什么是短波通信?

[拼音]：duanbo tongxin

[外文]：short wave communication

利用波长为 10～100米的无线电波传输信息的无线电通信。短波波段的频率范围相当于3～30兆赫，所以短波通信又称高频通信。短波通信广泛地应用于电报、电话、低速传真通信和广播。

19世纪20年代初，短波电路开始用于远距离通信。大功率水冷管和高增益五极管的发明和使用，各型高增益、强方向性短波天线的陆续出现，促使短波通信技术飞速发展。在1965年以前，短波通信是洲际通信中的重要手段。此后，国际间的短波通信已逐步被卫星通信所取代。尽管如此，短波通信的许多新技术却仍在研究和发展中。

短波通信系统由发射机、发射天线、接收机、接收天线和终端设备组成。根据通信距离、电离层情况和业务种类的不同，发射机功率等级一般为十几瓦至数十千瓦，乃至上百千瓦。接收机现已全部固态化，其噪声系数一般为10分贝左右。发射天线多采用宽频带的同相水平天线、菱形天线或对数周期天线。接收天线也采用宽频带天线，还常采用鱼骨形天线和有源环形天线阵。电话终端设备的作用是把收发支路的四线信号转变为二线信号，以便进入市内二线制电话网，现多采用全压缩扩展制式的终端机。

短波传播有电离层传播、地表波传播和空间波传播等模式。电离层传播是电波射入电离层经过连续折射（可等效地视为经电离层反射）而到达远端地面接收点的传播模式；电波还可经地面反射，再次进入电离层，形成远距离多跳传播模式。地表波传播是短波低频端的垂直极化波沿地球表面进行传播的模式，这一模式因传播衰减很大，传播距离不远，只能作近距离通信。空间波传播是短波高频端电波穿透电离层或在电离层以下两点间沿直线进行传播的模式。

电离层的不规则变化引起接收信号时强时弱，甚至完全消逝的现象。短波传播有干涉衰落、极化衰落和选择性衰落。

电离层的分层结构、发射波束的散度、地面的反射以及地球磁场的存在，使电波形成多径传输的干涉波。电离层电子密度的随机变化，影响干涉波各射线间的行程差，导致干涉衰落。

无线电波经由电离层时，由于地磁场的影响，分裂成椭圆极化的寻常波和非寻常波，其轴向将随电离层电子密度的随机变化而变化。使用线性极化天线接收时，极出现极化衰落。在短波段，极化衰落约占全部衰落率的10％～15％。

电离层的折射系数、吸收衰耗、线性极化波的分裂和椭圆化以及多径传输间的相位差都是频率的函数。当电离层的电子密度随机起伏变化时，对频率相差数百赫的波分量，其衰落即有明显的差异，于是形成频率选择性衰落。选择性衰落破坏了已调信号各波分量间原有的相位关系和振幅关系。如不采取措施，短波难以用于传输对时延要求严格的宽频带信号。

主要有以下几种方法：

（1）使发射机有足够的功率储备，以保证深衰落时仍能获得所需的最低信噪比。

（2）接收机前级采用具有自动增益控制 (AGC)的放大器，以保持输出信号稳定，防止后级的过载。

（3）采用分集接收，利用衰落对不同地点、不同频率、不同极化方向的不相干性，以获得较为稳定的合成信号。多采用空间分集方式，而频率分集和极化分集方式则很少采用。

（4）采用单边带调制，用以克服调幅信号由于载频的选择性衰落产生严重的过调幅失真，并可节省发射功率，减小接收带宽和节约频率资源。

（5）采用全压缩扩展技术，将话音信号进行全压缩，使它成为仅携带“频率信息”的零动态范围信号，而“幅度信息”则调制一个位于话音频带高端的副载频，从而形成窄带调频信号。在接收端则根据幅度信息对频率信息进行扩展，使它复原。由于可以用接收等幅信号的方法在解调前先行限幅，从而显著地提高抗衰落性能。压缩扩展的效果不仅是语言间歇期的背景噪声可以大大降低，对各种类型干扰信道的干扰防卫度可以大大提高，而且发射机的功率输出也可以得到充分利用。

（6）使用多载频分移相键控系统。将单路高码率串行数字信号先转换成多路低码率并串行信号，然后再对一组等间隔的栅频分别进行小调制指数的移相键控，使它形成多频低码率窄频带已调信号后，再行传输，借以降低选择性衰落的影响。这种系统可用于传送1200～2400比特的数字信号。

（7）采用斜向探测和实时选频系统，可实时地自动选用尽量靠近最高可用频率的工作频率，使多径效应、群时延以及吸收衰减降至最低限度。这种系统可用于传送2400比特的数据。

（1）电离层传播模式的短波信道，通信容量小，传播稳定性易受昼夜、季节变化的影响。采取及时换频和抗衰落措施可以保持通信的稳定性和可靠性。磁暴、极光、核爆炸对短波通信影响严重，但不经常发生。

（2）短波信道是开放型信道，广播性强，易受天电和邻带的干扰。为此，必须加强对通信频率的管理。对于机密通信则应采取加密措施。

短波通信具有投资小，建设快，灵活性大，不受地形、距离限制等优点。此外，短波通信便于组织变址和群呼，便于进行移动通信和开放广播业务。因此短波通信在国际民用通信、国内民用通信、军事通信、陆上移动通信、海事通信、航空通信以及新闻广播业务、气象业务、授时业务等方面得到广泛的应用。