短波通信技術概括及通信頻率選擇

辛登松

【摘要】 隨著我國信息技術的發展與經濟的進步，短波通信技術取得了飛速發展，被廣泛應用于通信行業各領域中。現代短波通信技術的應用深刻的影響著軍事、航空、海運、等各行業，極大的推進了我國信息技術的發展，滿足著人類的通信需求。基于此，本文簡要介紹了短波通信發展的要求，闡述了我國短波通信技術的發展現狀及、常用的通信裝備、短波電波的傳播途徑，并就短波通信電臺的通信頻率選擇及通信技術的發展前景做了簡單分析，希望能對短波通信技術的應用有所幫助。

【關鍵詞】 短波通信 頻率選擇

在現代社會中，通信技術在社會發展中起著非常關鍵的作用，尤其是短波通信技術更是不可或缺。短波通信不受有源中繼體及網路樞紐的控制，在山區、海洋、戈壁等任何地域都可覆蓋，是戰時唯一的可靠的實用遠程通信手段，是世界各國軍用遠距離通信的首要選擇；是抗震救災、應急處突是通信方式的重要通信手段。同時，短波通信技術成本較低，架設機動靈活，因此，即使是在各種新型通信技術不斷涌現的今天，無線短波這種傳統的通信手段依然獲得了快速發展并不斷拓展應用空間。

一、短波通信發展要求

高度信息化是當今通信技術的總體特點，其對通信系統及通信技術的要求也越來越高。短波通信設備正朝著數字化、集成化、一體化、網絡化的趨勢發展，其未來主要的業務將是圖像與數據的整合。隨著電磁環境的日益惡化及無線電通信業務的發展，短波通信應在如下幾方面開展深入研究：

1.1高速、大容量通信

傳統的短波通信發展較慢，主要制約因素是容量有限，如電報速率在200b/s以下，這很難滿足當今以圖像為主流的現代通信需要。而要適應社會發展對短波通信技術的要求，就必須不斷提升短波通信的傳輸速度及容量。

1.2可靠通信

電離層反射、傳播損耗、電離層傾斜、電離層騷動、散射傳播及波導傳播的隨機性、多徑衰落等諸多因素對短波通信產生的不利影響，因此，需要不斷提高短波通信的可靠性。

1.3抗干擾通信

短波通信具有隱蔽性差的特點，其信道保密性能不足，缺乏必要的抗干擾能力。因此，要不斷提升短波通信的抗干擾性能。

二、我國民用短波通信技術發展的現狀

2.1 HF.90H超小型跳頻短波電臺

HF.90H是引進的澳大利亞技術，其突出特征是運用智能邊帶跳頻技術，突破了語音跳頻技術中易被識破及跟蹤、不安全不隱蔽的弊端。該技術運用SSB邊帶跳頻模式傳送語音信號，其瞬時頻率與噪音類似，且跳頻編碼在語音起伏中，跳頻頻率很難確定。普通的短波信道經常有噪聲及干擾信號存在，而HF.90H頻帶適應性較強，可自動排除噪音信道，大大提高了通信質量。

2.2 CHESS系統

CHESS系統利用數字信號處理技術及DSP芯片為基礎，其跳頻寬帶能到2.56MHz，跳頻速率可達5000HOPS/S，同時具有非常高的數據傳輸速率。該系統最顯著的特點是運用了差分跳頻技術，以及將編碼與頻率調制技術相結合，對頻率編碼后，控制了跳頻的頻率，可以實現通過頻帶換取音噪比及信干比。

三、常用短波通信電波傳播途徑分析

3.1天波傳播

3.1.1電離層

天波主要依靠電離層反射進行傳播，因此可研究總結電離層在不同時段對不同頻率電波的反射規律，以提高短波通信質量。在整個電離層中，通常是D層、E層、F1及F2層對電波通信有較明顯的影響，不同層次之間并沒有明顯的界限。D層高度在60-80千米，午間電子密度達到最高，夜晚逐漸消失；E層高度在100-120千米，白天電子密度高于晚上；F1層高度在180千米，與D層一樣，中午電子密度最高而夜晚消失；F2層高度在200-400千米，電子密度是下午達到最高值，黎明降到最低值。

3.1.2電離層對電波的反射與折射

電離層的電波頻率及其電子密度對折射率有直接影響，其中，電波頻率與折射率呈現反向相關，即電波頻率越高，電離層對電波具有的折射率越小；電子密度與折射率呈正向相關，即電子密度越高，電波折射率越大。電子密度是隨著電離層高度的增加而升高的，同時導致電波折射率不斷升高。在電波頻率確定不變的前提下，電波的入射角度越大則越容易被反射回地面；當入射角小于某一數值時，電波會直接穿過電離層進入太空。電波的入射角度固定時，越高頻率的電波需要達到更高層次的電離層才有可能被反射回地面，當頻率達到一定數值時，在折射角不滿足條件的情況下，電波會透過電離層進入太空。

3.1.3電離層吸收電波

在電波穿過電離層的過程中，電離層中的自由電子會處于運動狀態，因此會消耗電波能量，這就是所謂的電離層吸收電波。電波頻率與電子密度影響著電離層對電波的吸收程度。電波頻率越低、電子密度越高，吸收能力就越強。

3.2地波傳播

地波傳播這一通信方式可以在特定距離內搭建起比較穩定可靠的網絡。此網絡的有效距離會受到電臺的發射頻率、傳播路徑及天線結構等因素影響，同時載波頻段也會對其產生影響。假設前三個條件固定，載波頻率就是影響通信距離的特定因素。這是因為載波頻率越低，大地會吸收較少的電波，因此，應該選擇低段的短波頻率用于地波通信頻率；地波傳播距離越遠時，通信信號越弱，當到達距離的臨界點后，短波通信就無法保證其可靠性，造成信號中斷。

四、短波通信電臺通信頻率的選擇

由于電子密度及電離層的高度是不斷變化的，因此對于短波電臺來講，選擇合理的通信頻率是保障通信質量的關鍵。若選擇過低的通信頻率，會造成電離層過度吸收電波，不能保證短波信號的信噪比；若選擇過高的通信頻率，則會造成電波穿過電離層，直接進入太空。因此，短波通信電臺在選擇通信頻率時要綜合考慮如下幾點：

首先，在通信距離固定的前提下，短波通信頻率要低于被電離層反射的最高頻率，以避免電波透過電離層直接進入太空；

其次，當短波電臺通信頻率較低，電離層會較強的吸收電波，這時短波電波通信頻率降低到某一區間，短波信噪比會大大下降，通信質量沒有保證。正常來講，短波通信的最低通信頻率為3-4MHz；

再次，在選擇通信頻率時也要考慮時間段變化，日間與夜間的頻率應該不同。

實踐證明，在黎明及黃昏時電離層的電子密度變化較為頻繁，應根據實際情況對電波頻率進行相應調整。

五、短波通信技術的發展展望

隨著短波通信技術的發展，其主要呈現出如下發展趨勢：

首先，由單一自適應技術發展為全自適應技術。自適應主要是指頻率的自適應，也被稱為實時選頻技術。在信息化時代，主要的通信方式是數據通信，因此單一頻率自適應遠遠不能滿足通信要求。短波通信新技術的問世推動了短波數據網的搭建與發展，同時頻率自適應技術可同其他自適應技術構成全自適應通信系統，這也是短波通信技術的發展趨勢。

其次，抗干擾技術由低速窄帶發展為高速寬帶。大部分短波跳頻電臺依然是模擬跳頻電臺，其在技術上一直沒有攻克通信距離近、語音質量低等難題，且是窄帶跳頻。若想提高短波通信的抗干擾能力，必須提高跳頻速率及信號帶寬。這同時也可有效提高信息的傳輸速率。

再次，短波通信系統網絡朝著第三代全自適應網絡方向發展。通信系統網絡化、通信數字化、通信業務綜合化是未來短波通信系統的發展主流趨勢，信息系統的建設應以有效性、可靠性、抗毀性為基本要求。為提高通信系統的智能化、自動化，短波通信設備應向第三代通信設備方向發展，以適應未來短波通信業務的發展要求。

六、結語

隨著科技的發展，短波通信技術會逐漸發展為全自適應技術，且其信號帶寬會不斷拓寬，抗干擾性能等也會不斷提升，通信過程將變得更為順暢，相信短波通信技術在未來會有更廣闊的應用前景。

參 考 文 獻

[1] 李晉.短波通信發展現狀與前景探析[J].大陸橋視野，2013（12）

[2] 付彥哲.淺析短波通信發展現狀及的選頻研究[J].科學與財富，2015（21）