無線電通信中短波的特點與作用分析

張嵩 孫健

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無線電通信中短波的特點與作用分析

張嵩 孫健

南京熊貓漢達科技有限公司，江蘇 南京 210000

通信技術的完善令我國的通信方式有了巨大變革。短波通信作為一種重要的無線電通信方式，歷來受到社會各界以及研究部門的廣泛關注。短波通信的實用性以及經濟性很高。在分析了短波通信原理的基礎上探討了短波的特點以及其在我國通信領域發揮的作用，旨在為相關人員提供一定參考。

短波；無線電通信；特點；作用

引言

無線電波在無線電廣播、雷達通信、衛星通信中都發揮了重要作用。作為無線電通信中的一種遠距離通信方式，短波通信具有很多其他通信方式難以替代的優異特性。短波通信的設備較為簡單，具有很高的靈活性，設備的安裝便捷，使用成本也較低。短波通信僅需要很小的發射功率，能起到節約能源的作用。短波通信在20世紀50年代左右開始興起，并在70年代有了較大的突破。盡管是一種傳統而古老的通信方式，然而在眾多無線電通信系統中，短波通信占據了毋庸置疑的重要地位。本文對無線電通信中短波的特點與作用進行了探討。

1 短波通信原理概述

無線電通信領域包含長波通信、中波通信、短波通信以及微波通信等通信方式，其中短波為一種波長為10?m以上并且不超過100 m，頻率范圍處在1.5?MHz到30?MHz的無線電波[1]。處在該頻率范圍內的無線電波在傳輸過程中到達高層大氣后可以利用大氣中的電離層發生反射或折射，隨后短波返回地面從而實現遠距離通信。一旦短波到達地面又一次發生反射并從大氣層中再次返回時，短波可以實現更遠的距離傳送。通過以上多次折射與反射過程，短波得以進行全球范圍內的通信。

短波有兩種傳播方式，分別是地波傳輸和天波傳輸。其中，無線電波在地球表面傳輸的那部分波長為地波。短波的波長容易被地面吸收從而自身發生衰減。另外，地球表面的電氣特征也會對短波造成影響，因而短波的地波通信通常只用于近距離通信中。隨著工作頻率的增加，短波的地波會隨之發生衰減，因而短波的地波通信所采用的工作頻率通常不超過5?MHz[2]。地波通信較為穩定，不容易受到天氣的影響，有基本恒定的信道參數。

無線電波在射向大氣層后受到電離層的折射又會返回地面，該電波為天波。由于天波的投射方式呈現傾斜式，當電離層對其進行折射或反射后，天波的傳輸距離大大提升，可以實現上千公里甚至上萬公里的傳播。通過電離層反射的電波傳輸距離本來就比較遠。在地面和電離層之間多次反射后短波可以實現更遠距離的傳輸，由此可以在全球范圍內進行通信。天波傳輸發生的損耗較小，但天波傳播的穩定性較低，電離層的改變或是多路徑傳輸的變化很容易影響天波的正常傳輸，導致天波的信道參數在不同的時間范圍內發生劇烈波動。然而天波通信遠距離通信的優勢依然奠定了其重要地位，除了適用于遠距離傳輸以外，天波通信還可以在近距離通信中發揮作用。在地形較為復雜、短波地波無法到達，并且近距離微波受到阻擋的地區天波通信也可以發揮獨特作用，將天波以高仰角的方式進行投射后便可以完成通信。

天波傳播構成了短波的通信鏈路。在合適的波長條件下，天波傳播發生的損耗很小，采用較低的功率就能實現遠距離通信。然而電離層的特性容易影響天波傳播質量，從而降低通信水平。若電離層受到太陽磁暴、耀斑或是核爆炸等的干擾，則短波通信的電子密度會發生嚴重混亂，甚至中斷短波通信。因此在短波通信中電離層是應重點考慮的一方面，通過建立電離層觀測站的方式可以監視電離層所處的狀態，并隨時把握電離層的參數，從而使短波工作人員更準確地計算最佳的波長和頻率。

2 無線電通信中短波的特點

2.1 短波通信的優點

短波通信具有很多中長波通信方式無法比擬的優點。首先短波通信可以到達較遠的范圍，短波通信最遠可以覆蓋100?km的距離。短波通信還可以在沙漠、山區或是海洋等偏遠而極端的環境下發揮顯著作用。短波通信工作人員只需要在終端配置相應的短波接收器就可以方便地實現信息的傳輸，利用短波可以有效地進行勘探。隨著技術研究的不斷深入，短波的應用范圍也將得到不斷擴展。此外，短波通信抵抗外界干擾的能力較強。由于短波通信的傳輸線路強度很高，當面臨巨大的外界干擾如地震、洪水等自然災害或是發生戰爭時，盡管災害區域內的信號會被破壞而無法正常使用，但短波設備卻幾乎不會受到自然災害或是戰爭的影響，依然可以發揮通信作用。由于短波通信設備的體積小巧，攜帶和隱藏十分方便，因此人工可以實現設備的轉移。此外，短波通信的發送和接收設備消耗的能量都較低，較低的功率就可以滿足其發射性需求，短波通信并不需要復雜的中繼站或是中樞系統，施工方式極為簡單，具有較低的成本。由于短波通信設備日益小型化，為設備的安裝與移動帶來了極大便利，發送和接收設備的安裝也較為靈活，因此可以按照客戶需求隨時調整。

2.2 短波通信的缺點

盡管短波通信具有如上諸多優勢，但短波通信的傳輸原理導致其自身不可避免地具有一些劣勢。一是由于電離層極容易影響短波天波的傳輸，導致短波通信的整體信號傳輸不夠穩定，電離層的變化會使信號衰落，并且多路徑傳輸也會導致頻率發生衰落和延遲。二是短波通信的工作頻率范圍很窄，其頻段的寬度約為28.5?MHz，頻率端內不僅要用于多種通信業務，而且還有一部分需要留出來供給其他用途[3]。數量眾多的電臺占據了有限的頻率波段，盡管已經采用一定手段對頻率加以利用，然而在天波通信龐大的傳輸范圍內頻率擁擠現象仍然十分突出。短波通信具有較小的通信容量，電臺之間容易互相干擾，也會限制短波通信的質量。三是短波通信會受到噪聲的影響，不管是大氣層中存在的無線電噪聲還是人為制造的無線電噪聲，都會對短波通信信號的接收造成影響。當噪聲強度很高時甚至會使數據的傳送出現突發失誤，降低通信質量。

3 無線電通信中短波的作用

3.1 基本通信功能

短波通信作為無線通信的一種方式，可以實現通信的基本功能如語音廣播、電報傳送等。憑借小巧的設備外觀、低廉的運作成本以及使用的靈活方便等優勢，短波通信在國際廣播、船舶以及飛行器等的通信中發揮了重要作用，并且在軍事領域也較為廣泛地采用了短波通信方式，軍事作戰通信對通信的即時性、隱蔽性和靈活性都有著極高的要求。短波通信依靠得天獨厚的優勢已經在部隊作戰通信中被普遍采用。

3.2 保障通信安全

通常，通信網絡都離不開中心樞紐的作用。一旦受到外界因素的惡意破壞或是其他不可抗力因素導致中心樞紐網絡發生癱瘓甚至失靈，則整個通信網絡隨之崩潰。在衛星通信中這種問題尤為突出，在通信中的任何一個環節發生問題都會使整個通信系統無法正常運作。然而，短波通信中并不需要中心樞紐，每個單獨的單站都可以發揮主站的作用，從而增強通信網絡的穩定性，保障通信安全。

3.3 實現全球通信

短波通信基于直線傳播原理，雖然在地球上由于地球曲率以及地表物體阻礙的影響導致其傳播距離較短，然而當短波通信受到大氣中的電離層反射后其傳輸范圍可以極大地被擴展，可以在全球范圍內進行信息傳輸。

4 短波通信的發展前景

通信技術與信息化的不斷發展為短波通信技術的升級提供了強大的技術支持，并且由于用戶對信息的傳輸要求越來越高，短波通信亟待進行深入的技術研究以及擴展使用范圍。目前短波通信領域仍然存在一系列問題，較低的傳輸速率、較小的傳輸容量限制了短波通信發揮更大的作用，未來針對短波通信將在以下幾方面重點進行突破。

4.1 編碼調制技術的完善

作為通信方式的一種，短波通信無疑需要更高的傳輸速率。在保障一定的容錯率的前提下，如何盡量提高短波通信的傳輸速率是一項亟待攻克的技術難題。此問題的解決需要對信道質量進行實時估計，并確保信息發出端與接收端的變速具有同步性[4]。這就要求短波通信系統的編碼和調制技術更加完備有效，使其根據信道的改變同步發生變化。

4.2 頻段帶寬的擴展

短波通信較窄的頻率波段導致擁擠現象十分嚴重，傳統帶寬維持在3?kHz左右，在該基礎上可以適當擴展帶寬，降低信息在高速傳輸過程中的信噪比。

4.3 高速調制解調技術的研發

短波通信的傳輸內容除了語音等常規信息還包括圖像信息等。更加復雜的傳輸內容對短波通信的容量提出了更高的要求。高速調制解調器的研發可以促進傳輸速率的提升。此外，研究部門也在研究多載波并行的可行性。

5 結語

盡管現代科技的發展導致眾多嶄新通信方式的涌現，然而短波通信具有的獨特優勢使其在社會各領域都被廣泛認可與應用。未來針對短波通信的研究仍需進一步深化，使現有的技術難題得以解決，令短波的通信價值進一步被強化，使我國的短波無線通信水平達到更高層次。

[1]王曉楠. 無線電通信中短波的特點與作用分析[J]. 電子技術與軟件工程，2016（16）：37.

[2]劉堂偉. 分析短波在無線電通信中的作用及特點[J]. 數字通信世界，2017（9）：123.

[3]孫方剛，莊乾波. 淺析應急通信中的無線電短波通信[J]. 中國新通信，2014（10）：1.

[4]俞明. 短波通訊的傳播特點與網絡設計[J]. 中國無線電，2004（5）：60-61.

Analysis of the Characteristics and Effects of Shortwave in Radio Communication

Zhang Song Sun Jian

Nanjing Panda Handa Technology Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210000

The improvement of communication technology has brought about tremendous changes in the way of communication in China. As an important radio communication method, short-wave communication has been widely concerned by all sectors of society and research departments. The practicality and economy of short-wave communication are very high. Based on the analysis of the principle of short-wave communication, the characteristics of short-wave and its role in the field of communication in China are discussed, aiming to provide some reference for relevant personnel.

short wave; radio communication; characteristics; function

TN925

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張嵩（1984—），男，漢族，江蘇南京人，大專學歷，工作單位為南京信息職業技術學院，現有職稱為助理工程師，研究方向為電子制造。