短波通信及其在民航中的應用

摘要: 短波通信由于其天波傳播特性，在通信領域具有其它通信手段無法替代的地位，特別是在民用航空地空通信中，短波通信對于航線覆蓋與極地飛行，起著重要的保障作用。文章介紹了短波的傳播方式與通信特點，并就短波通信在民用航空中的應用進行了論述。

關鍵詞: 短波通信;民航;短波地面站;數據鏈;

應用短波按照國際無線電咨詢委員會(CCIR)的劃分是指波長在10m～100m，頻率為3MHz～30MHz的電磁波。短波通信又稱高頻(HF)通信，實際上，為了充分利用短波近距離通信的優點，其實際使用的頻率范圍為1.5MHz～30MHz。由于短波通信的固有特點，長期以來，短波通信始終是軍事指揮的重要手段之一，一直被廣泛地應用于外交、氣象、郵電、交通等各個部門，用以傳送圖像、數據、語言、文字等信息。同時，它也是海上航行和高空飛行的必備通信方式。短波通信是無線通信的基礎，盡管目前無線通信新技術不斷涌現，短波通信有逐漸退出通信領域的趨勢，但是自身所擁有的優勢和長處并不能被完全取代，在國際通信、防汛救災、海難救援及軍事等領域依然發揮著重要作用。

1.短波的傳播方式

民航通信中使用到的短波實質為無線電波，主要用于地面與飛機間的通信，其通信傳播方式主要有以下三種:

1.1地面波。 地面波是沿著地球表面傳播的波，它沿著半導電性質和起伏不平的地表面進行傳播，一方面使電波的場結構不同于自由空間傳播的情況而發生變化并引起電波吸收，另一方面使電波不像在均勻媒質中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播，而是由于地球表面呈現球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進行。

1.2天波。 天波是經過地面上空40~800公里高度含有大量自由電子離子的電離層的反射或折射后返回地面的電波傳輸方式。天波是短波的主要傳播途徑，可實現長距離的傳播，短波信號由天線發出后，經電離層的多次反射，傳播距離可以由幾百公里達到上萬公里，且不受地面障礙物阻擋。在天波傳播的過程中，路徑衰耗、大氣噪聲、時間延遲、電離層衰落、多徑效應等因素，都會造成信號的畸變與弱化，影響短波通信的效果。

1.3直接波。 直接波是從發射天線到接收天線之間，不經過任何發射，直接到達，電波就象一束光一樣，所以有人稱它為視線傳播。由于民航中，飛機大多數時間都是在飛行，所以有些時候地、空之間的短波通信，實際上是可以靠直接波完成的。

2.短波通信的特點

與衛星通信、地面短波等通信手段相比，無線電短波通信有許多顯著的優點:(1)短波通信無需建立中繼站即可實現遠距離通信，(2)短波通信元器件要求低、技術成熟、制造簡單、設備體積小、價格便宜，建設和維護費用低;(3)設備簡單，目標小、架設容易、機動性強，即使遭到損壞也容易修理，由于其造價相對較低，可以大量裝備，因而系統頑存性強。(4)電路調度容易，靈活性強，可以使用固定設置，進行定點固定通信，也可背負或裝入車輛，實現移動中的通信。這些優點是短波通信被長期保留、至今仍被廣泛應用的主要原因。同時，短波通信也存在著一些明顯的缺點:(1) 信道擁擠、頻帶窄;(2)短波的天波信道是變參信道，故信號傳輸不穩定;(3)大氣和工業無線電噪聲干擾嚴重;(4)天線匹配困難。

3.短波通信在民航中的應用

短波通信系統的主要用途是使飛機在飛行的各階段中和地面的航行管制人員、簽派、維修等相關人員保持雙向的語音和信號聯系，當然這個系統也提供了飛機內部人員之間和與旅客的聯絡服務。

3.1民航短波通信基本設備

民航短波地空通信設備由短波單邊帶發信機、短波單邊帶收信機、遙控器及地空選擇呼叫器組成，設備一律使用單邊帶抑制載波、模擬單信道無線電話工作方式。短波單邊帶發、收信機均采用全固態電路及頻率合成技術，頻率范圍為2.8～22MHz，發信機功率不大于6KW。

3.2民航短波通信地面站

民航短波通信地面站系統由三部分組成:短波機房設備、天線和饋線以及操作臺設備。短波機房設備作為大功率發射設備，通常設置在遠端，以減少對其他電子設備的干擾以及對操作員健康的影響。操作臺設備設置在操作終端附近，便于操作與管理。

3.2.1短波機房設備。 短波機房設備的主要設備包括短波通信電臺、功放、預后選器、交流穩壓電源、光端機及一整套控制電纜，主要功能是傳送選呼信號和語音信號。短波電臺是整個系統的核心設備，地面與航空器上均有配備，用于收發信號，包括選呼信號和音頻信號。電臺的性能直接決定了整個系統的性能，電臺選型依據主要有兩點:符合用戶需求并且與飛機上電臺匹配。預后選器是為了提高系統的抗干擾能力而選擇的設備。光端機是地面站系統中實現遠程控制的接口設備，起著連接短波機柜和操作臺的作用。

3.2.2 操作臺設備。操作臺設備由操作終端及監控軟件、選呼器、選呼控制器和光端機組成。操作員的所有操作都在監控軟件上進行。監控軟件實現對選呼器和短波電臺的遠程遙控，控制選呼器產生選呼代碼，呼叫對應的飛機，控制電臺的調制方式轉換和音頻信號收發，同時監測電臺的工作狀態。選呼器的功能是通過發射4個單音信號選擇通知某個飛機。選呼器提供了一個7針的音頻接口，包括一對平衡的選呼音頻輸出口、一個PTT輸出口和一個地線，其余3個口經改造用于同選呼控制器通信。 選呼控制器作為選呼器、電臺和控制終端的中間設備，是實現系統自動化的關鍵，其基本作用是實現對電臺、選呼器、控制終端、音頻設備的信號轉接、電平匹配、遠程控制和狀態感知，并自動轉換調制方式。

3.2.3天線 。天線的選擇具體根據用途來確定:近距離固定通信:選擇地波天線或天波高仰角天線。點對點通信或方向性通信:選擇天波方向性天線等。組網通信或全向通信:選擇天波全向天線。車載通信或個人通信:選擇小型鞭狀天線。3.3短波地空通信數據鏈系統 在民用航空領域，由于我國地理復雜、疆域遼闊、超短波網絡尚不能實現完全覆蓋，短波依然是地空通信的主要手段。短波地空通信數據鏈系統作為民航數據通信系統的子系統，在當前興起的極地飛行中，有效解決了飛行盲區問題，對飛行安全起著非常重要的保障作用。短波地空通信數據鏈系統用于航空器飛行中保持與基地和遠方航站的聯絡。其系統構造由短波/超短波通信系統、衛星通信站、地空數據網及機載通信系統組成，短波地空通信數據鏈系統通過短波、超短波與衛星實現了近、中、遠程地空實時話音和數據通信。

4.結束語

近年來，隨著微型計算機、移動通信和微電子技術的迅速發展，短波通信技術有了新的突破性進展，出現了實時選頻、自適應、跳頻、差錯控制、多載波正交頻分復用(OFDM)調制及軟件無線電等新技術，使短波通信很好地彌補了它的缺點，還使短波通信的設備更加小型化、更加靈活方便，進一步發揮了短波通信設備簡單、造價低廉、機動靈活等固有的優點。短波通信必將在應急通信、抗災通信、特別是在軍事通信中發揮更重要、更廣泛的作用。因此。短波通信作為民航內部通信的重要手段，必將在今后較長時間內得到保持和發展。

參考文獻:

[1]Johb G.Proakis Masoud Salehi.通信系統原理.電子工業出版社.2006年6月

[2]游戰清.無線射頻識別技術規劃與實施[M].北京:電子工業出版社，2005

[3] 談華生，周民.關于航空頻段通信導航業務受干擾問題的分析與思考.2004.06

[4] 中國人民解放軍總裝備部.短波通信技術.國防工業出版社，2002

作者簡介:

劉曉兵，男，出生年月:1969年12月18日籍貫: 遼寧省葫蘆島市職稱:工程師研究方向:民用航空機場建設 航管