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短波无盲区通信小知识

 BH4AYP 2016-03-16

短波天线通信时,传播方式为天波和地波


天波衰减小,但不稳定,地波传播稳定,但衰减很快。


鞭状天线通信时,地波最远可传播20-30公里,地波的距离与发射机的功率,地表特性相关,功率越大,地表越湿润,地波距离越远,典型数据:100W发射时,北方干燥地区约为10公里,南方约20公里。地波传播虽近,但介质稳定,通信相对稳定不会与时间相关。


天波的传路径,由电磁波经电离层反射,再折回地面。鞭天线发射时,能满足最低通信场强的天波从电离层第一次反射落地的最短距离(跳距)约为100公里。从鞭天线的方向图可以看出,鞭天线辐射的功率主要集中在低仰角上。天线第一跳返回到地面的天波跳距比较远,大于地波远极限。地波远极限与天波跳距之间(20至100公里)的距离内,天波和地波都达不到成为通信盲区。冬、春季这种现象非常严重。


短波鞭天线使用最广、最久、影响最大,所以短波通信盲区被认为是短波的产物,这其实是一种错觉。从原理,短波的盲区是短波鞭天线(或是所有低仰角辐射天线)的产物,因此短波的通信盲区并不是无法改善或消除的。


实质上,短波通信的盲区是地波传播远极限和天波跳距之间的区域,因此消除盲区的有两种途径。


一,增加地波的传播距离。地波的传播距离与天线的物理环境,工作波长,辐射功率及其效率有密切关系;


二,缩短天波反射的落地距离。抬高天线对电离层的入射仰角,入射仰角越高落地距离越短,如果入射仰角是垂直的(90°),天波落地的距离可以为0,理论上就不存在盲区。现在常用的短波电台一般是为100W,约50dBm,接收机的灵敏度约为-110dBm。如果增加功率,电磁兼容,电源,散热等代价相对较高。短波频段总共不到30MHz,全世界都在共用,大功率的军用和民用共用,非常拥挤。-110dBm的灵敏度已经接近噪声极限。相对而言,通过增加地波的传播距离达到改善或消除盲区的目的难度较大,成本较高,技术上也相对较难;而提高天线的仰角,技术上更容易得以实现,成本也比较低。 


一般意义上,短波无盲区天线是指近乎垂直入射的天线(Near Virtical IncidenceSkywave,简称NVIS天线),这种短波天线的辐射能量集中在高仰角区域,从而缩短天波跳距。NVIS天线的仰角较大,使得其跳距小于地波传播极限距离,消除了短波通信的盲区,如果仰角为90度时,天波的跳距为0,理论上可以彻底消除盲区的可能性。这是鞭状天线或普通环状天线无法达到的,其根本原因在于它们中低仰角辐射为主,弱高仰角辐射的方向特性。


为什么要解决无盲区通信?

先不要去理会军事用途,我们谈的是应急通信。

前几年大大小小的灾害都已验证公共通信网络的致命弱点,2012年7月20日江苏高邮宝应发生4.9级地震,虽未造成重大损失,但是当地手机网络也出现了暂时的阻塞情况。20日晚9点54分,震源宝应的王先生致电,“手机信号好不容易恢复了,此前一直打不通。”

当某地灾害发生时,首先是要将真实的信息第一时间发送到有关决策部门,所谓远水解不了近渴,第一时间搬来救兵才是王道。


常见的NVIS天线

  1. 低架设双极天线



2.半环车载天线



3.三线天线



4.宽带软天线



5.斜置鞭装宽带天线



总之NVIS天线的共同特点:提高发射仰角


说白了,提倡让广大的HAM参与到应急通信自我训练和各种社会公益活动中去的目的并不是盼着有朝一日能发生一场大的灾害,我们一定能干什么,而是在日常建立一种常态化的应急通信机制,提高居安思危的意识,真的灾害来临哪怕发挥百分之一的作用也是对社会对国家巨大的贡献。


还记得很多好莱坞大片的场景吗?人类最终陷入绝境,最后想到的是业余电台,是不是?HAM们!你懂的!











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