元芳短波天线优缺点
与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比,短波天线也有着许多显著的优点:
1)短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信,因而建设和维护费用低,建设周期短;
2)设备简单,可以根据使用要求固定设置,进行定点固定通信。也可以背负或装入车辆、舰船、飞行器中进行移动通信;
3)电路调度容易,临时组网方便、迅速,具有很大的使用灵活性;
4)对自然灾害或战争的抗毁能力强。通信设备体积小,容易隐蔽,便于改变工作频率以躲避敌人干扰和窃听,破坏后容易恢复。
这些是短波天线被长期保留,至今仍然被广泛使用的主要原因。短波通信也存在着一些明显的缺点:
1)可供使用的频段窄,通信容量小。按照国际规定,每个短波电台占用3.7kHz的频率宽度,而整个短波频段可利用的频率范围只有28.5MHz。为了避免相互间的干扰,全球只能容纳7700多个可通信道,通信空间十分拥挤。并且3kHz通信频带宽度,在很大程度上限制了通信的容量和数据传输的速率。
2)短波的天波信道是变参信道,信号传输稳定性差。短波无线电通信主要是依赖电离层进行远距离信号传输的,电离层作为信号反射媒质的弱点是参量的可变性很大。它的特点是路径损耗、延时散步、噪声和干扰,都随昼夜、频率、地点而不断变化着。
一方面电离层的变化使信号产生衰落,衰落的幅度和频次不断变化;
另一方面天波信道存在着严重的多径效应,造成频率选择性衰落和多径延时。选择性衰落使信号失真,多径延时使接收信号在时间上扩散,成为短波链路数据传输的主要限制。
3)大气和工业无线电噪声干扰严重。随着工业电器化的发展,短波频段工业电器辐射的无线电噪声干扰平均强度很高,加上大气无线电噪声和无线电台间干扰,在过去,几瓦、十几瓦发射功率就能实现的远距离短波无线电通信,而在今天,10倍、几十倍于这样的功率也不一定能够保证可靠的通信。大气和工业无线电噪声主要集中在无线电频谱的低端,随着频率的升高,强度逐渐降低。虽然,在短波频段这类噪声干扰比中长波段低,但强度仍很高,影响着短波通信的可靠性,尤其是脉冲型突发噪声,经常会使数据传输出现突发错误,严重影响通信质量。
长波通讯、中波通讯、短波通讯和微波通讯的区别在哪
波长和频率是倒数关系,长波甚低频用于地对海潜艇通信,中波通常是调幅AM调制,525-1605KHz,用于地波广播通信,短波1M-500MHz,用于电离层反射的天波远距离通信,微波1-5GHz,用于直线视距天地间通信和短距离通信。他们波长不同,传播距离,绕射,衰落特性各不相同,中短波还存在多径效应和多普勒效应,可通过调频,调相,频移键控和相移键控等不同的调制方式加以利用和改善。
很高兴这个问题落到了我的专业领域,问题中提及的长波通信、中波通信、短波通信和微波通信,都属于利用电磁波传递信息的无线通信方式。
根据电磁波的频谱,可划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线和宇宙射线。
其中我们最常使用的是无线电波,其频率从3KHz到3000GHz。
我们中学物理都学过【光速=频率×波长】这个重要公式,光速是3×10^8米/秒,无线电波的频率和波长成反比。
按照频率从低到高排序,3KHz到30KHz为甚低频,VLF是very low frequence的简写,然后如图所示,向右依此类推,频率越来越高,波长越来越短。
有一个很有意思的不同,就是国外通常是按频率来划分,而中国通常按波长来命名。例如国外会说VLF,而中国会说这是甚长波,其实含义是一致的,都指的是这一段频谱。
为了有效的辐射能量,天线的长度与波长是成正比的,通常是波长的1/4,最短也不能短过1/10,然后信号才能够有效的辐射。
1.长波通信
对于甚长波来说,波长在10公里至100公里之间,合适天线的长度最少也得1公里以上,而且会使用几千千瓦的供电设备。
这种庞大昂贵复杂的无线通信系统具有着绕射和穿透能力强的特性,信号比较稳定,传输距离很远,特别是能够与在海平面之下几十到上百米的潜艇进行通信。
而其他波长短的信号遇到海平面以后就反射出去,只有这种波长非常长的信号才能够钻进到海水里与潜艇进行通信,因此长波通信就成为了军用对潜通信的重要手段。
您可能会问:几公里长的天线这可能吗?我为什么没有见过?
通常这种天线都是在建在两个山头之间的,用两个山头作为天线支架,并形成对潜通信的基地。
您为什么没有见过呢?因为这种天线属于军事机密,方圆多少公里内都会被设为军事禁区,你当然不会见到。即使在内部工作的军人也严禁拍照,更不要说传到互联网上了。
为什么要保密呢?这是因为内行可以通过天线长度、阵列形状、发射角度等推算出潜艇和核潜艇所使用的频段甚至活动范围。
2.中波通信
无线电波用作通信时有一个非常显著的特点,那就是波长越长,天线越长,功率越大,电波的绕射性穿透性就越好,当然设备也会越来越庞大。
而波长越短,天线就越短,电波就越趋近于直线传播,绕射性穿透性就会越差,但设备可以做得非常小巧和廉价。
而中波属于两头不靠,设备既不可能做的非常小巧,其信号的绕射性穿透性也不是太强,对于军事通信来说很鸡肋,所以这一段就让渡给了民用,我们用作民用广播采用的就是中波。
3. 短波通信
短波是一种非常古老的军事通信手段,它有一个显著的特点,就是可以通过电离层的反射而达成超远距离的通信。
位于地球表面几十公里以上的大气层,在太阳照射下会电离化,形成了能反射无线电波的电离层。
如果我们计算好电离层的高度,并控制好短波信号的发射角度,就可以经过几跳后达到很远的距离。
当然了,经过了电离层和地面的多次反射后,其信号的质量会有很大的损失。但由于其设备非常小巧,背负式短波电台就可以达成上千公里的通信,因此成为了重要的军事通信方式。
4.微波通信
微波又分为很多波段,总之是频率变得越来越高,波长变得越来越短,其直线性越来越强。饶射性和穿透性是越来越差。
因此微波常用于卫星通信,毕竟地球与卫星之间没有遮挡,非常符合直线通信的要求。
微波通信的波长只有几厘米甚至更短,天线的长度会更短,例如图中的卫星天线。
“圆锅”并不是天线,它只是一个抛物反射面,目的是让直线进入的信号反射到抛物面的焦点,从而使焦点处的天线获得更大的能量,以便于信号的接收。
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