短波通信為何經(jīng)久不衰？

　 ? ?短波按照國(guó)際無線電咨詢委員會(huì)（CCIR，現(xiàn)在的ITU-R）的劃分是指波長(zhǎng)在l00m~l0m，頻率為3MHz~30MHz的電磁波。利用短波進(jìn)行的無線電通信稱為短波通信，又稱高頻（HF）通信。實(shí)際上，為了充分利用短波近距離通信的優(yōu)點(diǎn)，短波通信實(shí)際使用的頻率范圍為1.5MHz~30MHz。

　　自從1921年發(fā)生在意大利羅馬的一次意外事故，短波被發(fā)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信以來，短波通信迅速發(fā)展，成為了世界各國(guó)中、遠(yuǎn)程通信的主要手段，被廣泛地用于政府、軍事、外交、氣象、商業(yè)等部門，用以傳送電報(bào)、電話、傳真、低速數(shù)據(jù)和圖像、語音廣播等信息。在衛(wèi)星通信出現(xiàn)以前，短波在國(guó)際通信、防汛救災(zāi)、海難救援以及軍事通信等方面發(fā)揮了獨(dú)特的重要作用。

　　短波通信可以利用地波傳播，但主要是利用天波傳播。

　　地波傳播的衰耗隨工作頻率的升高而遞增，在同樣的地面條件下，頻率越高，衰耗越大。利用地波只適用于近距離通信，其工作頻率一般選在5MHz以下。地波傳播受天氣影響小，比較穩(wěn)定，信道參數(shù)基本不隨時(shí)間變化，故地波傳播信道可視為恒參信道。

　　天波是無線電波經(jīng)電離層反射回地面的部分，傾斜投射的電磁波經(jīng)電離層反射后，可以傳到幾千千米外的地面。天波的傳播損耗比地波小得多，經(jīng)地面與電離層之間多次反射（多跳傳播）之后，可以達(dá)到極遠(yuǎn)的地方，因此，利用天波可以進(jìn)行環(huán)球通信。天波傳播因受電離層變化和多徑傳播的嚴(yán)重影響極不穩(wěn)定，其信道參數(shù)隨時(shí)間而急劇變化，因此稱為變參信道。天波不僅可以用于遠(yuǎn)距離通信，而且還可以用于近距離通信。

　　在地形復(fù)雜，短波地波或視距微波受阻擋而無法到達(dá)的地區(qū)，利用高仰角投射的天波可以實(shí)現(xiàn)通信。與衛(wèi)星通信、地面微波、同軸電纜、光纜等通信手段相比，短波通信也有著許多顯著的優(yōu)點(diǎn)：

　　1）短波通信不需要建立中繼站即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，因而建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用低，建設(shè)周期短;

　　2）設(shè)備簡(jiǎn)單，可以根據(jù)使用要求固定設(shè)置，進(jìn)行定點(diǎn)固定通信。也可以背負(fù)或裝入車輛、艦船、飛行器中進(jìn)行移動(dòng)通信;

　　3）電路調(diào)度容易，臨時(shí)組網(wǎng)方便、迅速，具有很大的使用靈活性;

　　4）對(duì)自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭(zhēng)的抗毀能力強(qiáng)。通信設(shè)備體積小，容易隱蔽，便于改變工作頻率以躲避敵人干擾和竊聽，破壞后容易恢復(fù)。

　　這些是短波通信被長(zhǎng)期保留，至今仍然被廣泛使用的主要原因。短波通信也存在著一些明顯的缺點(diǎn)：

　　1）可供使用的頻段窄，通信容量小。按照國(guó)際規(guī)定，每個(gè)短波電臺(tái)占用3.7kHz的頻率寬度，而整個(gè)短波頻段可利用的頻率范圍只有28.5MHz。為了避免相互間的干擾，全球只能容納7700多個(gè)可通信道，通信空間十分擁擠。并且3kHz通信頻帶寬度，在很大程度上限制了通信的容量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省?/p>

　　2）短波的天波信道是變參信道，信號(hào)傳輸穩(wěn)定性差。短波無線電通信主要是依賴電離層進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸?shù)?，電離層作為信號(hào)反射媒質(zhì)的弱點(diǎn)是參量的可變性很大。它的特點(diǎn)是路徑損耗、延時(shí)散步、噪聲和干擾，都隨晝夜、頻率、地點(diǎn)而不斷變化著。

　　一方面電離層的變化使信號(hào)產(chǎn)生衰落，衰落的幅度和頻次不斷變化；

　　另一方面天波信道存在著嚴(yán)重的多徑效應(yīng)，造成頻率選擇性衰落和多徑延時(shí)。選擇性衰落使信號(hào)失真，多徑延時(shí)使接收信號(hào)在時(shí)間上擴(kuò)散，成為短波鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕拗啤?/p>

　　3）大氣和工業(yè)無線電噪聲干擾嚴(yán)重。隨著工業(yè)電器化的發(fā)展，短波頻段工業(yè)電器輻射的無線電噪聲干擾平均強(qiáng)度很高，加上大氣無線電噪聲和無線電臺(tái)間干擾，在過去，幾瓦、十幾瓦發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)距離短波無線電通信，而在今天，10倍、幾十倍于這樣的功率也不一定能夠保證可靠的通信。大氣和工業(yè)無線電噪聲主要集中在無線電頻譜的低端，隨著頻率的升高，強(qiáng)度逐漸降低。雖然，在短波頻段這類噪聲干擾比中長(zhǎng)波段低，但強(qiáng)度仍很高，影響著短波通信的可靠性，尤其是脈沖型突發(fā)噪聲，經(jīng)常會(huì)使數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)突發(fā)錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。

　　這些問題的存在，不僅限制了短波通信的發(fā)展，而且也不能很好地適應(yīng)人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)數(shù)據(jù)通信，特別是對(duì)高速數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求。當(dāng)20世紀(jì)60年代衛(wèi)星通信興起時(shí)，由于衛(wèi)星通信與短波通信相比具有信道穩(wěn)定、可靠性高、通信質(zhì)量好、通信容量大等優(yōu)點(diǎn)，短波通信受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。許多原屬短波通信的一些重要業(yè)務(wù)，被衛(wèi)星通信所取代;對(duì)短波通信的投入急劇減少，短波通信的地位大為降低。至70年代后期，有人甚至懷疑短波通信存在的價(jià)值。

　　然而，實(shí)踐證明衛(wèi)星通信的初建費(fèi)用高，靈活性有限。曾被設(shè)想為可能取代短波通信的衛(wèi)星通信，并不能滿足所有情況下的用戶需要。事實(shí)上也不是所有用戶都需要寬帶線路。

　　此外，在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，衛(wèi)星通信容易遭受敵方攻擊，信道不易抵御敵方的電磁干擾。與此相比，短波通信不僅成本低廉，容易實(shí)現(xiàn)，更重要的是具有天然的不易被“摧毀”的“中繼系統(tǒng)”--電離層。衛(wèi)星中繼系統(tǒng)可能發(fā)生故障或被摧毀，而電離層這個(gè)中繼系統(tǒng)，除非高空原子彈爆炸才可能使它中斷，何況高空原子彈爆炸也僅僅是有限的電離層區(qū)域內(nèi)短時(shí)間影響電離密度。

　　1980年2月，美國(guó)國(guó)防部核武器局（DefenseNuclearAgency）在一份報(bào)告中提出：“一個(gè)國(guó)家，在遭受原子襲擊后，恢復(fù)通信聯(lián)絡(luò)最有希望的解決辦法是采用價(jià)格不高，能夠自動(dòng)尋找信道的高頻通信系統(tǒng)”。

　　事實(shí)上，從20世紀(jì)70年代末，80年代初開始，短波通信又重新受到重視。許多國(guó)家加速了對(duì)短波通信技術(shù)的研究與開發(fā)，陸續(xù)推出了一些性能優(yōu)良的新型設(shè)備和系統(tǒng)。美軍在1979年修改的綜合戰(zhàn)術(shù)通信計(jì)劃中，又突出了短波通信的地位，把它列為第一線指揮控制通信手段之一;80年代初開始，美軍實(shí)施了遍及三軍的一系列短波通信改進(jìn)計(jì)劃;在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美、法等國(guó)軍隊(duì)大量運(yùn)用短波通信，取得了突出的效果。近年來，其他一些國(guó)家的軍隊(duì)，也把短波通信列為重要的通信手段之一。

　　此外，在民用通信的某些領(lǐng)域，短波通信的應(yīng)用也有發(fā)展的趨勢(shì)。特別是近十幾年來，由于多種新技術(shù)的應(yīng)用，短波通信技術(shù)及裝備取得了很大進(jìn)展，短波通信原有的缺點(diǎn)，已有不少得到了克服，短波通信鏈路的質(zhì)量大大提高，無論是電話傳輸還是數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量可以與衛(wèi)星通信相比，短波通信又重新煥發(fā)了青春。