短波广播传输链路分析

摘 要 短波也被称之为高频，属于无线电频谱的一部分，主要是凭借电离层折射来实现远距离通信。由于短波本身具有独特的传播特性，从而使其能够满足中继远距离通信的要求，而传输链路的选择是关键环节之一。基于此点，本文就短波广播传输链路展开研究。

关键词 短波广播；传输；链路

中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）12-0038-02

1 短波广播综述

所谓的短波具体是指载波频率在2.3-26.1MHz频段的广播，英文缩写为SW，传统的短波广播采用的都是调幅制，短波广播是属于无线电频谱的其中一个部分，该广播本身的频率在（3-30）MHz之间，通过电离层的折射来达到远距离通信的目的。SW主要以天波传播为主。短波广播信号经由电离层反射之后，能够传播到几百甚至上千公里之外，这是SW较为显著的特性之一，正是因为这一特性，使其常被用于国际广播。短波系统支持广播、固定、业余、陆地、水上和航空移动应用。虽然短波广播的宽带较低，仅为9 kHz或10 kHz，且其音质也难以与调频立体声相提并论，但是由于短波广播技术较为成熟，拥有全球统一的标准，同时接收工具极易获取、携带方便，在全球各地均能够使用，可实现在车、船中的移动接收，所以短波广播仍然是使用最为广泛的传播技术手段。当前，世界上可接收短波广播的收音机达7亿台。对于世界短波频率使用主要是由国际电联来进行决定。美国之音（VOA）通过研究得出结论：在未来的一段时间内没有任何媒体能够以相同的优势替代短波广播。

2 短波广播的传输链路分析

通常情况下，空气电离的过程中都是在电离层的三个不同层面上进行的，这三个层面主要是以高度来区分的，同时还有一个层面为过渡区，这四个部分共同组成了电离层。

2.1 E层

电离层距离地表高度为90 km-130 km的位置即E层，由于该层的空气密度相对较大，多以电离之后的分子很容易进行重组。当日照达到顶点时，电离的速度为最高，随着日照的减弱，电离速度也会随之下降，电离活动一般会在日落时分终止。E层虽然可以对无线电传输信号进行反射或折射，但有一个前提是无线电波必须具备一定的入射角度。临界频率的折射率一般是最高的，能够完全垂直射出，高于临界频率的其它频率都会穿越E层后直接射入到太空当中。若频率以倾斜角度射入，则会被电离层发射。E层的临界频率会随着时间、季节等条件的变化而变化，并始终在2 MHz-4 MHz这一区间范围内变化，所有不以垂直角度射入的频率都会在E层当中被反射。最高可用频率能够通过临界频率的乘以入射角的正切函数计算出来。在120 km左右的位置上，时常出现一片不正常电离层，其密度远超E层，有时会比E层高出几个数量级，在这种情况下，能够对50 MHz-80 MHz的电波进行反射。为此，当E层中出现此类现象时，电波便很难穿越，从而形成遮蔽，会导致定点通讯中断，据有关资料记载这种情况常出现在太阳黑子较少的年份中。

2.2 F层

该层具体是指距离地表150 km-500 km的位置，其由F1和F2层构成，日间F1层距离地表约为150 km-250 km，F2层则在F1之上，距离地表约为400 km-500 km；夜间F1和F2层会合并成一个距离地表250 km-350 km左右的层次。在短波广播传输方面，F层的重要性要高于E层，这是因为该层的高度决定了其空气密度较小，电离后的分子重组速度非常慢，同时该层所处的位置更高，电波信号经过电离层一次反射可覆盖

4000 km的范围，所以它的临界频率要远远好于E层。

2.3 D层

E层之下为D层，与地表相距50 km-90 km。该层的空气密度大，因阳光在穿越F层和E层时的损耗较多，致使该层的电离活动较少，与F层和E层有着明显区别。这片区域在白天的变化效果较为明显，与太阳高度有着密切关联，夜间的吸收率可达到最低值。D层只能吸收无线电信号，而不能反射它们，在信号频率不同的状况下被吸收的程度也不尽相同。从理论上讲，频率越低越容易被吸收，6MHz频率能够完全被吸收。由于白天D层的频率吸收率较高，因此无法在白天收听到远距离的低频段广播。

2.4 传播链路的特殊性

短波26 MHz频段的特殊性在太阳黑子的周期里面，该频道至少超过了一般的时间不能够通过天波进行传输，在太阳黑子高年会上面，有某些电台能够通过这个频段进行几千公里的传输，这个频段在秋冬季节的传输效果相对较好；21 MHz频段的特殊性在于这个频段在白天的时候作为几千公里的远距离传输有着突出的效果，且该频段在秋冬还有春季时候传输条件最为突出；13 MHz频段会随着太阳黑子数变化而升高，当前多数电台都在使用这个频段。

3 短波广播传输链路优势

由上述内容可知短波广播的链路主要是在E层、F层以及D层这三个层面，而这三个层面所提供的带宽则相对于传统调幅广播要更加广泛，当前使用的调幅广播带宽只有9 kHz或者是10 kHz，这样相对而言较为狭窄的带宽必然使得短波广播在音频质量还有调频立体声方面的音质让人难以满意。短波广播的传输链路决定了它的覆盖面极为广泛，通过上述三个层面的传输，实现了世界各个部位的收音机都能够收到信号的效果，当前世界各国所制造的收音机能够在任何一个地方都得到很好的应用，不得不说这是短波广播传输链路所带来的结果，就算是在火车、轮船等移动交通工具上面时也能够对信号有极为稳定的吸收，由于短波广播传输链路所引导的优势使得短波广播能够在当前全球广播媒体当中占据着无可撼动的地位，在当前全球对短波广播的应用还是极为广泛，有相关研究结果显示短波广播在当前全球相关应用当中依然具备有无可比拟的优势，传输链路的广泛还有稳定使得它能够在未来几十年里面依然不会被其他的广播媒体形式所取代。稳定广泛的短波广播传输链路让其调整和发射有迹可循。

4 对短波广播信号的监测作用

对短波广播信号的全面实时监测，能够更好的对其调节，不会对人们的生活质量产生太大的影响，而如果要对短波广播有准确的监测，离不开其传输链路，需要根据传输链路的调整，通过各种手段来达到监测的效果。

4.1 发射源位置查找

对于短波广播发射源查找方式当前有分析法，这种方法需要通过对广播语言还有传输链路进行分析。首先是对该广播的语言进行分类并查找，于中国分析者来说需要对少数民族语言诸如朝鲜语、客家语还有蒙语等有所认识，通过分辨之后结合该广播短波的传输链路，以及信号和频率表等，能够有准确的了解该短波广播的发射源。

4.2 对广播电台频率的监测

对短波广播频率的检查过程中还能够通过设备进行监测。在使用仪器之前需要对参数进行设置，上述可知短波广播传输链路在一定程度上受到太阳活动的影响，对于门限电平，在半天时候参数设置为0dBuV，到了夜间的时候则将门限电平的参数设置为5dBuV。在对门限电平进行设定的时候还需要结合当时的实际情况，这主要是因为短波广播传输链路除了受阳光影响之外还有许多因素对其会造成改变，广播信号的强度还受到了不同阶段中背景噪声还有内容等影响，只有对其传输链路有更加深入的了解，结合各种情况对仪器参数做最精准的调节，仪器解调方式为AM驻留时间一般在20秒左右，通过这样的设置能够对短波广播在限定性的范围内进行搜索，如果信号超过了门限电平的范围，在对应的频点上会有大约20秒的停留时间，这样做的好处在于能够将收听内容作为分析根据，对广播信号进行区别。

5 结论及建议

电离层的特性及其参数会随着时间、季节以及太阳的活动性发生变化，电离层电子密度的变化会引起总传输损耗的变化，电离层E层和F层的结构变化会影响射线路径方向，D层的变化会影响电离层的吸收损耗。为此，结合以往的经验和本文的研究，建议在日间选用高频作为传输链路，夜晚则应选用低频作为传输链路。此外，选频必须考虑纬度差引起的传输变化，高纬度地区的日照时间低于低纬度地区。由于低纬度电离层的F层电子密度和厚度明显高于高纬度，所以该地区的选频也应当比高纬度高。如果传输距离大于1000 km，那么东西向和南北向的传输条件也会随之变化。因此，短波广播传输链路必须根据实际情况，在遵循因时、因地、因方向的原则下合理选择最佳传输链路。

参考文献

[1]付贵华.基于短波电台的无线数据传输方案的设计与实现[D].哈尔滨工业大学，2007（9）.

[2]贾宏春.对新形势下大功率中短波广播发射台站安全播出系统构架的探讨[A].中国新闻技术工作者联合会2011年学术年会论文集[C].2011（7）.

[3]张莹.PSM100KW短波发射机自动化系统设计与实现[D].北京邮电大学，2012（1）.

[4]李英鹏.第三代短波通信自动链路建立协议的研究及嵌入式实现[D].北京邮电大学，2010（1）.

[5]黄崇敬，裴佩.超短波视距通信性能评估计算机高级编程算法研究[A].2008年中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会[C].2008（7）.

[6]谢伟，李剑宏.超短波跳频电台组织运用的仿真评估问题研究[D].全国第18届计算机技术与应用（CACIS）学术会议[D].2007（8）.

[7]陈景军.基于软件无线电的短波接收机设计与实现[D].武汉理工大学，2012（10）.

[8]朱洪亮.短波软件无线电接收机硬件平台设计关键技术研究[D].信息工程大学，2009（6）.