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淺談短波通信及其在民航中的應(yīng)用
（作者未知） 2010/6/3
論文關(guān)鍵詞: 短波通信;民航;短波地面站;數(shù)據(jù)鏈
論文摘要: 短波通信由于其天波傳播特性,在通信領(lǐng)域具有其它通信手段無(wú)法替代的地位,特別是在民用航空地空通信中,短波通信對(duì)于航線(xiàn)覆蓋與極地飛行,起著重要的保障作用。文章介紹了短波的傳播方式與通信特點(diǎn),并就短波通信在民用航空中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。
應(yīng)用短波按照國(guó)際無(wú)線(xiàn)電咨詢(xún)委員會(huì)(CCIR)的劃分是指波長(zhǎng)在10m～100m,頻率為3MHz～30MHz的電磁波。短波通信又稱(chēng)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),其實(shí)際使用的頻率范圍為1.5MHz～30MHz。由于短波通信的固有特點(diǎn),長(zhǎng)期以來(lái),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(yīng)用于外交、氣象、郵電、交通等各個(gè)部門(mén),用以傳送圖像、數(shù)據(jù)、語(yǔ)言、文字等信息。同時(shí),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(wú)線(xiàn)通信的基礎(chǔ),盡管目前無(wú)線(xiàn)通信新技術(shù)不斷涌現(xiàn),短波通信有逐漸退出通信領(lǐng)域的趨勢(shì),但是自身所擁有的優(yōu)勢(shì)和長(zhǎng)處并不能被完全取代,在國(guó)際通信、防汛救災(zāi)、海難救援及軍事等領(lǐng)域依然發(fā)揮著重要作用。
1. 短波的傳播方式
民航通信中使用到的短波實(shí)質(zhì)為無(wú)線(xiàn)電波,主要用于地面與飛機(jī)間的通信,其通信傳播方式主要有以下三種:
1.1地面波。 地面波是沿著地球表面?zhèn)鞑サ牟?它沿著半導(dǎo)電性質(zhì)和起伏不平的地表面進(jìn)行傳播,一方面使電波的場(chǎng)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(xiàn)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(jìn)行。
1.2天波。 天波是經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳播,短波信號(hào)由天線(xiàn)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(dá)到上萬(wàn)公里,且不受地面障礙物阻擋。在天波傳播的過(guò)程中,路徑衰耗、大氣噪聲、時(shí)間延遲、電離層衰落、多徑效應(yīng)等因素,都會(huì)造成信號(hào)的畸變與弱化,影響短波通信的效果。
1.3直接波。 直接波是從發(fā)射天線(xiàn)到接收天線(xiàn)之間,不經(jīng)過(guò)任何發(fā)射,直接到達(dá),電波就象一束光一樣,所以有人稱(chēng)它為視線(xiàn)傳播。由于民航中,飛機(jī)大多數(shù)時(shí)間都是在飛行,所以有些時(shí)候地、空之間的短波通信,實(shí)際上是可以靠直接波完成的。
2.短波通信的特點(diǎn)
與衛(wèi)星通信、地面短波等通信手段相比,無(wú)線(xiàn)電短波通信有許多顯著的優(yōu)點(diǎn):(1)短波通信無(wú)需建立中繼站即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信,(2)短波通信元器件要求低、技術(shù)成熟、制造簡(jiǎn)單、設(shè)備體積小、價(jià)格便宜,建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用低;(3)設(shè)備簡(jiǎn)單,目標(biāo)小、架設(shè)容易、機(jī)動(dòng)性強(qiáng),即使遭到損壞也容易修理,由于其造價(jià)相對(duì)較低,可以大量裝備,因而系統(tǒng)頑存性強(qiáng)。(4)電路調(diào)度容易,靈活性強(qiáng),可以使用固定設(shè)置,進(jìn)行定點(diǎn)固定通信,也可背負(fù)或裝入車(chē)輛,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)中的通信。這些優(yōu)點(diǎn)是短波通信被長(zhǎng)期保留、至今仍被廣泛應(yīng)用的主要原因。同時(shí),短波通信也存在著一些明顯的缺點(diǎn):(1) 信道擁擠、頻帶窄;(2)短波的天波信道是變參信道,故信號(hào)傳輸不穩(wěn)定;(3)大氣和工業(yè)無(wú)線(xiàn)電噪聲干擾嚴(yán)重;(4)天線(xiàn)匹配困難。
3.短波通信在民航中的應(yīng)用
短波通信系統(tǒng)的主要用途是使飛機(jī)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(yǔ)音和信號(hào)聯(lián)系,當(dāng)然這個(gè)系統(tǒng)也提供了飛機(jī)內(nèi)部人員之間和與旅客的聯(lián)絡(luò)服務(wù)。
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(jī)、短波單邊帶收信機(jī)、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(wú)線(xiàn)電話(huà)工作方式。短波單邊帶發(fā)、收信機(jī)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(jī)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:短波機(jī)房設(shè)備、天線(xiàn)和饋線(xiàn)以及操作臺(tái)設(shè)備。短波機(jī)房設(shè)備作為大功率發(fā)射設(shè)備,通常設(shè)置在遠(yuǎn)端,以減少對(duì)其他電子設(shè)備的干擾以及對(duì)操作員健康的影響。操作臺(tái)設(shè)備設(shè)置在操作終端附近,便于操作與管理。
3.2.1短波機(jī)房設(shè)備。 短波機(jī)房設(shè)備的主要設(shè)備包括短波通信電臺(tái)、功放、預(yù)后選器、交流穩(wěn)壓電源、光端機(jī)及一整套控制電纜,主要功能是傳送選呼信號(hào)和語(yǔ)音信號(hào)。短波電臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的核心設(shè)備,地面與航空器上均有配備,用于收發(fā)信號(hào),包括選呼信號(hào)和音頻信號(hào)。電臺(tái)的性能直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能,電臺(tái)選型依據(jù)主要有兩點(diǎn):符合用戶(hù)需求并且與飛機(jī)上電臺(tái)匹配。預(yù)后選器是為了提高系統(tǒng)的抗干擾（未完，下一頁(yè)）
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