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短波地波通信探析

2018-01-15赵建华

科学与财富 2018年34期
关键词:电波导电性短波

摘要:短波的天波远距离通信能力倍受信赖,但其地波通信的作用发挥还不十分明显。本文主要从地面对电波的吸收以及地形对电波的影响分析短波地波传播的特点,针对影响地面波传播因素,提出改善短波地波通信的质量的具体措施。

关键词:短波;地波;通信

一、引言

短波通信作為人类历史最为悠久的现代通信手段之一,因其与卫星通信、光揽等通信手段相比,不需要建立中继站即可实现远距离通信,大大降低了建设和维护成本,缩短了建设周期;另外,其设备相对简单,可用于固定通信,也可背负或安装于各种车、船、飞行器用于移动通信。短波通信具有设备体积小、开设方便、组织运用灵活、成本低等特点,目前仍广泛应用于各种通信领域。在短波通信的实际应用中人们往往重视利用天波进行远距离通信,而忽视其利用地面波传播实现近距离通信作用的发挥。

二、影响地面波传播因素分析

(一)地面对电波的吸收

当电波沿地面传播时,一方面随着传播距离的增加,电波能量会因扩散而引起自然衰减;另一方面大地会对电波进行吸收产生衰减,主要是电波传播过程中在地表面产生了感应电流,因由于大地不是理想导体,电流流动时要消耗一定的能量,这些能量是电波供给的,从而造成电波衰减。大地对电波的吸收大小与电波的极化形式、地面的导电性能以及电波的频率有关。

当电波为水平极化波时,由于其电场矢量与地面平行,可产生较大的感应电流,大地对其吸收衰减比较严重。当电波为垂直极化波时,其电场矢量与地面垂直,产生的感应电流比较小,大地对其吸收衰减也较小。

地面既不是理想介质,也不是良导体,而是半导体媒质。通常情况下,海水的导电性优于陆地,湿土的导电性优于干地;故海洋上电波的衰减比陆地小,湿地上电波的传播衰减比干地小。地面的导电性能越好,对电波的吸收越小。

当电波频率高时,其产生的感应电流由于集肤效应而越趋于地表面流动,使流通的有效面积减小,电阻增大,于是大地对电波的吸收也就较大,相反,电波频率低时,在地对电波的吸收也就要小。

(二)地形对电波传播的影响

电波具有绕过障碍物而继续传播的绕射能力,地面受地形地貌的变化,呈现凹凸不平,虽然电波可以绕过高低不平的地面或一定高度的障碍物而到达障碍物后面一定距离外的地点,但电波的绕射能力受其自向频率、障碍物的大小以及波源距离障碍物的位置影响。当电波的频率越低,其波长就越长,障碍物越低窄,且波源距障碍物越远,此时电波的绕射能力就越强;相反,当电波的频率越高,共波长就越短,障碍物越高宽,且波源距障碍物越近,此时电波的绕射能力越弱。

三、短波地波通信应用

(一)地波通信的优点

电波沿地表面传播时,虽然在传播途径上会受到时在地对其吸收作用,以及受地形影响其绕射能力,但由于地面的导电性能及地貌、地物等并不随时间的变化而很快地变化,所以各种吸收及影响绕射等因素基本上可以认为不随时间变化,其传播信道可看着是相对稳定的恒参信道,其传输信号质量比较稳定可靠,也不需像天波传播那样,需要根据电离的变化去频繁换工作频率,可实现日夜使用同一频率工作。

(二)进行短波地波通信的注意事项

改善地面导电性能。由前分析可知,地面的导电性能越好,对电波的吸收越小。即使地面波传播过程中可能会经过不同性质的地面,但其传播时具有起飞和降落现象,即电波是从发射天线地区起飞,在离开地表面一定高度上向接收天线的方向飞行,然后在接收天线的区域降落,大地对电波的吸收主要集中在邻近发射天线和接收天线地区,而传播路径的中间部分对电波的吸收作用非常有限。因此,在进行短波地波通信时,应合理采取埋设地网、浇灌盐水等方法来改善发射与接收地的地面导电性能,来提高通信能力。

正确选用天线。由于大地对水平极化波的吸收较大,而对垂直极化波的吸收相对较小,因此,在进行短波传播时要使用鞭状等垂直极化天线。

尽量选用低频工作。考虑大地对电波吸收受频率影响,电波频率越低,吸收越小;另外,电波传播中受地形影响,其绕射能力与电波的频率有关,频率越低,波长越长,绕过障碍物的能力也就越强。因此,在实施短波地波通信时应选择较低的工作频率,通常使用3—5MHz的短波低端频率进行工作。

此外,在组织短波地波通信时,还要注意合理选择地形,有高大障碍物时,一般将电台开设于距障碍物大于障碍物高度的10倍以上地域,并尽可能将其架设在朝通信方向开阔地区或山坡上。

四、结束语

短波地波传播信道近似恒参信道的特点,可保证信号像其他有线信号一样稳定传输,同时受干扰和侦察的概率相对天波传播大大降低,但其通信距离受限的天生缺陷,必然要求其在应用时要采取有效措施,满足通信需求。同时,短波通信具有天波与地波两种传播方式,各有优势,需根据实际需要确定使用时机,灵活运用,实现优势互补,发挥短波通信的最大效能。

参考文献

[1]莫劲柏.短波地面波传播路径损耗分析[J],通信世界,2016

[2]喻志辉等.短波通信电磁性能分析[J],无线电工程,2004

作者简介:姓名:赵建华,性别:男,民族:汉,籍贯:江苏东台,现有职称:讲师,学历本科。

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