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應用短波按照國際無線電咨詢委員會(CCIR)的劃分是指波長在10m～100m,頻率為3MHz～30MHz的電磁波。短波通信又稱高頻(HF)通信,實際上,為了充分利用短波近距離通信的優(yōu)點,其實際使用的頻率范圍為1.5MHz～30MHz。由于短波通信的固有特征,長期以來,短波通信始終是軍事指揮的重要手段之一,一直被廣泛地應用于外交、氣象、郵電、交通等各個部門,用以傳送圖像、數(shù)據(jù)、語言、文字等信息。同時,它也是海上航行和高空飛行的必備通信方式。短波通信是無線通信的基礎(chǔ),盡管目前無線通信新技術(shù)不斷涌現(xiàn),短波通信有逐漸退出通信領(lǐng)域的趨向,但是自身所擁有的優(yōu)勢和優(yōu)點并不能被完全取代,在國際通信、防汛救災、海難救援及軍事等領(lǐng)域依然發(fā)揮著重要功能。

1.短波的傳播方式

民航通信中使用到的短波實質(zhì)為無線電波,主要用于地面和飛機間的通信,其通信傳播方式主要有以下三種摘要:

1.1地面波。地面波是沿著地球表面?zhèn)鞑サ牟?它沿著半導電性質(zhì)和起伏不平的地表面進行傳播,一方面使電波的場結(jié)構(gòu)不同于自由空間傳播的情況而發(fā)生變化并引起電波吸收,另一方面使電波不像在均勻媒質(zhì)中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播,而是由于地球表面呈現(xiàn)球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進行。

1.2天波。天波是經(jīng)過地面上空40~800公里高度含有大量自由電子離子的電離層的反射或折射后返回地面的電波傳輸方式。天波是短波的主要傳播途徑,可實現(xiàn)長距離的傳播,短波信號由天線發(fā)出后,經(jīng)電離層的多次反射,傳播距離可以由幾百公里達到上萬公里,且不受地面障礙物阻擋。在天波傳播的過程中,路徑衰耗、大氣噪聲、時間延遲、電離層衰落、多徑效應等因素,都會造成信號的畸變和弱化,影響短波通信的效果。

1.3直接波。直接波是從發(fā)射天線到接收天線之間,不經(jīng)過任何發(fā)射,直接到達,電波就象一束光一樣,所以有人稱它為視線傳播。由于民航中,飛機大多數(shù)時間都是在飛行,所以有些時候地、空之間的短波通信,實際上是可以靠直接波完成的。

2.短波通信的特征

和衛(wèi)星通信、地面短波等通信手段相比,無線電短波通信有許多顯著的優(yōu)點摘要:(1)短波通信無需建立中繼站即可實現(xiàn)遠距離通信,(2)短波通信元器件要求低、技術(shù)成熟、制造簡單、設(shè)備體積小、價格便宜,建設(shè)和維護費用低;(3)設(shè)備簡單,目標小、架設(shè)輕易、機動性強,即使遭到損壞也輕易修理,由于其造價相對較低,可以大量裝備,因而系統(tǒng)頑存性強。(4)電路調(diào)度輕易,靈活性強,可以使用固定設(shè)置,進行定點固定通信,也可背負或裝入車輛,實現(xiàn)移動中的通信。這些優(yōu)點是短波通信被長期保留、至今仍被廣泛應用的主要原因。同時,短波通信也存在著一些明顯的缺點摘要:(1)信道擁擠、頻帶窄;(2)短波的天波信道是變參信道,故信號傳輸不穩(wěn)定;(3)大氣和工業(yè)無線電噪聲干擾嚴重;(4)天線匹配困難。

3.短波通信在民航中的應用

短波通信系統(tǒng)的主要用途是使飛機在飛行的各階段中和地面的航行管制人員、簽派、維修等相關(guān)人員保持雙向的語音和信號聯(lián)系,當然這個系統(tǒng)也提供了飛機內(nèi)部人員之間和和旅客的聯(lián)絡(luò)服務。

3.1民航短波通信基本設(shè)備

民航短波地空通信設(shè)備由短波單邊帶發(fā)信機、短波單邊帶收信機、遙控器及地空選擇呼叫器組成,設(shè)備一律使用單邊帶抑制載波、模擬單信道無線電話工作方式。短波單邊帶發(fā)、收信機均采用全固態(tài)電路及頻率合成技術(shù),頻率范圍為2.8～22MHz,發(fā)信機功率不大于6KW。

3.2民航短波通信地面站

民航短波通信地面站系統(tǒng)由三部分組成摘要:短波機房設(shè)備、天線和饋線以及操作臺設(shè)備。短波機房設(shè)備作為大功率發(fā)射設(shè)備,通常設(shè)置在遠端,以減少對其他電子設(shè)備的干擾以及對操作員健康的影響。操作臺設(shè)備設(shè)置在操作終端四周,便于操作和管理。

3.2.1短波機房設(shè)備。短波機房設(shè)備的主要設(shè)備包括短波通信電臺、功放、預后選器、交流穩(wěn)壓電源、光端機及一整套控制電纜,主要功能是傳送選呼信號和語音信號。短波電臺是整個系統(tǒng)的核心設(shè)備,地面和航空器上均有配備,用于收發(fā)信號,包括選呼信號和音頻信號。電臺的性能直接決定了整個系統(tǒng)的性能,電臺選型依據(jù)主要有兩點摘要:符合用戶需求并且和飛機上電臺匹配。預后選器是為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力而選擇的設(shè)備。光端機是地面站系統(tǒng)中實現(xiàn)遠程控制的接口設(shè)備,起著連接短波機柜和操作臺的功能。

3.2.2操作臺設(shè)備。操作臺設(shè)備由操作終端及監(jiān)控軟件、選呼器、選呼控制器和光端機組成。操作員的所有操作都在監(jiān)控軟件上進行。監(jiān)控軟件實現(xiàn)對選呼器和短波電臺的遠程遙控,控制選呼器產(chǎn)生選呼代碼,呼叫對應的飛機,控制電臺的調(diào)制方式轉(zhuǎn)換和音頻信號收發(fā),同時監(jiān)測電臺的工作狀態(tài)。選呼器的功能是通過發(fā)射4個單音信號選擇通知某個飛機。選呼器提供了一個7針的音頻接口,包括一對平衡的選呼音頻輸出口、一個PTT輸出口和一個地線,其余3個口經(jīng)改造用于同選呼控制器通信。選呼控制器作為選呼器、電臺和控制終端的中間設(shè)備,是實現(xiàn)系統(tǒng)自動化的關(guān)鍵,其基本功能是實現(xiàn)對電臺、選呼器、控制終端、音頻設(shè)備的信號轉(zhuǎn)接、電平匹配、遠程控制和狀態(tài)感知,并自動轉(zhuǎn)換調(diào)制方式。

3.2.3天線。天線的選擇具體根據(jù)用途來確定摘要:近距離固定通信摘要:選擇地波天線或天波高仰角天線。點對點通信或方向性通信摘要:選擇天波方向性天線等。組網(wǎng)通信或全向通信摘要:選擇天波全向天線。車載通信或個人通信摘要:選擇小型鞭狀天線。

3.3短波地空通信數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)在民用航空領(lǐng)域,由于我國地理復雜、疆域遼闊、超短波網(wǎng)絡(luò)尚不能實現(xiàn)完全覆蓋,短波依然是地空通信的主要手段。短波地空通信數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)作為民航數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的子系統(tǒng),在當前興起的極地飛行中,有效解決了飛行盲區(qū)新問題,對飛行平安起著非常重要的保障功能。短波地空通信數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)用于航空器飛行中保持和基地和遠方航站的聯(lián)絡(luò)。其系統(tǒng)構(gòu)造由短波/超短波通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信站、地空數(shù)據(jù)網(wǎng)及機載通信系統(tǒng)組成,短波地空通信數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)通過短波、超短波和衛(wèi)星實現(xiàn)了近、中、遠程地空實時話音和數(shù)據(jù)通信。

4.結(jié)束語

近年來,隨著微型計算機、移動通信和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展,短波通信技術(shù)有了新的突破性進展,出現(xiàn)了實時選頻、自適應、跳頻、差錯控制、多載波正交頻分復用(OFDM)調(diào)制及軟件無線電等新技術(shù),使短波通信很好地彌補了它的缺點,還使短波通信的設(shè)備更加小型化、更加靈活方便,進一步發(fā)揮了短波通信設(shè)備簡單、造價低廉、機動靈活等固有的優(yōu)點。短波通信必將在應急通信、抗災通信、非凡是在軍事通信中發(fā)揮更重要、更廣泛的功能。因此。短波通信作為民航內(nèi)部通信的重要手段,必將在今后較長時間內(nèi)得到保持和發(fā)展。