基于多天線的短波通信無線控制設(shè)計(jì)研究

李少華

【摘要】 隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國的通信技術(shù)取得了較大程度上的發(fā)展，為我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及工業(yè)水平的提高做出重要貢獻(xiàn)。短波通信技術(shù)是通信技術(shù)中的重要組成部分，近幾年來不斷引進(jìn)新技術(shù)、新工藝，發(fā)展速度很快，在這種環(huán)境之下，各個地方都出現(xiàn)了很多新型的短波天線，如何采取有效措施對短波天線進(jìn)行有效的無線控制成為人們關(guān)注的問題。本文主要針對基于多天線的短波通信無線控制設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與分析。

【關(guān)鍵詞】 短波通信技術(shù) 無線控制 設(shè)計(jì)

一、接收不確定位置點(diǎn)短波信息的難點(diǎn)

就一般情況而言，當(dāng)短波通信點(diǎn)的位置不確定的情況之下，如果僅僅使用固定的地波天線以及天波天線，那么很有可能會造成通信不通的狀況。就通信雙方而言，如果其中一方所使用的是地波天線，而另一個接收方與使用方存在著相對較遠(yuǎn)的距離，那么在這種情況之下短波通信是根本不可能實(shí)現(xiàn)的。還有一種情況就是，即使存在著兩個通信點(diǎn)且它們的之間的距離相對較小，但是如果兩者之間存在著一定的間隔物，那么這一間隔物也很有可能對兩個通信點(diǎn)之間的短波通信造成一定程度上的影響。除此之外，如果通信的一方使用天波天線來進(jìn)行通信，而另一方正處于通信的盲區(qū)范圍之內(nèi)，那么在這種情況之下兩者之間的短波通信也是難以完成的。因此說，接受不確定位置點(diǎn)的短波通信存在著較大的難度。目前狀況下，短波天線用戶往往會對自己經(jīng)常使用的某一種天線產(chǎn)生依賴性，在進(jìn)行通信的過程之中，往往是根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)來完成通信操作，這種通信模式雖然也可能會成功，但存在著很大的弊端，主要表現(xiàn)為存在著很多的不確定因素會對短波通信造成一定程度上的影響。

二、接收不確定位置點(diǎn)短信通信的誤區(qū)

從實(shí)際情況來看，人們在進(jìn)行不確定位置點(diǎn)之間的短波通信時，大多喜歡使用雙極天線以及大型直立天線來進(jìn)行短波通信操作，但是這種做法其實(shí)并不妥當(dāng)。首先，雙極天線所發(fā)射的是水平極化波，一般情況下，當(dāng)水平極化波在地面進(jìn)行傳輸?shù)倪^程之中會發(fā)生較大程度上的損耗。但是對于水平極化波而言，它可以對電離層反射進(jìn)行一定程度上的利用，并由此來實(shí)現(xiàn)一定距離的通信傳輸。因此如果使用雙極天線進(jìn)行短波信息傳輸，一般距離需要控制在幾百公里到幾千公里的范圍之內(nèi)。而對于大型直立天線而言，它所發(fā)射的波形主要是垂直極化波，相比于水平極化波，垂直極化波在地面進(jìn)行傳輸?shù)倪^程之中所發(fā)生的損耗相對較小，但其最大傳輸距離僅僅只有幾十公里，不能適用所有距離短波通信的操作。有些操作人員習(xí)慣于適用雙極天線進(jìn)行短波通信，這樣一來，一些通信點(diǎn)就很有可能出在通信盲區(qū)之內(nèi)，短波通信便無法有效完成。

三、接收不確定位置點(diǎn)短波通信的方法

一般情況下，在短波通信的過程之中，不確定的位置點(diǎn)可能有三個狀態(tài)，分別是通信點(diǎn)距離近、通信點(diǎn)之間距離遠(yuǎn)，某一通信點(diǎn)處于另一通信點(diǎn)的盲區(qū)之內(nèi)，因此我們只要搞清楚這三個狀態(tài)之下的短波通信狀況，就能夠探尋出接受不確定位置點(diǎn)短波通信的方法。一般情況下，短波近距離地波通信指的是在30km之內(nèi)，所使用的天線以鞭天線居多，又是也可使用短波地波天線；而對于遠(yuǎn)距離的短波通信而言，一般情況都是使用雙極天線以及天波天線等；第三種情況較為特殊，因?yàn)槟骋煌ㄐ劈c(diǎn)處于另一通信點(diǎn)的盲區(qū)之內(nèi)，所以在之前是難以實(shí)現(xiàn)通信點(diǎn)之間的短波通信的，然而近幾年來隨著人們對其研究的日益深入，出現(xiàn)了很多無盲區(qū)的高仰角天線，通過對這一類型的天線進(jìn)行有效地使用，能夠解決之前盲區(qū)通信點(diǎn)無法正常通信的問題。下面我們著重對第三種情況及高仰角天線和無“盲區(qū)”天線如何與“盲區(qū)”通信點(diǎn)進(jìn)行通信的問題進(jìn)行重點(diǎn)闡述，公式主要如下所示：

■

在上述式子當(dāng)中，fv主要指的是垂直入射電離層的最大反射頻率；α主要指的是輻射到電離層的入射角，d則指的是兩個通信點(diǎn)之間所相隔的距離。

下面首先做一個假設(shè)，如果電磁波在電離層距離地面100km的地方反射回地面，并且所選取短波中波長最長的1.5MHZ的短波射向天空，且假設(shè)其入射角為10°，在這種情況之下，通過對上述公式進(jìn)行一定程度上的利用，就可以得出兩個通信電臺之間的距離為35km，那么就可以得出當(dāng)天線在發(fā)射電磁波并且其仰角為80°時，那么天線的傳輸距離便是35km。同樣的道理，如果在發(fā)射過程中其入射角僅僅為1°時，那么在這種情況之下兩個通信點(diǎn)進(jìn)行通信的最大距離也就是在4km左右。那么我們就可以根據(jù)這一公式來了解高仰角天線和無“盲區(qū)”天線與“盲區(qū)”通信點(diǎn)進(jìn)行通信。短波頻率設(shè)置為30mHZ，然后入射角選為1°，當(dāng)天線向天空發(fā)射信號時，根據(jù)上述公式可以得出兩個通信點(diǎn)之間的最大通信距離約為78km。然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一定程度上的計(jì)算，便可以得出頻率、入射角以及電臺通信距離這三個參數(shù)之間的相互關(guān)系，具體情況見表1所示：

根據(jù)上面的表格中顯示的三個因素之間的關(guān)系，可以了解到“無盲區(qū)”主要指的是通過在短波低頻率段上對高仰角入射天線進(jìn)行一定程度上的使用，進(jìn)而對傳統(tǒng)意義上的通信盲區(qū)進(jìn)行有效的覆蓋，從而解決了高仰角天線和無“盲區(qū)”天線與“盲區(qū)”通信點(diǎn)之間的有效通信。

四、基于多天線的短波通信控制

上文中提到的高仰角天線能夠解決盲區(qū)通信點(diǎn)無法正常通信的問題，但這并非絕對的，這里所說的“盲區(qū)”也只是傳統(tǒng)意義上的盲區(qū)。如果在近距離地波通信的狀況之下，會存在一系列的因素會對電磁波造成一定程度上的影響，例如地面導(dǎo)電性過小等，這些原因的存在促使電磁波受到一定程度的影響而使得地波通信的最大距離在10km以內(nèi)就會發(fā)生。那么在這種情況之下，即便是高仰天線或者所謂的“無盲區(qū)”天線，也難以解決無法正常通信的問題。針對這種情況，要相對這一問題進(jìn)行有效的解決，即必須對地波天線、高仰角天線以及天波天線進(jìn)行一定程度上的結(jié)合，汲取不同類型天線的優(yōu)勢，并將之有效整合在一起，基于此本文提出了基于多天線的短波通信無線控制。首先設(shè)計(jì)出一個品質(zhì)優(yōu)良的設(shè)備，然后將三種天線有機(jī)的整合在一起，使其共同存在于一個設(shè)備之上，這一設(shè)備可以不斷從三種天線之上對相關(guān)的短波通信信號進(jìn)行一定程度上的接收，并由此來對信噪比進(jìn)行有效的計(jì)算。當(dāng)計(jì)算出信噪比之后，設(shè)備會根據(jù)所計(jì)算出來的信噪比對天線進(jìn)行合理而有效的選擇，然后在此基礎(chǔ)之上對短波電臺天線切換進(jìn)行有效的控制，并由此對信噪比最大的天線信號引入電臺。

五、結(jié)束語

本文主要針對基于多天線的短波通信無線控制設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與分析。首先對當(dāng)前狀況下接收不確定位置點(diǎn)短波信息的難點(diǎn)以及誤區(qū)進(jìn)行了一定程度上的闡述，然后在此基礎(chǔ)之上分析了接收不確定位置點(diǎn)短波通信的方法，并由此提出了基于多天線的短波通信無線控制。

一、接收不確定位置點(diǎn)短波信息的難點(diǎn)

就一般情況而言，當(dāng)短波通信點(diǎn)的位置不確定的情況之下，如果僅僅使用固定的地波天線以及天波天線，那么很有可能會造成通信不通的狀況。就通信雙方而言，如果其中一方所使用的是地波天線，而另一個接收方與使用方存在著相對較遠(yuǎn)的距離，那么在這種情況之下短波通信是根本不可能實(shí)現(xiàn)的。還有一種情況就是，即使存在著兩個通信點(diǎn)且它們的之間的距離相對較小，但是如果兩者之間存在著一定的間隔物，那么這一間隔物也很有可能對兩個通信點(diǎn)之間的短波通信造成一定程度上的影響。除此之外，如果通信的一方使用天波天線來進(jìn)行通信，而另一方正處于通信的盲區(qū)范圍之內(nèi)，那么在這種情況之下兩者之間的短波通信也是難以完成的。因此說，接受不確定位置點(diǎn)的短波通信存在著較大的難度。目前狀況下，短波天線用戶往往會對自己經(jīng)常使用的某一種天線產(chǎn)生依賴性，在進(jìn)行通信的過程之中，往往是根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)來完成通信操作，這種通信模式雖然也可能會成功，但存在著很大的弊端，主要表現(xiàn)為存在著很多的不確定因素會對短波通信造成一定程度上的影響。

二、接收不確定位置點(diǎn)短信通信的誤區(qū)

從實(shí)際情況來看，人們在進(jìn)行不確定位置點(diǎn)之間的短波通信時，大多喜歡使用雙極天線以及大型直立天線來進(jìn)行短波通信操作，但是這種做法其實(shí)并不妥當(dāng)。首先，雙極天線所發(fā)射的是水平極化波，一般情況下，當(dāng)水平極化波在地面進(jìn)行傳輸?shù)倪^程之中會發(fā)生較大程度上的損耗。但是對于水平極化波而言，它可以對電離層反射進(jìn)行一定程度上的利用，并由此來實(shí)現(xiàn)一定距離的通信傳輸。因此如果使用雙極天線進(jìn)行短波信息傳輸，一般距離需要控制在幾百公里到幾千公里的范圍之內(nèi)。而對于大型直立天線而言，它所發(fā)射的波形主要是垂直極化波，相比于水平極化波，垂直極化波在地面進(jìn)行傳輸?shù)倪^程之中所發(fā)生的損耗相對較小，但其最大傳輸距離僅僅只有幾十公里，不能適用所有距離短波通信的操作。有些操作人員習(xí)慣于適用雙極天線進(jìn)行短波通信，這樣一來，一些通信點(diǎn)就很有可能出在通信盲區(qū)之內(nèi)，短波通信便無法有效完成。

三、接收不確定位置點(diǎn)短波通信的方法

一般情況下，在短波通信的過程之中，不確定的位置點(diǎn)可能有三個狀態(tài)，分別是通信點(diǎn)距離近、通信點(diǎn)之間距離遠(yuǎn)，某一通信點(diǎn)處于另一通信點(diǎn)的盲區(qū)之內(nèi)，因此我們只要搞清楚這三個狀態(tài)之下的短波通信狀況，就能夠探尋出接受不確定位置點(diǎn)短波通信的方法。一般情況下，短波近距離地波通信指的是在30km之內(nèi)，所使用的天線以鞭天線居多，又是也可使用短波地波天線；而對于遠(yuǎn)距離的短波通信而言，一般情況都是使用雙極天線以及天波天線等；第三種情況較為特殊，因?yàn)槟骋煌ㄐ劈c(diǎn)處于另一通信點(diǎn)的盲區(qū)之內(nèi)，所以在之前是難以實(shí)現(xiàn)通信點(diǎn)之間的短波通信的，然而近幾年來隨著人們對其研究的日益深入，出現(xiàn)了很多無盲區(qū)的高仰角天線，通過對這一類型的天線進(jìn)行有效地使用，能夠解決之前盲區(qū)通信點(diǎn)無法正常通信的問題。下面我們著重對第三種情況及高仰角天線和無“盲區(qū)”天線如何與“盲區(qū)”通信點(diǎn)進(jìn)行通信的問題進(jìn)行重點(diǎn)闡述，公式主要如下所示：

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在上述式子當(dāng)中，fv主要指的是垂直入射電離層的最大反射頻率；α主要指的是輻射到電離層的入射角，d則指的是兩個通信點(diǎn)之間所相隔的距離。

下面首先做一個假設(shè)，如果電磁波在電離層距離地面100km的地方反射回地面，并且所選取短波中波長最長的1.5MHZ的短波射向天空，且假設(shè)其入射角為10°，在這種情況之下，通過對上述公式進(jìn)行一定程度上的利用，就可以得出兩個通信電臺之間的距離為35km，那么就可以得出當(dāng)天線在發(fā)射電磁波并且其仰角為80°時，那么天線的傳輸距離便是35km。同樣的道理，如果在發(fā)射過程中其入射角僅僅為1°時，那么在這種情況之下兩個通信點(diǎn)進(jìn)行通信的最大距離也就是在4km左右。那么我們就可以根據(jù)這一公式來了解高仰角天線和無“盲區(qū)”天線與“盲區(qū)”通信點(diǎn)進(jìn)行通信。短波頻率設(shè)置為30mHZ，然后入射角選為1°，當(dāng)天線向天空發(fā)射信號時，根據(jù)上述公式可以得出兩個通信點(diǎn)之間的最大通信距離約為78km。然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一定程度上的計(jì)算，便可以得出頻率、入射角以及電臺通信距離這三個參數(shù)之間的相互關(guān)系，具體情況見表1所示：

根據(jù)上面的表格中顯示的三個因素之間的關(guān)系，可以了解到“無盲區(qū)”主要指的是通過在短波低頻率段上對高仰角入射天線進(jìn)行一定程度上的使用，進(jìn)而對傳統(tǒng)意義上的通信盲區(qū)進(jìn)行有效的覆蓋，從而解決了高仰角天線和無“盲區(qū)”天線與“盲區(qū)”通信點(diǎn)之間的有效通信。

四、基于多天線的短波通信控制

上文中提到的高仰角天線能夠解決盲區(qū)通信點(diǎn)無法正常通信的問題，但這并非絕對的，這里所說的“盲區(qū)”也只是傳統(tǒng)意義上的盲區(qū)。如果在近距離地波通信的狀況之下，會存在一系列的因素會對電磁波造成一定程度上的影響，例如地面導(dǎo)電性過小等，這些原因的存在促使電磁波受到一定程度的影響而使得地波通信的最大距離在10km以內(nèi)就會發(fā)生。那么在這種情況之下，即便是高仰天線或者所謂的“無盲區(qū)”天線，也難以解決無法正常通信的問題。針對這種情況，要相對這一問題進(jìn)行有效的解決，即必須對地波天線、高仰角天線以及天波天線進(jìn)行一定程度上的結(jié)合，汲取不同類型天線的優(yōu)勢，并將之有效整合在一起，基于此本文提出了基于多天線的短波通信無線控制。首先設(shè)計(jì)出一個品質(zhì)優(yōu)良的設(shè)備，然后將三種天線有機(jī)的整合在一起，使其共同存在于一個設(shè)備之上，這一設(shè)備可以不斷從三種天線之上對相關(guān)的短波通信信號進(jìn)行一定程度上的接收，并由此來對信噪比進(jìn)行有效的計(jì)算。當(dāng)計(jì)算出信噪比之后，設(shè)備會根據(jù)所計(jì)算出來的信噪比對天線進(jìn)行合理而有效的選擇，然后在此基礎(chǔ)之上對短波電臺天線切換進(jìn)行有效的控制，并由此對信噪比最大的天線信號引入電臺。

五、結(jié)束語

本文主要針對基于多天線的短波通信無線控制設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與分析。首先對當(dāng)前狀況下接收不確定位置點(diǎn)短波信息的難點(diǎn)以及誤區(qū)進(jìn)行了一定程度上的闡述，然后在此基礎(chǔ)之上分析了接收不確定位置點(diǎn)短波通信的方法，并由此提出了基于多天線的短波通信無線控制。