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浅谈短波对讲机通信的改进

发布者:易达瑞康 发布时间:2019年04月08日标签: 105人浏览过
短波是不受网络枢纽和有源中继体制约的远程通信手段。


美军主要使用的指挥系统,在战略级作战指挥中主要通过卫星来实现作战指挥,在战术级作战指挥中主要通过预警机组成的数据链方式来实现作战指挥。像这类通信方式很多都在使用,并且在海湾战争、伊拉克战争等战争中都发挥了巨大作用。但无论是战略级、还是战术级的数据链系统,在战争或灾害发生的时候,都极易受到破坏,卫星也可能受到攻击,这就将影响整个数据链的正常通信,甚至破坏整个数据链。

早在上世纪70年代末,美军就进行了一场假设己方通信卫星已全部被敌摧毁的演习,从中意识到了短波通信对于保证战略指挥的重要性,并相应的制定了发展短波通信的计划。

短波通信的另一个显著优点是在外敌突然进攻等突发事件发生的前提下,能够在短时间内迅速有效的组网。对于应对突发事件来讲,一些相对稳定的通信方式相对短波来说比较容易遭到破坏(如有线通信方式、具有有源中继体或网络枢纽的无线通信方式等),而且组网过程需要消耗大量时间,这样,不仅延误了战机,更重要的是在组网的过程中就有可能受到致命的打击。目前,各个都在尝试发展破坏敌国稳定有效通信方式的高科技手段(如摧毁卫星等),这使得目前看似稳定的具有中继的无线通信方式在的战斗中显得十分脆弱。短波通信不需要复杂的组网程序,只需事先设好相同的频率,便可以实现通信。所以,无论那种通信方式,其抗毁能力和自主通信能力都无法和短波通信相比拟。另外,在山区、戈壁、海洋等复杂地形或较远地区,超短波、微波是无法覆盖的,可以依靠短波进行通信。并且,相对于卫星通信来说,短波通信的运行成本也比较低,可以节省大量的有效资源。

一、短波通信中存在的问题

短波通信虽然能够在不需要中继的情况下进行远距离传输,但是,通信质量和效果则显得十分不稳定。这当中既有外部干扰也有内部干扰,外部干扰则是由天线从外部接收的各种干扰,如大气噪声、人为干扰、宇宙噪声等。内部干扰则是由短波设备本身产生的噪声。除了内部和外部的干扰外,短波在进行远距离通信时,它的通信信道(通过电离层进行反射)也存在着程度的不稳定性,这些原因综合起来就使得稳定的短波通信较难实现。

1、短波通信中受到的外部干扰

短波波段受到的外部干扰主要有天电干扰、工业干扰和电台干扰。天电干扰由大气放电产生。这种放电所产生的高频震荡的频谱很宽,可以干扰短波波段的正常通信。工业干扰是由各种电器设备和电力网等因素产生的,这种干扰的幅度具有随机性和不确定性。电台干扰是由工作频率相近的其他无线电台的干扰,包括敌人有意识的干扰。由于短波波段的频带较窄,而且用户越来越多,因此电台干扰将成为影响短波通信的主要干扰源,如何抗电台干扰也将成为设计短波电台所需要考虑的主要问题。

2、短波通信中受到的内部干扰

短波通信中一部分干扰是来自电台内部的,如果电台内部的电磁兼容性能不好的话,内部的电磁干扰加大,就将直接导致数传工作不正常。

3、通信信道对短波通信的影响

短波通信的基本传播途径有两个:一个是地波,一个是天波。地波的传播距离主要取决于地表介质特性。天波传输则需要短波信号由天线发出后射向电离层,经电离层反射回地面,又由地面反射回电离层,可以反射多次,因而传播距离很远(几百至上万公里),而且不受地面障碍物阻挡。但天波传输的弱点就是电离层有时会不稳定,而且,路径衰耗、时间延迟、多径效应等因素,也同样会造成信号的弱化和畸变,从而影响短波通信的效果。

二、改进短波通信的几点措施

短波通信还存在着很大的不稳定性,这是由短波的特点决定的,但短波通信中的不稳定性可以通过一些方式来改善甚至克服。要想改进短波通信,可以通过以下几种方式进行尝试。

1.多点不确定距离的短波通信应同时兼顾接收天波信号和地波信号

短波在近距离(50km以内)是通过地波进行传输的,在远距离(几百乃至上千公里)是通过天波进行传输的,短波通信中地波信号和天波信号在传输上有着明显的方向差别。在地波传播中水平极化波的电场与地面平行,致使地面感应电流大,故产生较大的衰减。因此,对于接收地波来讲应选择接收垂直极化波的天线。

目前,大多数短波通信采用的是双极天线,而双极天线主要是用以辐射和接收水平极化波,对于接收以垂直极化波为主的地波信号来说效果并不是很好。因此,在接收多点不确定距离的短波信号时,好的方法就是兼顾接收地波信号和天波信号,这就需要同时架设地波天线和天波天线,保证在通信过程中既可以接收到较好的地波信号,又可以接收到较好的天波信号,即兼顾接收近距离和远距离的短波信号。这种短波通信方式在多点通信和不明对方距离情况下是十分有效的。

2.正确选用工作频率

在短波通信过程中,因为短波的频带较窄,而短波通信因为它特有的优点使得它的利用率较以往更加频繁了,这就使得如何选频显得十分重要。因电离层的电子浓度受时间、季节和太阳活动等因素的影响较大,又因为夜间没有太阳照射而使得电离层的浓度变薄、距离升高,电子浓度相应降低,所以,在选择频率时可以找到的规律性。对于短波天波通信来讲,频率越高,弯向地面的高度越高。由于夜间电离层浓度变薄、距离升高,所以,同样频率的短波夜间在天波通信时会传播的更远。根据这个特点,对于选频来讲,在夜频通信较好的情况下,日频要高于夜频。在日出时,因为电离层电子浓度加大,高度相应降低,所以同样距离要选用较高的频率;同理,在日落时同样距离要选用较低频率。

在选频过程中,利用计算机测频系统预测可用频率,对进行稳定的短波通信来讲很有帮助。计算机测频系统是国外经常采用的先进技术手段。计算机测频系统能够根据太阳黑子活动规律等因素,结合不同地区的历史数据,预测未来一段时期每天各时节的可用频段,具有较高参考价值。其中,很多发达的计算机测频系统都面向提供测频服务。而在这个领域,我国目前仍然比较落后。要想获得良好的短波通信频率,计算机测频手段不失为一个重要手段。

3.重塑电离层,保持良好的天波通信环境

在天波通信过程中,影响通信的因素很多,其中,电离层是否稳定是决定天波通信的重要因素。电离层受很多外界情况的影响,如太阳黑子和耀斑等。当这些情况发生后,天波通信基本上难以维持,这样的话,战时就可能会延误作战的好时机。既然天波通信依靠的是电离层,而电离层是否稳定又很难人为确定,那么,可以通过某种方式重塑电离层,使短波天波通信受控。

电离层主要是由太阳光中的紫外线、X射线和其他宇宙射线辐射大气,使大气中的气体分子电离而形成的。当电离层不稳定时,可以依靠产生电离层的原理,通过某种手段重塑电离层。我国疆域广阔,如果卫星及有线等稳定通信方式被毁坏的话,通过重塑电离层得到稳定的通信信号,对于打赢未来信息化战争具有极其深远的意义。

4.正确选用和布设馈线和地线

馈线是将电台的输出功率送到天线进行发射的通道,如果馈线不畅通,再好的电台和天线,通信效果也是很差的。选用馈线时要注意尽量减小高使用频率的衰耗值。一般来讲,馈线的直径越粗,衰耗越小,传输功率越大。天线在进行安装选位和布设时,应尽量缩短馈线的长度,馈线长度的增加就会造成相应的信号衰减。通常情况下,馈线要求在30米以内。如果因为场地条件限制须延长馈线,则应采用大直径低损耗电缆。另外布设电缆,应尽量减少弯曲,以降低对功率的损耗,如果需弯曲,则弯曲角度不得小于120度。

地线是很多人容易草率处理的问题,而实际上,地线是关乎短波通信至关重要的一环,也是整个馈线系统的重要组成部分。这里所说的地线,不是交流供电系统中的保安地,而是信号地。信号地一般不能接到保安地上,须单独埋设。埋设时须按有关标准进行(接地电阻不应大于4欧姆)。如果条件不是太好的情况下,可以通过适当的浇水来增加地线的导电性。也可以通过使用多股铜线或大截面优良导体来增加地线的导电性。而良好的地线导电性是减小接收噪声的要前提。

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