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短波通信

  • 日期:2007-2-6  来源:中华铁道网

短波通信(short –wave communication)利用波长为10~100m(频率为30~3 MHz)的电磁波传送信息的通信方式。也称高频(High frequency)通信。短波通信设备较简单,机动性大,在军事通信和民用应急通信中得到应用。

发展 1920年,发现短波能经电离层反射回到地面,实现了远距离的无线通信。随着强方向性高增益天线、高效电压放大和功率放大电子管的出现,使短波通信距离逐渐增大。单边带调制、频率自动跟踪、分集接收、语音压扩等技术的出现,显著提高了传输效率和频谱利用率,改善了抗干扰、抗选择性衰落的性能,并实现了频分多路复用。1930年至1960年短波通信成为洲际通信的主要手段。1960年,洲际通信被卫星通信取代。1980年以来,随着电子技术、计算机技术和通信技术的发展,短波通信设备和通信系统得到了巨大的改进。实时选频和自动链路建立系统、基于自适应均衡的高速串行调制解调器、低码率声码器、自适应天线以及跳频技术的应用,极大地提高了短波通信的质量、可靠性和抗干扰性。短波通信技术的进布,以及电离层的不可摧毁性,使短波通信在军事通信、应急通道中得到发展。

分类 短波传播主要分地波传播模式和天波传播模式。地波是沿地面传播的垂直极化波,由于地面吸收衰减较大,且随频率的升高显著增加,短被地波的通信距离约在几十公里。天被是经电离层反射来传播,高度为250~400Km的F2层的反射波一跳最远距离可达4000Km。垂直透射波的最高可反射频率称临界频率。斜射波的最高可反射频率称最高可用频率(MUF),它与反射点的临界频率成正比,且随射波仰角的减小而提高。射波的仰角相同时,可以到达接收点的最低频率称最低可用频率(LUF)。一般选频的原则是保证小于MUF且尽量靠近MUF。由白天和夜间的MUF和LUF可确定短波通信的日间频率和夜间频率,而日间频率总是高于夜间频率。

电离层的多层结构和起伏,使短波天波传播的信道呈时变、色散特性,形成强衰落。场强衰落深度在95%时间内可达十余倍,衰落时间范围在秒至几十秒量级。磁暴、太阳耀斑及核爆炸均可严重扰乱电离层电子密度的正常分布,影响天波传播,甚至阻断通信。

特点 频带窄(20MHz左右),可用频率资源有限;工作频率拥挤会引起系统间严重相互干扰,需要进行频谱管理;载频低,通信容量小;电离层为天然反射体,具有不可摧毁性;电离层的电子密度随年、季、时而变化,受太阳活动的影响,需及时选用最佳可用频率,以保证通信质量;短波天波信道的时变、色散特性,要求通信系统采用抗衰落技术,例如,自动增益控制、分集接收、话音压扩、差错控制、信道均衡、频率自适应、扩展频谱等技术。

组成 短波通信系统由信道机、天线和终端设备组成。信道机包括发射机和接收机,用于发射和接收短波射频信号,模拟通信系统常采用单边带调制解调方式。

天线包括发信天线和收信天线,分别用于辐射电磁波和接收电磁波。发线天线可采用同相水平天 线、菱形天线、鞭天线等;收信天铁还可可采用鱼骨天线和可调环形天线阵。对于单工系统,收发天线是共用的。

终端设备是用于连接无线电路和有线电路的设备,包括电报电路终端设备、话音处理终端设备、差错控制设备、高速调制解调器等,承担电话线路制式转换、数字信号处理、系统控制等任务。

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