短波通信是无线电通信的一种,波长在50?10米之间,频率范围6兆?30兆赫。短波通信发射的电波要经过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、电话、低速传真通信和广播等方面。
当前,尽管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,不仅没有被淘汰,还在快速发展。
这是主要因为:
(1)短波是唯一不受网络枢纽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,它的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。
短波在通信过程中,电离层起着主要作用。
电离层是指从距地面大约60~2000千米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60~90千米,白天可反射2~9兆赫兹的频率。E层高度85~150千米,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150~200千米,只在日间起作用,F2层高度大于200千米,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。
电离层最高可反射40兆赫的频率,最低可反射1.5兆赫的频率。根据这一特性,短波工作频段被确定为1.6兆~30兆赫。
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,它的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1000千米左右;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十千米。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(几百至上万千米),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、电离层衰减等因素,都会造成信号的弱化和畸变,影响短波通信的效果。