高于其他的通信方式。[1] 1.3 建立通信快 相比卫星通信,短波通信的建设成本与维护成本要低得多,并且短波通信在我国拥有十分悠久的应用历史,因此技术较为成熟,临时组网也方便快捷。最关键的一点,短波通信不需要中继站就能实现远距离通信,在实用性上拥有无可比拟的优势。短波通信既可以使用固定基站进行定点通信,可以装入车辆之中,实

2020年优化短波通信方法参照模板

1、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。 1.1 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。 计算机测频 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。 1.2 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3.1和图3.2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。

短波通信的应用与新进展

短波通信的应用与新进展 1、引言 短波通信之所以能够吸引用户,最基本的原因是由于进行远距离通信时,仅需要不大的发射功率和适中的设备费用,它还具有不易摧毁的中继系统──电离层。实践证明,采用现代技术改造过的短波通信能为用户提供高质量、高可通率和价格适中的通信线路。特别是跳频短波通信的出现大大增强了通信的安全性,可以说跳频短波通信比卫星通信更为可靠,因为卫星服务受到所属国政府的控制,而短波通信则是完全自主的。在涉及国家安全和社会安全的场合,跳频短波通信的地位无可取代。 2、短波通信的概念与应用 短波通信是指利用频率为3 MHz~30MHz(波长为10m~100m)的电磁波进行的无线电通信。实际使用中,也把中波的高频段(1.5 MHz~3MHz)归到短波波段中去。短波通信能实现几千公里甚至上万公里距离的信息传送,因此,从20世纪初一直到60年代中期,短波通信一直是远距离通信,特别是洲际通信的主要手段。 短波通信可以传送电报、电话、传真、低速数据和语音广播等多种信息。在卫星通信出现以前,短波在国际通信、防汛救灾、海难求援以及军事通信等方面发挥了独特的重要作用。短波通信也称为高频(HF)无线电通信,它被广泛应用于政府、军事、外交、气象、商业等部门,用以传送语言、文字、图象、数据等信息。尤其在军事部门,它始终是军事指挥的重要手段之一。 3、现有短波通信的缺点 短波通信的质量随时都受电离层特性的影响,电离层时高时低经常变动,是一种不稳定的时变媒体,而且具有多种复杂的时变因素,如昼夜、季节的变化,太阳黑子的活动等,都会对电离层造成影响,从而导致信号传输质量的不稳定,产生干扰以及数据传输误码等。此外,短波通信受带宽限制,信道非常拥挤,信道之间的相互干扰十分严重,而且现有短波通信无法抵御窃听和各种有意的干扰。因此到60年代卫星通信出现后,长距离大容量的无线通信便已被卫星通信所取代,短波通信的发展进入低潮,甚至有人认为短波通信已经完成了它的历史使命。 4、现代短波通信中的新技术进展情况 近年来,为了克服现有短波通信存在的缺点,现代的短波通信系统中采用了许多新的技术,以求在发射功率不大的情况下,使系统性能达到高质量水平。 4.1实时选频技术 实时选频采用实时信道评估技术,探测电离层传输和噪声干扰情况,即实时发射探测信号,根据收端对收到的探测信号处理结果进行信道评估,实现自动选择最佳工作频率。实时选频系统目前有两类:一是自适应频率管理系统,它在短时间内对全频段快速扫描和探测,

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