短波通信系统介绍

短波通信系统介绍
短波通信系统介绍

一、短波通信概述 (3)

二、短波通信的优势 (3)

三、短波通信的一般原理 (4)

3.1.无线电波传播 (4)

3.2 电离层的作用 (5)

3.3 短波频率围 (6)

3.4 短波传播途径 (6)

四、单边带概念 (7)

4.1 单边带的定义 (8)

4.2 单边带的优点 (8)

五、优化短波通信的方法 (8)

5.1 正确选用工作频率 (9)

5.2计算机测频 (9)

5.3 正确选择和架设天线地线 (10)

六、短波电台天线知识 (10)

6.1了解天线的基本工作原理 (10)

6.2正确选择电台天线 (11)

6.3正确处理天线价格与质量的关系 (11)

6.4常用的天线 (12)

6.4.1用于全方位通信的三角组合型全向全角天线 (12)

6.4.2兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线 (12)

七、工程施工要点 (13)

7.1正确架设天线和连接馈线 (13)

7.2电台和天线的匹配 (14)

7.3正确埋设接地体和连接地线 (15)

7.4选用先进优质的电台和电源 (15)

八、短波电台的应用 (17)

9.1 近距离盲区及解决方法 (18)

小知识: (19)

一、衡量天线性能因素 (19)

二、几种常用的短波天线 (20)

一、短波通信概述

短波通信是利用波长为100-10米(3-30兆赫兹)的电磁波进行的无线电通信,也称高频通信,主要靠天波传播,可经电离层一次或数次反射,最远可传至上万公里,如按气候、电离层的电子密度和高度的日变化,以及通信距离等因素选择合适的频率,就可用较小功率进行远距离通信。但是由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响,所以短波通信的稳定性较差,噪声较大。目前,它广泛应用于电报、、低速传真通信和广播等方面。

由于采用大气空间及电离层为传输媒介无需投资,仅需配置短波收发信机和天线、馈线系统即可组成短波通信系统。该系统通信设备较简单,机动性大,因此,可用于、电报、传真和广播等业务,特别适合应急通信和抗灾通信。

短波通信载频低,可用频带窄,容量不大,并且稳定性较差,所以较少用于民用通信。但近几年,随着新技术的发展,利用计算机进行自动测量传播参数和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信,不但使电报短波通信可随时保持畅通,而且还可以进行数据速率达4800比特/秒的低速数据通信。

二、短波通信的优势

尽管当前新型无线电通信系统不断涌现,短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视,不仅没有被淘太,还在快速发展。其原因主要有三:

1、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段,一但发生战争或灾害,各种通信网络都可能受到破坏,卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式,其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比;

2、在山区、戈壁、海洋等地区,超短波覆盖不到,主要依靠短波;

3、与卫星通信相比,短波通信不用支付话费,运行成本低。

三、短波通信的一般原理

3.1.无线电波传播

无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性,又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段,其中:超长波的波长为100,000米~10,000米,频率3~30千赫;长波的波长为10,000米~1,000米,频率30~300千赫;中波的波长为1,000米~100米,频率300千赫~1.6兆赫;短波的波长为100米~10米,频率为1.6~30兆赫;超短波的波长为10米~1毫米,频率为30~300,000兆赫(注:波长在1米以下的超短波又称为微波)。频率与波长的关系为:频率=光速/波长。

常见的传播方式有:

地波(地表面波)传播

沿与空气的分界面传播的电波叫地表面波,简称地波。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中,由于能量逐渐被吸收,很快减弱(波长越

短,减弱越快),因而传播距离不远。但地波不受气候影响,可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号,都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。

●直射波传播

直射波又称为空间波,是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距围。在传播过程中,它的强度衰减较慢,超短波和微波通信就是利用直射波传播的。

在地面进行直射波通信,其接收点的场强由两路组成:一路由发射天线直达接收天线,另一路由地面反射后到达接收天线,如果天线高度和方向架设不当,容易造成相互干扰(例如电视的重影)。

限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物,因此超短波和微波天线要求尽量高架。

●天波传播

天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线电波。电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用,因此天波传播主要用于短波远距离通信。

●散射传播

散射传播是由天线辐射出去的电磁波投射到低空大气层或电离层中不均匀介质时产生散射,其中一部份到达接收点。散射传播距离远,但是效率低,不易操作,使用并不广泛。

3.2 电离层的作用

电离层对短波通信起着主要作用,因此是我们研究的重点。

电离层是指从距地面大约60公里到2000公里处于电离状态的高空大气层。上疏下密的高空大气层,在太阳紫外线、太阳日冕的软X射线和太阳表面喷出的微粒流作用下,大气气体分子或原子中的电子分裂出来,形成离子和自由电子,这个过程叫电离。产生电离的大气层称为电离层。电离层分为D、E、F1、F2四层。D层高度60~90公里,白天可反射2~9MHz的频率。E层高度85~150公里,这一层对短波的反射作用较小。F层对短波的反射作用最大,分为F1和F2两层。F1层高度150~200公里,只在日间起作用,F2层高度大于200公里,是F层的主体,日间夜间都支持短波传播。

电离层的浓度对工作频率的影响很大,浓度高时反射的频率高,浓度低时反射的频率低。电离的浓度以单位体积的自由电子数(即电密度)来表示。电离层的高度和浓度随地区、季节、时间、太阳黑子活动等因素的变化而变化,这决定了短波通信的频率也必须随之改变。

3.3 短波频率围

电离层最高可反射40MHz的频率,最低可反射1.5MHz的频率。根据这一特性,短波工作频段被确定为1.6MHz - 30MHz。

3.4 短波传播途径

短波的基本传播途径有两个:一个是地波,一个是天波。

地波沿地球表面传播,其传播距离取决于地表介质特性。海面介质的电导特性对于电波传播最为有利,短波地波信号可以沿海面传播1000公里左右;陆地表面介质电导特性差,对电波衰耗大,而且不同的陆地表面介质对电波的衰耗程

度不一样(潮湿土壤地面衰耗小,干燥沙石地面衰耗大)。短波信号沿地面最多只能传播几十公里。地波传播不需要经常改变工作频率,但要考虑障碍物的阻挡,这与天波传播是不同的。

短波的主要传播途径是天波。短波信号由天线发出后,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。但天波是很不稳定的。在天波传播过程中,路径衰耗、时间延迟、大气噪声、多径效应、电离层衰落等因素,都会造成信号的弱化和畸变,影响短波通信的效果。

四、单边带概念

在无线电通信中,传送信息的载体是特定频率的载波(也称为主频)。那么信息又是如何放到载波上的呢?这就引出了“调制”的概念。调制就是将信息的动态波形通过一定形式加到载波上发送出去,接收台收到被调制的载频信后,再还原信息。调制分为幅度调制(简称“调幅”)、频率调制(简称“调频”)、相位调制(简称“调相”)三种。中波、短波一般采用调幅方式,超短波一般采用调频方式。

根据国际协议,短波通信必须使用单边带调幅方式(SSB),只有短波广播节目可以使用双边带调幅方式(AM)。因此,国外使用的短波电台都是单边带电台。

4.1 单边带的定义

调幅信号的频谱是由中央载频和上下两个边带组成的。将载频和其中一个边带加以抑制,剩下的一个边带就成为单边带信号。如果用一个边带再加上部份载频或全部载频,就成为兼容式调幅信号。下面用图示的方法说明单边带信号是怎样产生的。

4.2 单边带的优点

单边带的优点是:

●提高了频谱利用率,减少信道拥挤;

●节省发射功率约四分之三;

●减少信道互扰;

●抗选择性衰落能力强。一部100W单边带电台的实际通话效果,相当于

过去1000W以上双边带电台。

五、优化短波通信的方法

由于短波传输存在固有弱点,短波信号的质量不如超短波。不过我们可以通过一些途径改善短波信号质量,使其尽可能接近超短波。改善短波信号质量的三大要素是:正确选用工作频率;正确选择和架设天地线;选用先进优质的电台和电源等设备。

5.1 正确选用工作频率

短波频率和超短波频率的使用性质完全不同。超短波属于视距通信,距离短,可以固定使用频段的任何频点;而短波频率则受到电离层变化、通信距离和方向、海拔高度、天线类型等多种因素的影响和限制。用同一套电台和天线,选用不同频率,通信效果可能差异很大。

对于有经验的短波工作者来说,选频并不困难,其中有明显的规律性可循。一般来说:日频高于夜频(相差约一半);远距离频率高于近距离;夏季频率高于冬季;南方地区使用频率高于北方;等等。另外,在东西方向进行远距离通信时,因为受地球自转影响,最好采用异频收发才能取得良好通信效果。如果所用的工作频率不能顺畅通信时,可按照以下经验变换频率:

(1)接近日出时,若夜频通信效果不好,可改用较高的频率;

(2)接近日落时,若日频通信效果不好,可改用较低的频率;

(3)在日落时,信号先逐渐增强,而后突然中断,可改用较低频率;

(4)工作中如信号逐渐衰弱,以致消失,可提高工作频率;

(5)遇到磁暴时,可选用比平常低一些的频率。

5.2计算机测频

利用计算机测频软件预测可用频率对短波通信很有帮助,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,预测两点之间在未来一段时期每天各时节的可用频段,具有较高参考价值。

美国、欧盟、澳大利亚政府的计算机测频系统数据比较准确,它们通过分布在全球的监测点采集和跟踪各种环境参数的变化提供频率依据。其中澳大利亚的ASPAS系统面向全世界提供测频服务,安装和服务费用不高,很有使用价值。

5.3 正确选择和架设天线地线

天线和地线是很多短波用户容易忽视的问题。当通信质量不好时,很多人习惯于从电台上找原因,而实际上信号不良常常源自天线或地线。

短波和超短波使用的天线是完全不同的。超短波通信因为使用频率高,波长短,天线可以做得很小,通常为直立鞭状天线。而短波通信因使用的频率较低,天线必须做得足够大才能有效工作。简单的规律是:天线的长度达到所使用频率的1/2波长时,天线的效率最高。

六、短波电台天线知识

6.1了解天线的基本工作原理

短波天线分地波天线和天波天线两大类。

地波天线包括鞭状天线、倒L形天线、T形天线等。这类天线发射出的电磁波是全方向的,并且主要以地波的形式向四周传播,故称全向地波天线,常用于近距离通信。地波天线的效率主要看天线的高度和地网的质量。天线越高、地网质量越好,发射效率越高,当天线高度达到1/2 波长时,发射效率最高。

天波天线主要以天波形式发射电磁波,分为定向天线和全向天线两类。典型的定向天波天线有:双极天线、双极笼形天线、对数周期天线、菱形天线等,它

们以一个方向或两个相反方向发射电磁波,用天线的架设高度来控制发射仰角。典型的全向天波天线有:角笼形天线、倒V形天线等。它们是以全方向发射电磁波,用天线的高度或斜度来控制发射仰角。

天波天线简单的规律为:天线水平振子(一臂的)长度达到1/2波长时,水平波瓣主方向的效率最高;天线高度越高,发射仰角越低,通信距离越远;反之,天线高度越低,发射仰角越高,通信距离越近;天线高度与波长之比(H/λ)达到二分之一时,垂直波瓣主方向的效率最高。

6.2正确选择电台天线

随着短波通信技术的发展,短波天线出现了很多不同用途的新品种,例如用于短波跳频的高效能宽带天线;用于为了解决天线架设场地小和多部电台共用一副天线的多馈多模天线等。选择天线基本的着眼点应该是用途。

●近距离固定通信:选择地波天线或天波高仰角天线。

●点对点通信或方向性通信:选择天波方向性天线等。

●组网通信或全向通信:选择天波全向天线。

●车载通信或个人通信:选择小型鞭状天线。

6.3正确处理天线价格与质量的关系

首先同种用途的天线有不同种类,其增益有高低之分。此外同一种外形的天线,使用不同材料;不同制造工艺,其通信效果的差异是很大的。例如以特种不锈铜钢复合绞线为振子的天线,比用塑包线为振子的天线高频电磁转换效率高得多。又例如匹配器所用的磁性材料优劣,对电台与天线的匹配状态影响极大。高

性能磁料能够保证全频段每个频点都能良好匹配;劣质磁料可能造成很多频点甚至整段频率匹配不好,驻波比过大。

在投资增加不多的前提下,尽量选用高质量高增益的天线,能够保证长期稳定和优良的通信效果和延长使用寿命,是很划算的。

6.4常用的天线

根据多年的对比实验和实际使用经验,我们认为有两种进口天线在性能上能够广泛满足我国大多数用户的通信要求,而且价格不高,性能价格比好,以下分别介绍:

6.4.1用于全方位通信的三角组合型全向全角天线

我国省级行政区,从省会到边缘地区的距离多数在1200公里以。在这个区域组建全省或地区的通信网,中心基站选用这种天线是比较理想的。

这种天线既能照顾360°全方位,又能照顾近中远各种距离,接收效果好,对改善通信盲区特别有效,此外它能兼顾垂直极化波和水平极化波,对区域各种台站的不同种类天线的兼容性好。

6.4.2兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线

三线式天线是国际上近年流行的新型多用途天线,它虽然属于偶极天线类,但其性能是普通双极天线无法相比的。与普通双极天线相比它有以下优点:

●增益高,全频段驻波比小,而且均匀辐射效率高;

●水平架设时不仅在天线宽边方向辐射强,而且在窄边方向也有较强辐

射;

●架设状态平稳,抗风抗毁能力强;

●提供平行和倒V两种架设方式,分别支持2500公里定向通信和2000

公里半径全向通信。

以上两种天线的振子材质都是不锈铜钢复合绞线,电磁转换效率高而且经久耐用;其高性能磁性材料保证了全频段匹配良好。

七、工程施工要点

7.1正确架设天线和连接馈线

选购好合适的天线后,还必须正确地安装架设,才能发挥出最佳效果。

天线的长度和架设规是不能改变的,但对于某些天线而言,架设的方向和高度是靠用户自己掌握的,应严格按通信的方向和距离来确定方向和高度。天线的架设位置以开扩的地面为好,没有条件的单位也可以架在两个楼房之间或楼顶。天线高度指天线发射体与地面或楼顶的相对高度。架在楼顶时,高度应以楼顶与天线发射体之间的距离计算,不是按楼顶与地面的高度计算。我们提醒用户,切忌因为架设场地不理想或怕麻烦,就随便把天线架起来完事,这样做通信效果很可能是不好的。

另一个要点是馈线的选用和布设。馈线是将电台的输出功率送到天线进行发射的唯一通道,如果馈线不畅通,再好的电台和天线,通信效果也是很差的。馈线分为明馈线和射频电缆两类。目前100W~150W电台一般都使用射频电缆馈电方式。选用射频电缆时要注意两项指标:一是阻抗为50欧姆;二是对最高使用频率的衰耗值要小。一般来讲,射频电缆直径越粗,衰耗越小,传输功率越大。

在实际使用中,100W级短波单边带电台,常选用SYV-50-5或SYV-50-7的射频电缆,必要时也可以选SYV-50-9的射频电缆。

天线在进行安装选位和布设时,应尽可能缩短馈线的长度,普通SYV-50-5馈线每1米造成信号衰减0.082dB,这意味着100W电台功率通过50米馈线送达天线时,功率剩下不到40W。因此通常要求馈线长度控制在30米以。如果因为场地条件限制必须延长馈线,则应采用大直径低损耗电缆。另外在布设电缆,应尽量减少弯曲,以降低对射频功率的损耗,如果必需弯曲,则弯曲角度不得小于120度。

7.2电台和天线的匹配

天线、馈线、电台三者之间的匹配必须引起高度重视,否则,虽然电台、天线、馈线都选得很好,通信效果还是不好。

所谓“匹配”就是要求达到无损耗连接,只有电台、馈线、天线三者保证高频输入输出阻抗一致,才能实现无损耗连接。多数短波电台的输出/输入阻抗为50欧姆,必须选用阻抗为50欧姆的射频电缆与电台匹配。天线的特性阻抗比较高,一般为600欧姆左右,只有宽带天线的特性阻抗稍低一点,大约200~300欧姆,因此,天线不能直接与射频电缆连接,中间必须加阻抗匹配器(也叫单/双变换器)。阻抗匹配器的输入端阻抗必须与射频电缆的阻抗一致(50欧姆),输出端阻抗必须与天线的输入阻抗一致(600欧姆或200/300欧姆)。阻抗匹配器的最佳安装位置是与天线连为一体。

自动天线调谐器也是匹配天线和电台阻抗用的。自动天调的输入端与电台连接,输出端与单极天线连接。自动天调与偶极天线连接时要根据不同产品而定。

有些天调要求加单/双变换器,天调与单/双变换器之间用50欧姆射频电缆相连(芯线接天调输出端,外皮接天调的地端),单/双变换器的双输出端与天线连接;多数新型天调不用加单/双变换器,用天调的输出端和接地端分别连接偶极天线的两臂,匹配效果更好,而且效率更高。

7.3正确埋设接地体和连接地线

地线是很多用户容易草率处理的问题。短波通信台站的地线是至关重要的,地线实际上是整个天馈线系统的重要组成部分。我们所说的地线,不是交流供电系统中的电源地或保安地。这里所说的地线是信号地,也称高频地。信号地一般不能接到电源地或保安地上,必须单独埋设。埋设接地体时,必须按有关标准进行,接地电阻不应大于4欧姆。电台的接地柱和接地体之间,必须用多股线铜、编织铜线或大截面优良导体连接,才能起到良好的高频接地作用。而良好的高频接地是减小发射驻波和减小接收噪声的必要前提。

7.4选用先进优质的电台和电源

工作频率和天线地线搞好了,相当于铺了一条“好路”。好路上还要跑“好车”。好车就是先进优质的电台和电源等设备。

7.4.1选择电台的原则和标准

怎样评价电台的先进性和优质呢?先进性体现在两个方面:一是电气特性和工艺结构,这方面先进与否决定了性能指标的优劣和设备的可靠性;二是使用功能,具有多种先进功能的电台不仅用途更广泛,而且也说明制造者的科技实力。

电气特性涉及的容很多,这里只简述三个方面:

1、频率特性

好的电台频率稳定性比差的电台高几倍、几十倍甚至几百倍。频率稳定性高的电台,不但话音清晰,信号等级高,而且是支持高速数传的必要条件。在评价频率稳定性时要注意两点:一是全频段各频点的稳定性要一致;二是要在很宽的温度围稳定,不能机器一发热就产生频漂。

2、通道特性

这一特性描述信号在通过高频、中频、低频几个通道后的畸变程度。当进行短波数传时,这一问题非常突出。使用通道特性差的电台,无论怎样改造,数传速率都上不去,原因之一就是高速数据脉冲通过不佳的通道后发生明显畸变,使其难以被识别。

3、干扰和抗干扰特性

这方面的性能在技术说明书上都是以dB(分贝)值表示的,我们统称为dB 指标。电台发射方面的dB指标不好,说明你传给对方台的信号不好,而且干扰其它台;电台接收方面的dB指标不好,说明自身容易被别人干扰;二者都是不能容许的。

工艺结构方面,主要看电路集成度和模块化程度。集成度高,可靠性必然高。模块化除了提高设备可靠性外,还使扩展功能和维修十分便利,是当今电台工艺的主流趋势。

八、短波电台的应用

社会需求的发展和科技的进步,使短波通信日益向多功能化方向发展。像用于半自动优选频率的自适应功能和全自动优选频率的自优化功能,用于计算机和传真机的数据传输功能,用于和抗干扰的跳频功能,用于组网通信的数字选呼功能,用于卫星定位的GPS监控功能,用于连接有线网的有线无线转接功能,等等。在具有这些现代化功能的电台面前,那些只能进行简单通话的电台就显得始了。目前在国有一种现象,就是很多单位致力于在一些单功能电台上添加数传、自适应等功能。这固然是由于有大量旧式电台要改造,可能还有造价方面的考虑。但可以肯定这种现象是过渡阶段。正像现在大家都用GSM手机,再也没有人使用土造的手持一样,未来的短波领域也势必普及先进的多功能电台。此外,先进优质电台的售价呈下降趋势,也越来越接近我国用户的经济承受能力。

哪些电台先进而且优质,要具体分析,但有一点可以肯定:目前国常见的多数日本电台,其电性能、可靠性、功能等与欧美和澳大利亚名牌产品不在一个等级上。

澳大利亚柯顿公司首创的NGT自优化短波电台,正是先进电台的代表。

很多人认为只要稳压电源的输出电压和电流的数值符合要求就可以用,这种认识不够全面。其实有些干扰可能来自电源,有些话音失真也可能是电源动态围不足所致。数据传输对电源的要求更严格,如果电源的电磁屏蔽特性不好,输出纹波大,将直接导致数传工作不正常。功率容量和设计余量也是考核稳压电源优劣的重要依据,有些电源为了降低生产成本,加强价格竞争能力,把功率容量设

计在临界状态,并尽量简化电路,选用低指标元器件等等。这类电源的技术性能和可靠性肯定是做不高的。

在选购电源时,一定要挑选功率容量大、输出电压纹波小、电磁屏蔽特性好、电路设计余量大的静化电源产品。

九、短波通信的常见难点及解决方法

9.1 近距离盲区及解决方法

前节已介绍了天波和地波二种传输途径。一般来说,地波最远可达30公里。而天波从电离层第一次反射落地(第一跳)的最短距离约为100公里。可见30至100公里之间这一段,地波和天波都够不到,形成了短波通信的“寂静区”,也称为盲区。盲区的通信大多是比较困难的。解决盲区通信主要有两个方法:一是加大电台功率以延长地波传播距离;二是常用的有效方法就是选用高仰角天线,也称“高射天线”或“喷泉天线”。仰角是指天线辐射波辨与地面之间的夹角。仰角越高,电波第一跳落地的距离越短,盲区越少,当仰角接近90°时,盲区基本上就不存在了。

车载通信一直都是短波通信中的一个难题。车的体积就那么大,没办法架长天线,其辐射能力怎么也比不上固定台。因此必须从合理设计天线形态和合理选择架设位置等方面来弥补,尽可能利用车体的反射效应,尽可能增加天线的“电长度”。

车载天线有多种,现在国际上多认为鞭状天线更适合车辆运动信,而自动天调应该安装在车外,最好是与天线鞭结合为一体,也就是常说的自调谐鞭状天线,

这种天线因天调输出端与天线连接的馈线很短,故效率比较高。美军现在就大量使用这种天线。

不管采取何种措施,车载台因天线长度的限制,发射效率肯定不如固定台高,因此实际通信中常常发现车载台收固定台的信号好,而固定台收车载台的信号不好的现象,为了弥补这种差异,建议车载台备份野外应急软天线供停车时使用。

国外目前还建议采用加大车载台功率的方法延长地波通信距离,改善盲区。提高车载台功率需要在原有100W电台基础上接续500W功率放大器,并相应改用大功率车载天线和大功率车载电源,这种大功率车载系统是行之有效的。

小知识:

一、衡量天线性能因素

天线是无线通信系统最基本部件,决定了通信系统的特性。不同的天线有不同的辐射类型、极性、增益以及阻抗。

1、辐射类型:决定了辐射能量的分配,是天线所有特性中最重要的因素,它包

括全向型和方向型。

2、极性:极性定义了天线最大辐射方向电气矢量的方向。垂直或单极性天线

(鞭天线)具有垂直极性,水平天线具有水平极性。

3、增益:天线的增益是天线的基本属性,可以衡量天线的优劣。增益是指定方

向上的最大辐射强度与天线最大辐射强度的比值,通常使用半波双极天线作

为参考天线,其它类型天线最大方向上的辐射强度可以与参考天线进行比较,得出天线增益。一般高增益天线的带宽较窄。

4、阻抗和驻波比(VSWR):天线系统的输入阻抗直接影响天线发射效率。

当驻波比(VSWR)1:1时没有反射波,电压反射比为1。当VSWR大于1时,反射功率也随之增加。发射天线给出的驻波比值是最大允许值。

例如:VSWR为2:1时意味着,反射功率消耗总发射功率的11%,信号损失0.5dB。VSWR为1.5:1时,损失4%功率,信号降低0.18dB。

二、几种常用的短波天线

1、八木天线

八木天线在短波通信常用于大于6MHz以上频段,八木天线在理想情况下增益可达到19dB,八木天线应用于窄带和高增益短波通信,可架设安装在铁塔上具有很强的方向性。在一个铁塔上可同时架设几个八木天线,八木天线的主要优点是价格便宜。

2、对数周期天线

对数周期天线价格昂贵,但可以使用在多种频率和仰角上。对数周期天线适合于中、短波通信,利用天波信号,效率高,接近于发射期望值。与其它高增益天线相比,对数周期天线方向性更强,对无用方向信号的衰减更大。

3、长线天线

长线天线优点是结构简单,价格低,增益适中。与八木天线和对极周期天线比,长线天线长度方向性和增益低。但其优势在于,由于其增益与线长度有关,用户

短波通信系统介绍

一、短波通信概述 (1) 二、短波通信的优势 (2) 三、短波通信的一般原理 (2) 3.1.无线电波传播 (2) 3.2 电离层的作用 (4) 3.3 短波频率范围 (4) 3.4 短波传播途径 (4) 四、单边带概念 (5) 4.1 单边带的定义 (5) 4.2 单边带的优点 (5) 五、优化短波通信的方法 (6) 5.1 正确选用工作频率 (6) 5.2计算机测频 (7) 5.3 正确选择和架设天线地线 (7) 六、短波电台天线知识 (7) 6.1了解天线的基本工作原理 (7) 6.2正确选择电台天线 (8) 6.3正确处理天线价格与质量的关系 (8) 6.4常用的天线 (9) 6.4.1用于全方位通信的三角组合型全向全角天线 (9) 6.4.2兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线 (9) 七、工程施工要点 (10) 7.1正确架设天线和连接馈线 (10) 7.2电台和天线的匹配 (10) 7.3正确埋设接地体和连接地线 (11) 7.4选用先进优质的电台和电源 (11) 八、短波电台的应用 (12) 9.1 近距离盲区及解决方法 (13) 小知识: (14) 一、衡量天线性能因素 (14) 二、几种常用的短波天线 (15)

一、短波通信概述 短波通信是利用波长为100-10米(3-30兆赫兹)的电磁波进行的无线电通信,也称高频通信,主要靠天波传播,可经电离层一次或数次反射,最远可传至上万公里,如按气候、电离层的电子密度和高度的日变化,以及通信距离等因素选择合适的频率,就可用较小功率进行远距离通信。但是由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响,所以短波通信的稳定性较差,噪声较大。目前,它广泛应用于电报、电话、低速传真通信和广播等方面。 由于采用大气空间及电离层为传输媒介无需投资,仅需配置短波收发信机和天线、馈线系统即可组成短波通信系统。该系统通信设备较简单,机动性大,因此,可用于电话、电报、传真和广播等业务,特别适合应急通信和抗灾通信。 短波通信载频低,可用频带窄,容量不大,并且稳定性较差,所以较少用于民用通信。但近几年,随着新技术的发展,利用计算机进行自动测量传播参数和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信,不但使电报电话短波通信可随时保持畅通,而且还可以进行数据速率达4800比特/秒的低速数据通信。

短波天线原理和应用

短波天线的原理和应用 摘要:本文从电波传播和电离层分布特性的角度解释了短波电波辐射的特点,并介绍了常用短波天线的种类和特性。对各类短波天线的架设要求和注意事项给出了建议和参考。最后对短波天线的接地系统的设计给出了一些参考方案。 关键词:天线、电离层、极化、接地 1.序 无线电通信就是依赖于无线电电波在空间的传播而建立通信链路的,因此电波传播是 无线电的一个重要环节。对于不同的工作频段,电波的传播特性将有所不同。同时所采用的辐射天线也将有很大的不同。本文将就电波的传播特性和短波常用天线以及电台架设的注意问题作一些介绍。 1.1 电离层特性 电波在空间传播将会受到电离层的影响,尤其是中短波的传播就是依赖于电离层的反射进行传输的,因此对电离层应有一些了解。 a)电离层的产生 地球表面有1000公里高的大气层,由于太阳光辐射(x射线,紫外线)空气不断电离同时不断复合,这样空气中将存在着游离的带电粒子; b)带电粒子随高度增加而增加,在离地面较近的地方每立方米只有几个或几十个粒子,到接近1000公里时,每立方米将有上千或上万个带电粒子。因电离层一般按如下分层: C层D层E层F1层F2层 0~50kM 60~90kM 100~120kM 170~220kM 225~450kM c)电离层在白天、黑夜,一年四季将会有不同的变化。白天由于有阳光,低层(D层)电离层浓度升高,反之黑夜时将降低。一年四季变化也是由于因受阳光照射时间长或短而变化。 d)电离层在不断上下或水平运动,从而造成电波反射传播过程中的瑞利衰落和多普勒效应。 e)电离层具有非均匀分布性,类似云彩的特点,因而造成电波反射时的散射,多径时延。f)电离层对电波的吸收随工作频率升高而减少。对中长波吸收很大,如10~20kW的中波广播机覆盖面在100km左右,而1kW的短波可传送3000km。即频率愈高的中短波信号愈容易穿越低层(D层)的电离层。 1.2 大地对电波的影响 大地对电波的影响主要是地波传播的影响,大地不能视为良导体也不能视为绝缘体,由于地质不同应区分对待。 a)对于如海水、淡水、湿地,对电波的吸收较小,但由于地面反射波与入射波有180o 相位差,将会吸收紧靠地面的电波,使波瓣抬高; b)对于干燥地质对电波吸收会较大(主要对短波吸收); c)对于金属矿藏地质如铁矿地带,对电波吸收是非常大的,千万不要在这里设立电台(收发信台);

短波电台通信原理 (2)

短波电台通信原理 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现,短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视,不仅没有被淘太,还在快速发展。其原因主要有三: 一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段,一但发生战争或灾害,各种通信网络都可能受到破坏,卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式,其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比; 二、在山区、戈壁、海洋等地区,超短波覆盖不到,主要依靠短波; 三、与卫星通信相比,短波通信不用支付话费,运行成本低。 近年来,短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网,使之更加先进和有效,满足新时代各项工作的需要,无疑是非常有意义的。 这里简要介绍短波通信的一般概念,优化短波通信的经验,以及一些热门的新技术。 1、短波通信的一般原理 1.1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。 无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性,又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段,其中:超长波的波长为100,000米~10,000米,频率3~30千赫;长波的波长为10,000米~1,000米,频率30~300千赫;中波的波长为1,000米~100米,频率300千赫~1.6兆赫;短波的波长为100米~10米,频率为1.6~30兆赫;超短波的波长为10米~1毫米,频率为30~300,000兆赫(注:波长在1米以下的超短波又称为微波)。频率与波长的关系为:频率=光速/波长。 电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中,由于反射、折射、散射及绕射,其传播方向经历各种变化,由于扩散和媒介质的吸收,其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强,必须掌握电波传播的途径、特点和规律,才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有: 地波(地表面波)传播 沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波,简称地波。地波的传播途径如图1.1所示。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中,由于能量逐渐被大地吸收,很快减弱(波长越短,减弱越快),因而传播距离不远。但地波不受气候影响,可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号,都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。 直射波传播 直射波又称为空间波,是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中,它的强度衰减较慢,超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信,其接收点的场强由两路组成:一路由发射天线直达接收天线,另一路由地面反射后到达接收天线,如果天线高度和方向架设不当,容易造成相互干扰(例如电视的重影)。 限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物,因此超短波和微波天线要求尽量高架。 天波传播 天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线电波。电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用,因此天波传播主要用于短波远距离通信。 散射传播 散射传播是由天线辐射出去的电磁波投射到低空大气层或电离层中不均匀介质时产生散射,其中一部份到达接收点。散射传播距离远,但是效率低,不易操作,使用并不广泛。 1.2电离层的作用 电离层对短波通信起着主要作用,因此是我们研究的重点。

探究机载隐蔽式短波天线设计

探究机载隐蔽式短波天线设计 摘要新型复合材料是国际飞机发展的必然趋势,在这样的发展背景下,文章在阐述隐蔽式短波天线的基础上,结合小天线、传输线理论对新型大型飞机机载隐蔽性短波天线进行设计,并应用相应的仿真软件建模分析机载隐蔽式短波天线的设计,证明设计合理性。 关键词机载;隐蔽式短波天线设计;合理性 短波是一种不会受网络枢纽影响的远程通信手段,短波天线是短波通信的重要发展基础,在短波通信系统中发挥了重要的作用。在我国航空事业的不断发展下,人们对机载设备的应用提出了更高的要求。负荷材料以其先进的工艺、高比强度、高比强度、抗疲劳等优势被人们广泛应用到航空领域机载设备设计中。通过应用这种新型负荷材料能够有效改善飞机的气动性,增强飞机的应用性能和使用寿命。文章在小天线、传输线理论支持下提出一种新型机载隐蔽式短波天线,旨在为远距离的短波通信操作提供重要支持。 1 隐蔽短波天线概述 短波通信主要是借助电离层的反射来实现信息的远距离传输。在最早的大型飞机端波天线应用设计中应用的是由多根钢索组成的飞机垂尾,钢索天线的应用效率高,基本满足了飞机机载系统的设计应用要求。但是钢索的应用受自然环境的限制比较大,受到的干扰也比较大,严重的还会影响飞机的气动操作。隐蔽式天线的应用能够解决钢索天线应用过程中可能遇到的问题,从而更好地促进飞机记载系统稳定运作。 根据实际情况,现阶段隐蔽式天线的主要形式包含在飞机垂尾前部的简单极子天线/短口天线、在飞机垂尾的尾帽天线、在飞机尾翼前端回线天线。在这些天线类型中,常用的是回线天线和套筒天线。其中,回线天线的能源消耗比较小,应用效率较高,且不会影响飞机的正常运行[1]。 2 机载隐蔽式短波天线设计理论 机载隐蔽式短波天线的工作频率范围在2-30MHz之间,但是受工作环境、工作频率、飞机大小尺寸的限制,机载隐蔽式短波天线的尺寸电长度仅仅是低频波长的几十分之一,是一种电小天线。在一般情况下,是无法应用宽带调节的方法来匹配机载隐蔽式短波天线。因此,结合传输线理论,在天线尺寸大小不超过四分之一波长的视乎,天线的终端呈现出容性的特点,反之天线则是呈现出感性的特点。天线调谐的具体应用原理如图1所示。结合公式ZL=R+jX,在天线是感性时候,跨接电容的后阻抗Z的计算如公式(1)所示。在天线是容性时候,在不需要并联跨接电容时候,天线的效率计算如公式(2)所示。在应用公式计算推导之后发现,天线在感性状态的时候,天线本身不仅会受到阻抗实部的影响,为了提升天线系统效率,可以采取措施提高变压器和电感的Q值。另外,结合

中短波天线基本知识讲座

如有帮助,欢迎下载。 中短波天线基本知识讲座 毛旭辉 一、天线的基本情况 1.天线的发展 最早是麦克斯韦尔根据前人的经验,如安培定律、基尔霍夫方程,提出了一个位移电流的概念,从而引出麦氏方程,推断存在电磁波。也就是变化的磁场产生变化的电场,变化的电场又产生变化的磁场,这样不断地从中心向外传播。在1887年,赫兹通过实验证实这一推断。从而带来了一系列的实用研究,马可尼于1901年利用偶极子天线进行无线电传输。到现在马可尼公司还活跃在世界无线电舞台上。天线从简单的偶极子天线,发展到目前不同频段、不同形式的线天线、面天线,而用于不同部门,如雷达天线、广播电视天线、微波通讯天线等等,只要把有用的信息有效地向空间辐射出去而不引起自身出现问题的物体都可以认为是天线。 2.天线的作用 由于天线的互易性,把天线可以当成一个四端网络,输入——输出,也可接受信号,通常天线就是将发射机输出的射频信号变成电磁波辐射出去,同时也可以作为接收电磁波信号传到专用的接收机,使我们能够发射、接收广播电视节目。 3.中短波广播频段的划分 根据国际无线电联盟ITU在92年确定的WAC92短波频段是: 3.2MHz—3.4MHz, 3.9MHz— 4.0MHz, 5.005MHz—5.06MHz,5.90MHz— 6.20MHz, 7.1MHz—7.35MHz, 9.4MHz—9.9MHz,11.6MHz—12.1MHz,13.57MHz—13.87MHz, 15.1MHz—15.8MHz,17.48MHz—17.9MHz,1 8.90MHz—1 9.02MHz,21.45MHz—21.85MHz,25.67MHz—26.10MHz 这些为专用的广播频段,但我们常用一些带外频率,这样的播出效果也非常好,尽管接收场强比较低,但效果非常好。但国际都有这方面的限制,不是可以随便使用的。 中波是526.5KHz—1606.5KHz。 由于9 KHz邻频间隔,实际上中波从531KHz—1602KHz共120个频率,因此中波频率资源非常紧张,特别是大功率广播覆盖上经常是选择一个频率要做许多工作,因为在大功率中波的覆盖范围内,都只能有一个广播声,如果说地方想使用,这频率就会互相干扰,而大功率覆盖范围广,所以选择一个频率是非常难的。 4.天线的主要参数 ①方向图 通常的方向图是水平360o垂直0o--90o,距离在5—10λ的场强值图。见图1 图1 天线方向图 方向图实际都是理论计算得出的,但要得实际上方向图是比较困难,需要用直升飞机载场强仪在不同的测试点,不同的高度的测试点测出后画出一个立体的方向图。 在实际中我们只考虑仰角为1o--2o距离在5—10λ的场型,它不是一个真的场型,但是它能够判断天线的主向是否正确。 ②方向系数、效率、增益 方向系数D是无方向天线在最大产生的场强和实际天线同样功率在最大方向产生的场强之比。 32

通信原理知识点汇编

通信原理复习资料 一、基本概念 第一章 1、模拟通信系统模型 模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型 噪声源 数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、数字通信的特点 优点: (1) 抗干扰能力强,且噪声不积累 (2) 传输差错可控 (3 )便于处理、变换、存储 (4 )便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 (5 )易于集成,使通信设备微型化,重量轻 (6)易于加密处理,且保密性好 缺点: 更多精品文档 (1) 需要较大的传输带宽 (2) 对同步要求高 4、 通信系统的分类 模拟信息源 * 调制器 信 道编码 数 字 调 制 信 道 译 码 信 源 译 码 受信者

(1)按通信业务分类:电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 (2)按调制方式分类:基带传输系统和带通(调制)传输系统 (3 )调制传输系统又分为多种调制,详见书中表1-1 (4)按信号特征分类:模拟通信系统和数字通信系统 (5)按传输媒介分类:有线通信系统和无线通信系统 (6)按工作波段分类:长波通信、中波通信、短波通信 (7 )按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用 5、通信系统的主要性能指标:有效性和可靠性 有效性:指传输一定信息量时所占用的信道资源(频带宽度和时间间隔),或者说是传输的速度”可题。 可靠性:指接收信息的准确程度,也就是传输的质量”问题。 (1 )模拟通信系统: 有效性:可用有效传输频带来度量。 可靠性:可用接收端最终输出信噪比来度量。 (2 )数字通信系统: 有效性:用传输速率和频带利用率来衡量。 可靠性:常用误码率和误信率表示。 码元传输速率R B :定义为单位时间(每秒)传送码元的数目,单位为波特(Baud ) 信息传输速率R b :定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数,单位为比特/秒 6、通信的目的:传递消息中所包含的信息 7、通信方式可分为:单工、半双工和全双工通信 8、信息量是对信息发生的概率(不确定性)的度量。一个二讲制码元含1b的信息量;一个 M进制码元含有log z M比特的信息量。等概率发送时,信息源的熵有_________________________ 更多精品文档

kW短波通信系统的性能特点及技术指标介绍

10kW短波通信系统的性能特点及技术指标介绍 1、主要用途和性能特点 10kW短波通信固态发射机是专为基地台站设计的新一代大功率发射机,该机采用DSP技术实现射频信号的数字化处理,功放采用大功率场效应管放大、大功率合成技术,电源采用PS-FB-ZVS软开关技术。整机具有远程遥控接口和CAN总线接口,并具有现场可编程功能。可与短波数字化接收机、短波综合数字业务单元等组成固定式10kW短波通信系统,能实现远距离可靠通信,在恶劣电磁环境和强烈干扰条件下能够正常工作,快速自动建立链路,进行可靠的数据通信,为数据链等应用提供短波无线数据通信。该系统关键模块可与本厂研制的20kW短波通信系统通用。 该系统主要用于短波固定台站,用于构建稳定可靠的短波通信网,遂行远程、抗干扰通信保障任务,可应用于远程通信联络。当短波通信遭遇压制干扰时,可利用系统的大功率优势直接对抗干扰,使中远程指挥通信得以顺畅。该系统同时还可以兼作干扰设备用。 2、主要性能指标 2.1 10kW短波发射机主要技术指标

1) 频率范围:4.5~26MHz; 2) 频率间隔:10Hz; 3) 工作种类:USB、LSB、ISB、AM、CW; 4) 信道存储:1000个; 5) 输出功率:平均功率10kW±1dB; 6) 频率稳定度:1×10-8/d; 7) 相对音频互调产物:≤-34dB; 8) 谐波抑制:≤-70dB; 9) 载波抑制:≤-60dB; 10) 边带抑制:≤-60dB; 11) 连续工作时间:72h。 2.2 短波数字化接收机主要技术指标 1) 频率范围:10kHz~29.999999MHz; 2) 频率间隔:1Hz; 3) 工作种类:USB、LSB、ISB、AM、CW; 4) 频率稳定度:1×10-8/d; 5) 灵敏度:≤0.5μV SINAD=12dB; 6) 音频响应:≤2dB(300~3000Hz); 7) 总失真系数:≤2%; V。 8) 倒易混频:≥95dB

《短波通信概述》word版

短波通信概述 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现,短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视,不仅没有被淘太,还在快速发展。其原因主要有三:一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段,一但发生战争或灾害,各种通信网络都可能受到破坏,卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式,其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比;二、在山区、戈壁、海洋等地区,超短波覆盖不到,主要依靠短波;三、与卫星通信相比,短波通信不用支付话费,运行成本低。 近年来,短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网,使之更加先进和有效,满足新时代各项工作的需要,无疑是非常有意义的。 一、短波通信的一般原理 1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性,又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段,其中:超长波的波长为100,000米~10,000米,频率3~30千赫;长波的波长为 10,000米~1,000米,频率30~300千赫;中波的波长为1,000米~100米,频率300千赫~1.6兆赫;短波的波长为100米~10 米,频率为1.6~30兆赫;超短波的波长为10米

~1毫米,频率为30~300,000兆赫(注:波长在1米以下的超短波又称为微波)。频率与波长的关系为:频率=光速/波长。 电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中,由于反射、折射、散射及绕射,其传播方向经历各种变化,由于扩散和媒介质的吸收,其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强,必须掌握电波传播的途径、特点和规律,才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有: 1)地波(地表面波)传播。沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波,简称地波。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中,由于能量逐渐被大地吸收,很快减弱(波长越短,减弱越快),因而传播距离不远。但地波不受气候影响,可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号,都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。 2)直射波传播 直射波又称为空间波,是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中,它的强度衰减较慢,超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信,其接收点的场强由两路组成:一路由发射天线直达接收天线,另一路由地面反射后到达接收天线,如果天线高度和方向架设不当,容易造成相互干扰(例如电视的重影)。限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物,因此超短波和微波天线要求尽量高架。

几种短波天线的比较

几种短波天线的比较(ZT) 这里我们是常见的几款短波天线,如国产的10米波段1/2波长垂直天线,曰本钻石公司的HV-4,自制的加感天线,自制的DP天线。当然,还很多的其他的天线类型。这次只是对这几款用过的做一个比较,讲一讲个人的一些体会,希望能大家有所帮助。还是会再继续寻找,试图找出更符合个人需要,容易制作和携带的野营天线。 1. 国产的10米波段1/2波长垂直天线: 这种天线好处很多,增益高,发射仰角低,受环境影响小,无须调整,架设高度低,可以直接放在地上。缺点是单波段天线,一个波段得要一根。另外每节1米左右,携带不算很麻烦也不算容易。 2. 曰本钻石公司的HV-4: 这是一款车天线,是适合放在车顶使用的,曾经用吸盘吸在普桑顶上,在行驶的汽车上用15米波段联络曰本电台效果非常好。但是不把它安装在车上,它就无法正常工作,即使加上了模拟地线,谐振点也全部偏低,21MHz波段的谐振点到了18MHz。所以其实是不适合野营使用的。 3. 自制的加感天线: 振子是1.5米长的拉杆天线,收起来的时候很短。加感线圈在底部,另外还需要地线配合。由于当年调试的时候是把天线斜挑出阳台,地线自然下垂的形态。所以今天曾经试图把天线振子竖起来,地线拉水平,或斜向下45度,就都无法谐振。只有摆成当年调试的样子,才能谐振。回想以前玩野外操作的时候,这类天线的加感线圈都是做很多抽头出来,到地方再重新找抽头位置。看来这天线也必须这样做才成,它太受环境的影响。这种天线携带还算容易,不过振子短,有效辐射长度短,效率不会很高。但是也不算太差。 阻抗匹配概念 阻抗匹配(Impedance matching)是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。大体上,阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。改变阻抗力把电容或电感与负载串联起来,即可增加或减少负载的阻抗值,在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。如果把电容或电感接地,首先图表上的点会以图中心旋转180度,然后才沿电阻圈走动,再沿中心旋转180度。 重覆以上方法直至电阻值变成1,即可直接把阻抗力变为零完成匹配。调整传输线由负载点至来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动,直至走到电阻值为1的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调整为零,完成匹配阻抗匹配则传输功率大,对于一个电源来讲,单它的内阻等于负载时,输出功率最大,此时阻抗匹配。最大功率传输定理,如果是高频的话,就是无反射波。对于普通的宽频放大器,输出阻抗50Ω,功率传输电路中需要考虑阻抗匹配,可是如果信号波长远远大于电缆长度,即缆长可以忽略的话,就无须考虑阻抗匹配了。 阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生

短波电台通信原理

尽管当前新型无线电通信系统不断涌现,短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视,不仅没有被淘太,还在快速发展。其原因主要有三:? 一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段,一但发生战争或灾害,各种通信网络都可能受到破坏,卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式,其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比;? 二、在山区、戈壁、海洋等地区,超短波覆盖不到,主要依靠短波;? 三、与卫星通信相比,短波通信不用支付话费,运行成本低。? 近年来,短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网,使之更加先进和有效,满足新时代各项工作的需要,无疑是非常有意义的。? 这里简要介绍短波通信的一般概念,优化短波通信的经验,以及一些热门的新技术。 1、短波通信的一般原理? 1.1.无线电波传播? 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。? 无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性,又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段,其中:超长波的波长为100,000米~10,000米,频率3~30千赫;长波的波长为10,000米~1,000米,频率30~300千赫;中波的波长为1,000米~100米,频率300千赫~1.6兆赫;短波的波长为100米~10米,频率为1.6~30兆赫;超短波的波长为10米~1毫米,频率为30~300,000兆赫(注:波长在1 米以下的超短波又称为微波)。频率与波长的关系为:频率=光速/波长。?

短波通信系统介绍

一、短波通信概述 (3) 二、短波通信的优势 (3) 三、短波通信的一般原理 (4) 3.1.无线电波传播 (4) 3.2 电离层的作用 (5) 3.3 短波频率围 (6) 3.4 短波传播途径 (6) 四、单边带概念 (7) 4.1 单边带的定义 (8) 4.2 单边带的优点 (8) 五、优化短波通信的方法 (8) 5.1 正确选用工作频率 (9) 5.2计算机测频 (9) 5.3 正确选择和架设天线地线 (10) 六、短波电台天线知识 (10) 6.1了解天线的基本工作原理 (10) 6.2正确选择电台天线 (11) 6.3正确处理天线价格与质量的关系 (11) 6.4常用的天线 (12) 6.4.1用于全方位通信的三角组合型全向全角天线 (12) 6.4.2兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线 (12) 七、工程施工要点 (13)

7.1正确架设天线和连接馈线 (13) 7.2电台和天线的匹配 (14) 7.3正确埋设接地体和连接地线 (15) 7.4选用先进优质的电台和电源 (15) 八、短波电台的应用 (17) 9.1 近距离盲区及解决方法 (18) 小知识: (19) 一、衡量天线性能因素 (19) 二、几种常用的短波天线 (20)

一、短波通信概述 短波通信是利用波长为100-10米(3-30兆赫兹)的电磁波进行的无线电通信,也称高频通信,主要靠天波传播,可经电离层一次或数次反射,最远可传至上万公里,如按气候、电离层的电子密度和高度的日变化,以及通信距离等因素选择合适的频率,就可用较小功率进行远距离通信。但是由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响,所以短波通信的稳定性较差,噪声较大。目前,它广泛应用于电报、、低速传真通信和广播等方面。 由于采用大气空间及电离层为传输媒介无需投资,仅需配置短波收发信机和天线、馈线系统即可组成短波通信系统。该系统通信设备较简单,机动性大,因此,可用于、电报、传真和广播等业务,特别适合应急通信和抗灾通信。 短波通信载频低,可用频带窄,容量不大,并且稳定性较差,所以较少用于民用通信。但近几年,随着新技术的发展,利用计算机进行自动测量传播参数和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信,不但使电报短波通信可随时保持畅通,而且还可以进行数据速率达4800比特/秒的低速数据通信。 二、短波通信的优势 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现,短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视,不仅没有被淘太,还在快速发展。其原因主要有三:

天线概述

天线的分类和选择+天线材料选择的.txt 天线分为:1.全向天线2.定向天线(我们接触和用的基本是前两种)3.机械天线4.电调天线5.双极化天线。 下面主要介绍坛友们比较关心的定向和全向天线。感兴趣的朋友可以google或者baidu其他相关天线的详细资料。“相关资料提供下载”中提供简单介绍下载。) 天线介绍: 2.1 全向天线 全向天线,即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,(使用大功率网卡的朋友注意了,此类天线最好能离人体3米及以上,辐射对人体的伤害就不用说了吧)也就是平常所说的无方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,一般情况下波瓣宽度越小,增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型,覆盖范围大。 2.2 定向天线 定向天线,在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射,也就是平常所说的有方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,同全向天线一样,波瓣宽度越小,增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型,覆盖范围小,用户密度大,频率利用率高。 2.2.1个人见解:定向分为反射型和引向型定向 反射型:常见的有:双菱(叠双菱)(跟平板差不多。),长城(跟平板差不多)平板(方向角较大,一般用于覆盖,形用于接收角度广容易调试) 栅格(方向尖锐,常用于点对点)。此类天线主要靠反射信号到达振子来工作。 引向型:常见的有:8木(引导信号到主振子,多余的经反射振子,再次到达主振子)叠双菱是两者都有,主振子信号源:是前面引向菱,后面反射板。主要靠反射,所以定义反射型。 全向天线:常见的有9db.8db. 7db.6db.5db 2db 定向天线:叠双菱(N菱),平板,八木,栅格,卫--星锅,长城,开槽等等 注:排名分前后(个人推荐) 天线的选择: 本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览 以上天线介绍主要偏重于发射,个人认为接收的原理和发射原理相类似。发射要考虑一个功率问题,因为如果天线做的不好,在功率过大的情况下,该发射出去的功率没有发射出去就很容易反过来(简单说就是驻波大,导致功率反噬)损坏机器。友情提醒一下:使用大功率路由和网卡的朋友,在不确定自制天线技术指标的情况下,尽量将功率调低一点,够用就好。 关于天线的选择,关键还是要看使用环境。如果是6层以下的小区环境,视野不太开阔20-50米之间就有阻挡物的,建议使用全向或者平板天线。个人推荐:9db,8db,7db,叠双菱,14DB平板。 如果是小高层,或者小区边缘环境(视野开阔,信号在远处)。建议使用八木,14db以上平板。此类天线建议在100-800米范围内使用。

短波通信系统发展及关键技术分析

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/285401693.html, 短波通信系统发展及关键技术分析 作者:费玉婷李建龙 来源:《科学与信息化》2020年第22期 摘要虽然短波频率资源较少,且不具备稳定的通信质量,但是短波能够进行远距离的通信,并且在通信的过程中不需要使用基础设施和中介。除此之外,短波設备的体积较小,具有较强的机动性,且不需要大量成本的投入,对于环境的要求较低,即使是面对特殊的环境也可以在短时间内利用其自身的特点在无线通信中发挥作用。在物理数字信号处理技术不断发展的影响下,短波通信传输技术在一定程度上推动了短波通信系统的发展和进步,特别是在民航、紧急通信和军事应用领域等。 关键词短波通信系统;发展;关键技术 引言 受到通信技术持续发展的影响,短波传输的速率也日益增加,短波通信系统也得到了广泛的应用。短波通信不需要借助基础设施和中继设备就可以完成远距离的通信,因此短波通信系统在通信行业的发展过程中占据重要的地位。我国通信行业应当重视短波通信系统的发展并科学的应用其关键的技术手段来推动行业水平的进一步提升。 1 国内短波通信现状 短波通信可广泛用于军事和民用通信。在军事领域,远程通信主要分为两类:卫星通信和短波通信。然而,如果遇到特别危机的情况,卫星系统可能无法稳定的运行,那么这就需要发挥短波通信的作用,相比之下短波通信具有较强的灵活性以及抗扰动性,能够在复杂的环境下稳定运行。正是因为短波通信具有这样的特性才使得其在军事领域的通信中得到广泛的应用。我国国土面积大,地形较为复杂,常出现自然灾害,因此对于一些复杂的环境来说传统的通信方式无法稳定有效的运行。短波通信具有较强的自适应能力,且耗费较低,因此,在民用通信中也经常会运用到短波通信系统。我国在使用短波通信的过程中主要是应用点传递的方式进行通信,这主要是因为点传递式的通信能够在危急的情况以及复杂的现场环境下有效地实现通信。另外,例如在抢险和抗震救灾的工作中就可以直接利用点传递式短波通信将地震灾区的情况传递到地震灾后的指挥中心。此外,由于点传递式短波通信的传播速度较慢所以无法在紧急的情况下得到应用[1]。 2 短波通信系统关键技术的分析 ①协议体系结构。对于短波组网技术来说,其核心的内容就是能够兼容各种短波电台组网的短波协议栈结构,且对于传输体制来说也有重要的作用。提出协议栈结构以此来制定短波通

短波天线的选型与安装要求-20110215A

短波天线的选型与安装要求 (技术初稿,设计要求为主,方案为副) 一、短波天线简介 天线在通信链路中起能量转换作用(能量转换器)。发射天线是将高频电能转换成为电磁波的装置;接收天线则是将电磁波转换成高频电能的装置,因而天线在无线电通信中占有极其重要的地位。天线质量如何,对保证通信质量的好坏起着重要的作用。 1.1、短波天线分类 短波天线分地波天线和天波天线两大类,地波天线包括鞭状天线、倒L形天线、T形天线等。这类天线发射出的电磁波是全方向的,并且主要以地波的形式向四周传播,故称全向地波天线,常用于近距离通信。典型地波天线和波瓣分布如图1和图2所示。地波天线的效率主要看天线的高度和地网的质量。天线越高、地网质量越好,发射效率越高,当天线高度达到1/2 波长时,发射效率最高。 图1、典型地波(T形)天线结构示意图 图2、典型地波天线垂直波瓣分布图 天波天线主要以天波形式发射电磁波,分为定向天线和全向天线两类。典型的定向天波天线有:双极天线、双极笼形天线、对数周期天线、菱形天线等,它们以一个方向或两个相反方向发射电磁波,用天线的架设高度来控制发射仰角,其典型波瓣分布如图3、图4和图5所示。典型的全向天波天线有:角笼形天线、倒V形天线等。它们是以全方向发射电磁波,用天线的高度或斜度来控制发射仰角。

图3、典型天波天线(双极天线)结构示意图 图4、典型天波天线水平波瓣分布图 图5、典型天波天线垂直波瓣分布图天波天线简单的规律为:天线水平振子(一臂的)长度达到1/2波长时,水平波瓣主方向的效率最高;天线高度越高,发射仰角越低,通信距离越远;反之,天线高度越低,发射仰角越高,通信距离越近;天线高度与波长之比(H/λ)达到二分之一时,垂直波瓣主方向的效率最高。1.2、衡量天线性能因素 天线是无线通信系统最基本部件,决定了通信系统的特性。不同的天线有不同的辐射类型、极性、增益以及阻抗。 A.辐射类型:决定了辐射能量的分配,是天线所有特性中最重要的因素,它包括全向型和方向型。 B.极性:极性定义了天线最大辐射方向 电气矢量的方向。垂直或单极性天线(鞭天线)具有垂直极性,水平天线具有水平极性。 C.增益:天线的增益是天线的基本属性,可以衡量天线的优劣。增益是指定方向上的最大辐射强度与天线最大辐射强度的比值,通常使用半波双极天线作为参考天线,其它类型天线最大方向上的辐射强度可以与参考天线进行比较,得出天线增益。一般高增益天线的带宽较窄。

短波通信原理

短波通信原理 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现,短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视,不仅没有被淘太,还在快速发展。其原因主要有三: 一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段,一但发生战争或灾害,各种通信网络都可能受到破坏,卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式,其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比; 二、在山区、戈壁、海洋等地区,超短波覆盖不到,主要依靠短波; 三、与卫星通信相比,短波通信不用支付话费,运行成本低。 近年来,短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网,使之更加先进和有效,满足新时代各项工作的需要,无疑是非常有意义的。 这里简要介绍短波通信的一般概念,优化短波通信的经验,以及一些热门的新技术。1、短波通信的一般原理 1.1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。 无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性,又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段,其中:超长波的波长为100,000米~10,000米,频率3~30千赫;长波的波长为10,000米~1,000米,频率30~300千赫;中波的波长为1,000米~100米,频率300千赫~1.6兆赫;短波的波长为100米~10米,频率为1.6~30兆赫;超短波的波长为10米~1毫米,频率为30~300,000兆赫(注:波长在1米以下的超短波又称为微波)。频率与波长的关系为:频率=光速/波长。 电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中,由于反射、折射、散射及绕射,其传播方向经历各种变化,由于扩散和媒介质的吸收,其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强,必须掌握电波传播的途径、特点和规律,才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有: 地波(地表面波)传播 沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波,简称地波。地波的传播途径如图1.1 所示。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中,由于能量逐渐被大地吸收,很快减弱(波长越短,减弱越快),因而传播距离不远。但地波不受气候影响,可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号,都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。直射波传播 直射波又称为空间波,是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中,它的强度衰减较慢,超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信,其接收点的场强由两路组成:一路由发射天线直达接收天线,另一路由地面反射后到达接收天线,如果天线高度和方向架设不当,容易造成相互干扰(例如电视的重影)。 限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物,因此超短波和微波天线要求尽量高架。 天波传播 天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线电波。电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用,因此天波传播主要用于短波远距离通信。

短波通信的发展历程

短波通信的特点 短波按照国际无线电咨询委员会(CCIR,现在的ITU-R),的划分是指波长在l00m~l0m,频率为3MHz~30MHz的电磁波。利用短波进行的无线电通信称为短波通信,又称高频(HF)通信。实际上,为了充分利用短波近距离通信的优点,短波通信实际使用的频率范围为1.5MHz~30MHz。 短波通信的发展历程 自从1921年发生在意大利罗马的一次意外事故,短波被发现可实现远距离通信以来,短波通信迅速发展,成为了世界各国中、远程通信的主要手段,被广泛地用于政府、军事、外交、气象、商业等部门,用以传送电报、电话、传真、低速数据和图像、语音广播等信息。在卫星通信出现以前,短波在国际通信、防汛救灾、海难救援以及军事通信等方面发挥了独特的重要作用。 短波通信可以利用地波传播,但主要是利用天波传播。地波传播的衰耗随工作频率的升高而递增,在同样的地面条件下,频率越高,衰耗越大。利用地波只适用于近距离通信,其工作频率一般选在5MHz以下。地波传播受天气影响小,比较稳定,信道参数基本不随时间变化,故地波传播信道可视为恒参信道。天波是无线电波经电离层反射回地面的部分,倾斜投射的电磁波经电离层反射后,可以传到几千千米外的地面。天波的传播损耗比地波小得多,经地面与电离层之间多次反射(多跳传播)之后,可

以达到极远的地方,因此,利用天波可以进行环球通信。天波传播因受电离层变化和多径传播的严重影响极不稳定,其信道参数随时间而急剧变化,因此称为变参信道。天波不仅可以用于远距离通信,而且还可以用于近距离通信。在地形复杂,短波地波或视距微波受阻挡而无法到达的地区,利用高仰角投射的天波可以实现通信。 与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比,短波通信也有着许多显著的优点: 1)短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信,因而建设和维护费用低,建设周期短; 2)设备简单,可以根据使用要求固定设置,进行定点固定通信。也可以背负或装入车辆、舰船、飞行器中进行移动通信; 3)电路调度容易,临时组网方便、迅速,具有很大的使用灵活性; 4)对自然灾害或战争的抗毁能力强。通信设备体积小,容易隐蔽,便于改变工作频率以躲避敌人干扰和窃听,破坏后容易恢复。 这些是短波通信被长期保留,至今仍然被广泛使用的主要原因。短波通信也存在着一些明显的缺点: 1)可供使用的频段窄,通信容量小。按照国际规定,每个短波电台占用3.7kHz的频率宽度,而整个短波频段可利用的频率范围只有28.5MHz。为了避免相互间的干扰,全球只能容纳

短波通信概述

短波通信概述 短波通信是无线电通信的一种。波长在50米~10米之间,频率围6兆赫~30兆赫。发射电波要经电离层的反射才能到达接收设备,通信距离较远,是远程通信的主要手段。由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响,所以短波通信的稳定性较差,噪声较大。目前,它广泛应用于电报、、低速传真通信和广播等方面。 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现,短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视,不仅没有被淘太,还在快速发展。其原因主要有三:一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段,一旦发生战争或灾害,各种通信网络都可能受到破坏,卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式,其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比; 二、在山区、戈壁、海洋等地区,超短波覆盖不到,主要依靠短波; 三、与卫星通信相比,短波通信不用支付话费,运行成本低。 近年来,短波通信技术在世界围获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网,使之更加先进和有效,满足新时代各项工作的需要,无疑是非常有意义的。 一、短波通信的一般原理 1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。无

线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性,又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段,其中:超长波的波长为100,000米~10,000米,频率3~30千赫;长波的波长为10,000米~1,000米,频率30~300千赫;中波的波长为1,000米~100米,频率300千赫~1.6兆赫;短波的波长为100米~10 米,频率为1.6~30兆赫;超短波的波长为10米~1毫米,频率为30~300,000兆赫(注:波长在1米以下的超短波又称为微波)。频率与波长的关系为:频率=光速/波长。 电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中,由于反射、折射、散射及绕射,其传播方向经历各种变化,由于扩散和媒介质的吸收,其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强,必须掌握电波传播的途径、特点和规律,才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有: (1)地波(地表面波)传播 沿与空气的分界面传播的电波叫地表面波,简称地波。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中,由于能量逐渐被吸收,很快减弱(波长越短,减弱越快),因而传播距离不远。但地波不受气候影响,可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号,都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。 (2)直射波传播 直射波又称为空间波,是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距围。在传播过程中,它的强度衰减较慢,超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信,其接收点的场强由两路组成:一路由发射天线直达

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