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優(yōu)化短波通信
發(fā)布時(shí)間:2014-10-15
優(yōu)化短波通信的方法
1、改善短波信號(hào)質(zhì)量的三大要素
由于短波傳輸存在固有弱點(diǎn),短波信號(hào)的質(zhì)量不如超短波。不過(guò)我們可以通過(guò)一些途徑改善短波信號(hào)質(zhì)量,使其盡可能接近超短波。改善短波信號(hào)質(zhì)量的三大要素是:正確選用工作頻率;正確選擇和架設(shè)天地線;選用先進(jìn)優(yōu)質(zhì)的電臺(tái)和電源等設(shè)備。
1.1 正確選用工作頻率
短波頻率和超短波頻率的使用性質(zhì)完全不同。超短波屬于視距通信,距離短,可以固定使用頻段內(nèi)的任何頻點(diǎn);而短波頻率則受到電離層變化、通信距離和方向、海拔高度、天線類型等多種因素的影響和限制。用同一套電臺(tái)和天線,選用不同頻率,通信效果可能差異很大。
對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的短波工作者來(lái)說(shuō),選頻并不困難,其中有明顯的規(guī)律性可循。一般來(lái)說(shuō):日頻高于夜頻(相差約一半);遠(yuǎn)距離頻率高于近距離;夏季頻率高于冬季;南方地區(qū)使用頻率高于北方;等等。另外,在東西方向進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信時(shí),因?yàn)槭艿厍蜃赞D(zhuǎn)影響,最好采用異頻收發(fā)才能取得良好通信效果。如果所用的工作頻率不能順暢通信時(shí),可按照以下經(jīng)驗(yàn)變換頻率:
(1)接近日出時(shí),若夜頻通信效果不好,可改用較高的頻率;
(2)接近日落時(shí),若日頻通信效果不好,可改用較低的頻率;
(3)在日落時(shí),信號(hào)先逐漸增強(qiáng),而后突然中斷,可改用較低頻率;
(4)工作中如信號(hào)逐漸衰弱,以致消失,可提高工作頻率;
(5)遇到磁暴時(shí),可選用比平常低一些的頻率。
計(jì)算機(jī)測(cè)頻
利用計(jì)算機(jī)測(cè)頻軟件預(yù)測(cè)可用頻率對(duì)短波通信很有幫助,是國(guó)外經(jīng)常采用的先進(jìn)技術(shù)手段。計(jì)算機(jī)測(cè)頻系統(tǒng)能夠根據(jù)太陽(yáng)黑子活動(dòng)規(guī)律等因素,結(jié)合不同地區(qū)的歷史數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)兩點(diǎn)之間在未來(lái)一段時(shí)期每天各時(shí)節(jié)的可用頻段,具有較高參考價(jià)值。
美國(guó)、歐盟、澳大利亞政府的計(jì)算機(jī)測(cè)頻系統(tǒng)數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確,它們通過(guò)分布在全球的監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集和跟蹤各種環(huán)境參數(shù)的變化提供頻率依據(jù)。其中澳大利亞的ASPAS系統(tǒng)面向全世界提供測(cè)頻服務(wù),安裝和服務(wù)費(fèi)用不高,很有使用價(jià)值。
1.2 正確選擇和架設(shè)天線地線
天線和地線是很多短波用戶容易忽視的問(wèn)題。當(dāng)通信質(zhì)量不好時(shí),很多人習(xí)慣于從電臺(tái)上找原因,而實(shí)際上信號(hào)不良常常源自天線或地線。
短波和超短波使用的天線是完全不同的。超短波通信因?yàn)槭褂妙l率高,波長(zhǎng)短,天線可以做得很小,通常為直立鞭狀天線。而短波通信因使用的頻率較低,天線必須做得足夠大才能有效工作。簡(jiǎn)單的規(guī)律是:天線的長(zhǎng)度達(dá)到所使用頻率的1/2波長(zhǎng)時(shí),天線的效率最高。
短波天線的理論原理比較高深。短波天線的種類繁多,用途各異,究竟應(yīng)該選購(gòu)何種天線,怎樣安裝架設(shè)才能獲得良好的通信效果?根據(jù)我們了解和掌握的情況作如下簡(jiǎn)要介紹:
(1)了解天線的基本工作原理
短波天線分地波天線和天波天線兩大類。
地波天線包括鞭狀天線、倒L形天線、T形天線等。這類天線發(fā)射出的電磁波是全方向的,并且主要以地波的形式向四周傳播,故稱全向地波天線,常用于近距離通信。典型地波天線和
波瓣分布如圖3.1和圖3.2所示。地波天線的效率主要看天線的高度和地網(wǎng)的質(zhì)量。天線越高、地網(wǎng)質(zhì)量越好,發(fā)射效率越高,當(dāng)天線高度達(dá)到1/2 波長(zhǎng)時(shí),發(fā)射效率最高。
圖1.1 典型地波(T形)天線結(jié)構(gòu)示意圖
圖1.2 典型地波天線垂直波瓣分布圖
天波天線主要以天波形式發(fā)射電磁波,分為定向天線和全向天線兩類。典型的定向天波天線有:雙極天線、雙極籠形天線、對(duì)數(shù)周期天線、菱形天線等,它們以一個(gè)方向或兩個(gè)相反方向發(fā)射電磁波,用天線的架設(shè)高度來(lái)控制發(fā)射仰角,其典型波瓣分布如圖3.3、圖3.4和圖3.5所示。典型的全向天波天線有:角籠形天線、倒V形天線等。它們是以全方向發(fā)射電磁波,用天線的高度或斜度來(lái)控制發(fā)射仰角。
圖1.3 典型天波天線(雙極天線)結(jié)構(gòu)示意圖
圖1.4 典型天波天線水平波瓣分布圖
圖1.5 典型天波天線垂直波瓣分布圖
天波天線簡(jiǎn)單的規(guī)律為:天線水平振子(一臂的)長(zhǎng)度達(dá)到1/2波長(zhǎng)時(shí),水平波瓣主方向的效率最高;天線高度越高,發(fā)射仰角越低,通信距離越遠(yuǎn);反之,天線高度越低,發(fā)射仰角越高,通信距離越近;天線高度與波長(zhǎng)之比(H/λ)達(dá)到二分之一時(shí),垂直波瓣主方向的效率最高。
(2)按用途選購(gòu)天線
隨著短波通信技術(shù)的發(fā)展,短波天線出現(xiàn)了很多不同用途的新品種,例如用于短波跳頻的高效能寬帶天線;用于為了解決天線架設(shè)場(chǎng)地小和多部電臺(tái)共用一副天線的多饋多模天線等。選擇天線基本的著眼點(diǎn)應(yīng)該是用途。
近距離固定通信: 選擇地波天線或天波高仰角天線。
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信或方向性通信:選擇天波方向性天線等。
組網(wǎng)通信或全向通信: 選擇天波全向天線。
車載通信或個(gè)人通信: 選擇小型鞭狀天線。
(3) 正確處理天線價(jià)格與質(zhì)量的關(guān)系
俗話講一分錢一分貨。首先同種用途的天線有不同種類,其增益有高低之分。此外同一種外形的天線,使用不同材料;不同制造工藝,其通信效果的差異是很大的。例如以特種不銹銅鋼復(fù)合絞線為振子的天線,比用塑包線為振子的天線高頻電磁轉(zhuǎn)換效率高得多。又例如匹配器所用的磁性材料優(yōu)劣,對(duì)電臺(tái)與天線的匹配狀態(tài)影響極大。高性能磁料能夠保證全頻段每個(gè)頻點(diǎn)都能良好匹配;劣質(zhì)磁料可能造成很多頻點(diǎn)甚至整段頻率匹配不好,駐波比過(guò)大。使用劣質(zhì)天線,電臺(tái)輸出的功率可能只送出去不到三分之一甚至更少,通信效果可想而知。
在投資增加不多的前提下,盡量選用高質(zhì)量高增益的天線,能夠保證長(zhǎng)期穩(wěn)定和優(yōu)良的通信效果和延長(zhǎng)使用壽命,是很劃算的。
(4)介紹二種性能和價(jià)格兼優(yōu)的基站天線
根據(jù)多年的對(duì)比實(shí)驗(yàn)和實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn),我們認(rèn)為有兩種進(jìn)口天線在性能上能夠廣泛滿足我國(guó)大多數(shù)用戶的通信要求,而且價(jià)格不高,性能價(jià)格比好,以下分別介紹:
● 用于全方位通信的三角組合型全向全角天線
我國(guó)省級(jí)行政區(qū),從省會(huì)到邊緣地區(qū)的距離多數(shù)在1200公里以內(nèi)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)組建全省或地區(qū)的通信網(wǎng),中心基站選用這種天線是比較理想的。
這種天線既能照顧360°全方位,又能照顧近中遠(yuǎn)各種距離,接收效果好,對(duì)改善通信盲區(qū)特別有效,此外它能兼顧垂直極化波和水平極化波,對(duì)區(qū)域內(nèi)各種臺(tái)站的不同種類天線的兼容性好。
● 兼顧全向和定向兩種用途的高增益三線式天線
三線式天線是國(guó)際上近年流行的新型多用途天線,它雖然屬于偶極天線類,但其性能是普通雙極天線無(wú)法相比的。與普通雙極天線相比它有以下優(yōu)點(diǎn):
增益高,全頻段內(nèi)駐波比小,而且均勻輻射效率高;
水平架設(shè)時(shí)不僅在天線寬邊方向輻射強(qiáng),而且在窄邊方向也有較強(qiáng)輻射;
架設(shè)狀態(tài)平穩(wěn),抗風(fēng)抗毀能力強(qiáng);
提供平行和倒V兩種架設(shè)方式,分別支持2500公里內(nèi)定向通信和2000公里半徑內(nèi)全向通信。
以上兩種天線的振子材質(zhì)都是不銹銅鋼復(fù)合絞線,電磁轉(zhuǎn)換效率高而且經(jīng)久耐用;其高性能磁性材料保證了全頻段匹配良好。
(5)正確架設(shè)天線和連接饋線
選購(gòu)好合適的天線后,還必須正確地安裝架設(shè),才能發(fā)揮出最佳效果。
天線的長(zhǎng)度和架設(shè)規(guī)范是不能改變的,但對(duì)于某些天線而言,架設(shè)的方向和高度是靠用戶自己掌握的,應(yīng)嚴(yán)格按通信的方向和距離來(lái)確定方向和高度。天線的架設(shè)位置以開(kāi)擴(kuò)的地面為好,沒(méi)有條件的單位也可以架在兩個(gè)樓房之間或樓頂。天線高度指天線發(fā)射體與地面或樓頂?shù)南鄬?duì)高度。架在樓頂時(shí),高度應(yīng)以樓頂與天線發(fā)射體之間的距離計(jì)算,不是按樓頂與地面的高度計(jì)算。我們提醒用戶,切忌因?yàn)榧茉O(shè)場(chǎng)地不理想或怕麻煩,就隨便把天線架起來(lái)完事,這樣做通信效果很可能是不好的。
另一個(gè)要點(diǎn)是饋線的選用和布設(shè)。饋線是將電臺(tái)的輸出功率送到天線進(jìn)行發(fā)射的唯一通道,如果饋線不暢通,再好的電臺(tái)和天線,通信效果也是很差的。饋線分為明饋線和射頻電纜兩類。目前100W~150W電臺(tái)一般都使用射頻電纜饋電方式。選用射頻電纜時(shí)要注意兩項(xiàng)指標(biāo):一是阻抗為50歐姆;二是對(duì)最高使用頻率的衰耗值要小。一般來(lái)講,射頻電纜直徑越粗,衰耗越小,傳輸功率越大。在實(shí)際使用中,100W級(jí)短波單邊帶電臺(tái),常選用SYV-50-5或SYV-50-7的射頻電纜,必要時(shí)也可以選SYV-50-9的射頻電纜。
天線在進(jìn)行安裝選位和布設(shè)時(shí),應(yīng)盡可能縮短饋線的長(zhǎng)度,普通SYV-50-5饋線每1米造成信號(hào)衰減0.082dB,這意味著100W電臺(tái)功率通過(guò)50米饋線送達(dá)天線時(shí),功率剩下不到40W。因此通常要求饋線長(zhǎng)度控制在30米以內(nèi)。如果因?yàn)閳?chǎng)地條件限制必須延長(zhǎng)饋線,則應(yīng)采用大直徑低損耗電纜。另外在布設(shè)電纜,應(yīng)盡量減少?gòu)澢?,以降低?duì)射頻功率的損耗,如果必需彎曲,則彎曲角度不得小于120度。
(6)電臺(tái)和天線的匹配
天線、饋線、電臺(tái)三者之間的匹配必須引起高度重視,否則,雖然電臺(tái)、天線、饋線都選得很好,通信效果還是不好。
所謂“匹配”就是要求達(dá)到無(wú)損耗連接,只有電臺(tái)、饋線、天線三者保證高頻輸入輸出阻抗一致,才能實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗連接。多數(shù)短波電臺(tái)的輸出/輸入阻抗為50歐姆,必須選用阻抗為50歐姆的射頻電纜與電臺(tái)匹配。天線的特性阻抗比較高,一般為600歐姆左右,只有寬帶天線的特性阻抗稍低一點(diǎn),大約200~300歐姆,因此,天線不能直接與射頻電纜連接,中間必須加阻抗匹配器(也叫單/雙變換器)。阻抗匹配器的輸入端阻抗必須與射頻電纜的阻抗一致(50歐姆),輸出端阻抗必須與天線的輸入阻抗一致(600歐姆或200/300歐姆)。阻抗匹配器的最佳安裝位置是與天線連為一體。
自動(dòng)天線調(diào)諧器也是匹配天線和電臺(tái)阻抗用的。自動(dòng)天調(diào)的輸入端與電臺(tái)連接,輸出端與單極天線連接。自動(dòng)天調(diào)與偶極天線連接時(shí)要根據(jù)不同產(chǎn)品而定。有些天調(diào)要求加單/雙變換器,天調(diào)與單/雙變換器之間用50歐姆射頻電纜相連(芯線接天調(diào)輸出端,外皮接天調(diào)的地端),單/雙變換器的雙輸出端與天線連接;多數(shù)新型天調(diào)不用加單/雙變換器,用天調(diào)的輸出端和接地端分別連接偶極天線的兩臂,匹配效果更好,而且效率更高。
(7)正確埋設(shè)接地體和連接地線
地線是很多用戶容易草率處理的問(wèn)題。短波通信臺(tái)站的地線是至關(guān)重要的,地線實(shí)際上是整個(gè)天饋線系統(tǒng)的重要組成部分。我們所說(shuō)的地線,不是交流供電系統(tǒng)中的電源地或保安地。這里所說(shuō)的地線是信號(hào)地,也稱高頻地。信號(hào)地一般不能接到電源地或保安地上,必須單獨(dú)埋設(shè)。埋設(shè)接地體時(shí),必須按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,接地電阻不應(yīng)大于4歐姆。電臺(tái)的接地柱和接地體之間,必須用多股線銅、編織銅線或大截面優(yōu)良導(dǎo)體連接,才能起到良好的高頻接地作用。而良好的高頻接地是減小發(fā)射駐波和減小接收噪聲的必要前提。
1.3 選用先進(jìn)優(yōu)質(zhì)的電臺(tái)和電源
工作頻率和天線地線搞好了,相當(dāng)于鋪了一條“好路”。好路上還要跑“好車”。好車就是先進(jìn)優(yōu)質(zhì)的電臺(tái)和電源等設(shè)備。
(1)選擇電臺(tái)的原則和標(biāo)準(zhǔn)
怎樣評(píng)價(jià)電臺(tái)的先進(jìn)性和優(yōu)質(zhì)呢?先進(jìn)性體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是電氣特性和工藝結(jié)構(gòu),這方面先進(jìn)與否決定了性能指標(biāo)的優(yōu)劣和設(shè)備的可靠性;二是使用功能,具有多種先進(jìn)功能的電臺(tái)不僅用途更廣泛,而且也說(shuō)明制造者的科技實(shí)力。
電氣特性涉及的內(nèi)容很多,這里只簡(jiǎn)述三個(gè)方面:①頻率特性。好的電臺(tái)頻率穩(wěn)定性比差的電臺(tái)高幾倍、幾十倍甚至幾百倍。頻率穩(wěn)定性高的電臺(tái),不但話音清晰,信號(hào)等級(jí)高,而且是支持高速數(shù)傳的必要條件。在評(píng)價(jià)頻率穩(wěn)定性時(shí)要注意兩點(diǎn):一是全頻段各頻點(diǎn)的穩(wěn)定性要一致;二是要在很寬的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定,不能機(jī)器一發(fā)熱就產(chǎn)生頻漂。②通道特性。這一特性描述信號(hào)在通過(guò)高頻、中頻、低頻幾個(gè)通道后的畸變程度。當(dāng)進(jìn)行短波數(shù)傳時(shí),這一問(wèn)題非常突出。使用通道特性差的電臺(tái),無(wú)論怎樣改造,數(shù)傳速率都上不去,原因之一就是高速數(shù)據(jù)脈沖通過(guò)不佳的通道后發(fā)生明顯畸變,使其難以被識(shí)別。③干擾和抗干擾特性。這方面的性能在技術(shù)說(shuō)明書(shū)上都是以dB(分貝)值表示的,我們統(tǒng)稱為dB指標(biāo)。電臺(tái)發(fā)射方面的dB指標(biāo)不好,說(shuō)明你傳給對(duì)方臺(tái)的信號(hào)不好,而且干擾其它臺(tái);電臺(tái)接收方面的dB指標(biāo)不好,說(shuō)明自身容易被別人干擾;二者都是不能容許的。
工藝結(jié)構(gòu)方面,主要看電路集成度和模塊化程度。集成度高,可靠性必然高。模塊化除了提高設(shè)備可靠性外,還使擴(kuò)展功能和維修十分便利,是當(dāng)今電臺(tái)工藝的主流趨勢(shì)。
再來(lái)看使用功能。社會(huì)需求的發(fā)展和科技的進(jìn)步,使短波通信日益向多功能化方向發(fā)展。像用于半自動(dòng)優(yōu)選頻率的自適應(yīng)功能和全自動(dòng)優(yōu)選頻率的自優(yōu)化功能,用于計(jì)算機(jī)和傳真機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸功能,用于保密和抗干擾的跳頻功能,用于組網(wǎng)通信的數(shù)字選呼功能,用于衛(wèi)星定位的GPS監(jiān)控功能,用于連接有線網(wǎng)的有線無(wú)線轉(zhuǎn)接功能,等等。在具有這些現(xiàn)代化功能的電臺(tái)面前,那些只能進(jìn)行簡(jiǎn)單通話的電臺(tái)就顯得太原始了。目前在國(guó)內(nèi)有一種現(xiàn)象,就是很多單位致力于在一些單功能電臺(tái)上添加數(shù)傳、自適應(yīng)等功能。這固然是由于有大量舊式電臺(tái)要改造,可能還有造價(jià)方面的考慮。但可以肯定這種現(xiàn)象是過(guò)渡階段。正像現(xiàn)在大家都用GSM手機(jī),再也沒(méi)有人使用土造的手持電話一樣,未來(lái)的短波領(lǐng)域也勢(shì)必普及先進(jìn)的多功能電臺(tái)。此外,先進(jìn)優(yōu)質(zhì)電臺(tái)的售價(jià)呈下降趨勢(shì),也越來(lái)越接近我國(guó)用戶的經(jīng)濟(jì)承受能力。
哪些電臺(tái)先進(jìn)而且優(yōu)質(zhì),要具體分析,但有一點(diǎn)可以肯定:目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的多數(shù)日本電臺(tái),其電性能、可靠性、功能等與歐美和澳大利亞名牌產(chǎn)品不在一個(gè)等級(jí)上。
澳大利亞柯頓公司首創(chuàng)的NGT自優(yōu)化短波電臺(tái),正是先進(jìn)電臺(tái)的代表。
(2)電源質(zhì)量與通信效果的關(guān)系
很多人認(rèn)為只要穩(wěn)壓電源的輸出電壓和電流的數(shù)值符合要求就可以用,這種認(rèn)識(shí)不夠全面。其實(shí)有些干擾可能來(lái)自電源,有些話音失真也可能是電源動(dòng)態(tài)范圍不足所致。數(shù)據(jù)傳輸對(duì)電源的要求更嚴(yán)格,如果電源的電磁屏蔽特性不好,輸出紋波大,將直接導(dǎo)致數(shù)傳工作不正常。功率容量和設(shè)計(jì)余量也是考核穩(wěn)壓電源優(yōu)劣的重要依據(jù),有些電源為了降低生產(chǎn)成本,加強(qiáng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)能力,把功率容量設(shè)計(jì)在臨界狀態(tài),并盡量簡(jiǎn)化電路,選用低指標(biāo)元器件等等。這類電源的技術(shù)性能和可靠性肯定是做不高的。
好汽車要用好發(fā)動(dòng)機(jī),好電臺(tái)要用好電源,道理是相同的。
在選購(gòu)電源時(shí),一定要挑選功率容量大、輸出電壓紋波小、電磁屏蔽特性好、電路設(shè)計(jì)余量大的靜化電源產(chǎn)品。
2、短波通信的常見(jiàn)難點(diǎn)及解決方法
2.1 近距離盲區(qū)及解決方法
前節(jié)已介紹了天波和地波二種傳輸途徑。一般來(lái)說(shuō),地波最遠(yuǎn)可達(dá)30公里。而天波從電離層第一次反射落地(第一跳)的最短距離約為100公里。可見(jiàn)30至100公里之間這一段,地波和天波都?jí)虿坏剑纬闪硕滩ㄍㄐ诺摹凹澎o區(qū)”,也稱為盲區(qū),如圖 2.1 所示。盲區(qū)內(nèi)的通信大多是比較困難的。解決盲區(qū)通信主要有兩個(gè)方法:一是加大電臺(tái)功率以延長(zhǎng)地波傳播距離;二是常用的有效方法就是選用高仰角天線,也稱“高射天線”或“噴泉天線”。仰角是指天線輻射波辨與地面之間的夾角。仰角越高,電波第一跳落地的距離越短,盲區(qū)越少,當(dāng)仰角接近90°時(shí),盲區(qū)基本上就不存在了。前文提到的三角組合型全向全角天線就屬于這一類。
圖 2.1 電波越距現(xiàn)象及盲區(qū)
2.2 車載臺(tái)的通信困難及解決方法
車載通信一直都是短波通信中的一個(gè)難題。車的體積就那么大,沒(méi)辦法架長(zhǎng)天線,其輻射能力怎么也比不上固定臺(tái)。因此必須從合理設(shè)計(jì)天線形態(tài)和合理選擇架設(shè)位置等方面來(lái)彌補(bǔ),盡可能利用車體的反射效應(yīng),盡可能增加天線的“電長(zhǎng)度”。
車載天線有多種,現(xiàn)在國(guó)際上多認(rèn)為鞭狀天線更適合車輛運(yùn)動(dòng)中通信,而自動(dòng)天調(diào)應(yīng)該安裝在車外,最好是與天線鞭結(jié)合為一體,也就是常說(shuō)的自調(diào)諧鞭狀天線,這種天線因天調(diào)輸出端與天線連接的饋線很短,故效率比較高。美軍現(xiàn)在就大量使用這種天線。
鞭狀天線可選擇兩種架設(shè)形態(tài):①遠(yuǎn)距離通信時(shí)多用直立形態(tài),這時(shí)可以利用地面以下部分的“鏡象天線”效應(yīng),使天線鞭的電長(zhǎng)度比實(shí)際架高增加將近一倍。②近距離通信時(shí)通常將天線鞭拉彎俯臥,利用車頂?shù)姆瓷渥饔迷黾痈哐鼋禽椛浞至?,改善盲區(qū)通信效果。
不管采取何種措施,車載臺(tái)因天線長(zhǎng)度的限制,發(fā)射效率肯定不如固定臺(tái)高,因此實(shí)際通信中常常發(fā)現(xiàn)車載臺(tái)收固定臺(tái)的信號(hào)好,而固定臺(tái)收車載臺(tái)的信號(hào)不好的現(xiàn)象,為了彌補(bǔ)這種差異,建議車載臺(tái)備份野外應(yīng)急軟天線供停車時(shí)使用。
國(guó)外目前還建議采用加大車載臺(tái)功率的方法延長(zhǎng)地波通信距離,改善盲區(qū)。提高車載臺(tái)功率需要在原有100W電臺(tái)基礎(chǔ)上接續(xù)500W功率放大器,并相應(yīng)改用大功率車載天線和大功率車載電源,這種大功率車載系統(tǒng)是行之有效的。
比較而言,船載通信比車載通信困難少得多。一是因?yàn)榇w長(zhǎng),有圍桿,便于架設(shè)天、地波兼顧的斜天線;二是海面地波傳得遠(yuǎn)而且船離基地臺(tái)距離也較遠(yuǎn),不容易形成通信盲區(qū)。但是船載天線要求抗風(fēng)強(qiáng)度高,抗腐蝕能力強(qiáng)。
2.3 延長(zhǎng)個(gè)人攜帶臺(tái)通信距離的方法
個(gè)人攜帶臺(tái)在行進(jìn)中通信時(shí)只能使用短的鞭狀天線。一副3米長(zhǎng)的鞭天線配合25~50W電臺(tái),一般最遠(yuǎn)只能通20公里。如果要求通得更遠(yuǎn),必須換用野外快速型長(zhǎng)天線。一種快速天線是20米斜拉型,以最簡(jiǎn)潔的方法沿地面斜拉架設(shè),最大通信距離可達(dá)1000公里以上。如果使用全長(zhǎng)30米的三角形快速天線,通信距離更遠(yuǎn)。
以上兩種天線也可以用作車載臺(tái)的備用天線,在停車時(shí)換用,能夠明顯改善盲區(qū)內(nèi)和遠(yuǎn)距離的通信效果。
3、短波噪聲及消除方法
3.1 插入噪聲
在兩段話音之間涌現(xiàn)的噪聲稱為插入噪聲,這種噪聲消除起來(lái)比較容易?,F(xiàn)在多數(shù)短波電臺(tái)和超短波電臺(tái)都提供可選用的“靜噪”功能。打開(kāi)靜噪開(kāi)關(guān),插入噪聲就被抑制了。但是“靜噪”功能不能解決與有用信號(hào)混雜在一起的噪聲。
3.2 背景混雜噪聲
與信號(hào)混雜在一起的背景噪聲是最令人頭痛的,消除起來(lái)也是最困難的,必須通過(guò)DSP數(shù)字消噪技術(shù)加以解決。從使用類型來(lái)看,DSP數(shù)字消噪分為對(duì)端消噪和單端消噪兩種。
(1)對(duì)端消噪
所謂對(duì)端消噪,就是需要發(fā)方電臺(tái)和收方電臺(tái)互相配合進(jìn)行的消噪。其過(guò)程是:在發(fā)方,電臺(tái)對(duì)信號(hào)和噪聲進(jìn)行大倍率的平等壓縮;在收方,電臺(tái)對(duì)信號(hào)和噪聲進(jìn)行不平等的解壓,通過(guò)這一過(guò)程,強(qiáng)化了信號(hào),弱化了噪聲,實(shí)際消噪效果是比較明顯的。但是對(duì)端消噪在實(shí)際用中遇到兩個(gè)困難:一是消噪器要單獨(dú)適配電臺(tái),設(shè)備互換性差;二是不配消噪器的電臺(tái)參與通信比較困難。這兩個(gè)問(wèn)題制約了對(duì)端消噪器的推廣。
(2)單端消噪棗噪聲濾除技術(shù)
單端消噪只處理本機(jī)收到的信號(hào),無(wú)須對(duì)方臺(tái)配合,因而完全克服了對(duì)端消噪的弊端,成為消噪技術(shù)的發(fā)展主流。單端消噪的原理是根據(jù)有用信號(hào)的聲譜對(duì)話音進(jìn)行數(shù)字化處理,從而濾除噪聲分量,因此也稱為濾噪。目前有單獨(dú)的濾噪器產(chǎn)品,還有像柯頓NGT電臺(tái),已經(jīng)把濾噪器做成了電臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)功能,消噪效果比較理想,不但濾除了討厭的噪聲,還可以將幾乎被噪聲淹沒(méi)的微弱信號(hào)提升1~2個(gè)等級(jí)。
3.3 附加噪聲
附加噪聲不是來(lái)自傳播路徑或電臺(tái)本身,而是由于安裝電臺(tái)的地點(diǎn)、位置、安裝條件等方面的原因所產(chǎn)生。例如設(shè)臺(tái)地點(diǎn)周邊電磁環(huán)境太亂,存在干擾源;地線不合格,導(dǎo)入本地噪聲;車載電臺(tái)因接地和屏蔽不良而引入本車噪聲源等等。附加噪聲種類很多,要具體問(wèn)題具體解決。
1、改善短波信號(hào)質(zhì)量的三大要素
由于短波傳輸存在固有弱點(diǎn),短波信號(hào)的質(zhì)量不如超短波。不過(guò)我們可以通過(guò)一些途徑改善短波信號(hào)質(zhì)量,使其盡可能接近超短波。改善短波信號(hào)質(zhì)量的三大要素是:正確選用工作頻率;正確選擇和架設(shè)天地線;選用先進(jìn)優(yōu)質(zhì)的電臺(tái)和電源等設(shè)備。
1.1 正確選用工作頻率
短波頻率和超短波頻率的使用性質(zhì)完全不同。超短波屬于視距通信,距離短,可以固定使用頻段內(nèi)的任何頻點(diǎn);而短波頻率則受到電離層變化、通信距離和方向、海拔高度、天線類型等多種因素的影響和限制。用同一套電臺(tái)和天線,選用不同頻率,通信效果可能差異很大。
對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的短波工作者來(lái)說(shuō),選頻并不困難,其中有明顯的規(guī)律性可循。一般來(lái)說(shuō):日頻高于夜頻(相差約一半);遠(yuǎn)距離頻率高于近距離;夏季頻率高于冬季;南方地區(qū)使用頻率高于北方;等等。另外,在東西方向進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信時(shí),因?yàn)槭艿厍蜃赞D(zhuǎn)影響,最好采用異頻收發(fā)才能取得良好通信效果。如果所用的工作頻率不能順暢通信時(shí),可按照以下經(jīng)驗(yàn)變換頻率:
(1)接近日出時(shí),若夜頻通信效果不好,可改用較高的頻率;
(2)接近日落時(shí),若日頻通信效果不好,可改用較低的頻率;
(3)在日落時(shí),信號(hào)先逐漸增強(qiáng),而后突然中斷,可改用較低頻率;
(4)工作中如信號(hào)逐漸衰弱,以致消失,可提高工作頻率;
(5)遇到磁暴時(shí),可選用比平常低一些的頻率。
計(jì)算機(jī)測(cè)頻
利用計(jì)算機(jī)測(cè)頻軟件預(yù)測(cè)可用頻率對(duì)短波通信很有幫助,是國(guó)外經(jīng)常采用的先進(jìn)技術(shù)手段。計(jì)算機(jī)測(cè)頻系統(tǒng)能夠根據(jù)太陽(yáng)黑子活動(dòng)規(guī)律等因素,結(jié)合不同地區(qū)的歷史數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)兩點(diǎn)之間在未來(lái)一段時(shí)期每天各時(shí)節(jié)的可用頻段,具有較高參考價(jià)值。
美國(guó)、歐盟、澳大利亞政府的計(jì)算機(jī)測(cè)頻系統(tǒng)數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確,它們通過(guò)分布在全球的監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集和跟蹤各種環(huán)境參數(shù)的變化提供頻率依據(jù)。其中澳大利亞的ASPAS系統(tǒng)面向全世界提供測(cè)頻服務(wù),安裝和服務(wù)費(fèi)用不高,很有使用價(jià)值。
1.2 正確選擇和架設(shè)天線地線
天線和地線是很多短波用戶容易忽視的問(wèn)題。當(dāng)通信質(zhì)量不好時(shí),很多人習(xí)慣于從電臺(tái)上找原因,而實(shí)際上信號(hào)不良常常源自天線或地線。
短波和超短波使用的天線是完全不同的。超短波通信因?yàn)槭褂妙l率高,波長(zhǎng)短,天線可以做得很小,通常為直立鞭狀天線。而短波通信因使用的頻率較低,天線必須做得足夠大才能有效工作。簡(jiǎn)單的規(guī)律是:天線的長(zhǎng)度達(dá)到所使用頻率的1/2波長(zhǎng)時(shí),天線的效率最高。
短波天線的理論原理比較高深。短波天線的種類繁多,用途各異,究竟應(yīng)該選購(gòu)何種天線,怎樣安裝架設(shè)才能獲得良好的通信效果?根據(jù)我們了解和掌握的情況作如下簡(jiǎn)要介紹:
(1)了解天線的基本工作原理
短波天線分地波天線和天波天線兩大類。
地波天線包括鞭狀天線、倒L形天線、T形天線等。這類天線發(fā)射出的電磁波是全方向的,并且主要以地波的形式向四周傳播,故稱全向地波天線,常用于近距離通信。典型地波天線和
波瓣分布如圖3.1和圖3.2所示。地波天線的效率主要看天線的高度和地網(wǎng)的質(zhì)量。天線越高、地網(wǎng)質(zhì)量越好,發(fā)射效率越高,當(dāng)天線高度達(dá)到1/2 波長(zhǎng)時(shí),發(fā)射效率最高。
圖1.1 典型地波(T形)天線結(jié)構(gòu)示意圖
圖1.2 典型地波天線垂直波瓣分布圖
天波天線主要以天波形式發(fā)射電磁波,分為定向天線和全向天線兩類。典型的定向天波天線有:雙極天線、雙極籠形天線、對(duì)數(shù)周期天線、菱形天線等,它們以一個(gè)方向或兩個(gè)相反方向發(fā)射電磁波,用天線的架設(shè)高度來(lái)控制發(fā)射仰角,其典型波瓣分布如圖3.3、圖3.4和圖3.5所示。典型的全向天波天線有:角籠形天線、倒V形天線等。它們是以全方向發(fā)射電磁波,用天線的高度或斜度來(lái)控制發(fā)射仰角。
圖1.3 典型天波天線(雙極天線)結(jié)構(gòu)示意圖
圖1.4 典型天波天線水平波瓣分布圖
圖1.5 典型天波天線垂直波瓣分布圖
天波天線簡(jiǎn)單的規(guī)律為:天線水平振子(一臂的)長(zhǎng)度達(dá)到1/2波長(zhǎng)時(shí),水平波瓣主方向的效率最高;天線高度越高,發(fā)射仰角越低,通信距離越遠(yuǎn);反之,天線高度越低,發(fā)射仰角越高,通信距離越近;天線高度與波長(zhǎng)之比(H/λ)達(dá)到二分之一時(shí),垂直波瓣主方向的效率最高。
(2)按用途選購(gòu)天線
隨著短波通信技術(shù)的發(fā)展,短波天線出現(xiàn)了很多不同用途的新品種,例如用于短波跳頻的高效能寬帶天線;用于為了解決天線架設(shè)場(chǎng)地小和多部電臺(tái)共用一副天線的多饋多模天線等。選擇天線基本的著眼點(diǎn)應(yīng)該是用途。
近距離固定通信: 選擇地波天線或天波高仰角天線。
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信或方向性通信:選擇天波方向性天線等。
組網(wǎng)通信或全向通信: 選擇天波全向天線。
車載通信或個(gè)人通信: 選擇小型鞭狀天線。
(3) 正確處理天線價(jià)格與質(zhì)量的關(guān)系
俗話講一分錢一分貨。首先同種用途的天線有不同種類,其增益有高低之分。此外同一種外形的天線,使用不同材料;不同制造工藝,其通信效果的差異是很大的。例如以特種不銹銅鋼復(fù)合絞線為振子的天線,比用塑包線為振子的天線高頻電磁轉(zhuǎn)換效率高得多。又例如匹配器所用的磁性材料優(yōu)劣,對(duì)電臺(tái)與天線的匹配狀態(tài)影響極大。高性能磁料能夠保證全頻段每個(gè)頻點(diǎn)都能良好匹配;劣質(zhì)磁料可能造成很多頻點(diǎn)甚至整段頻率匹配不好,駐波比過(guò)大。使用劣質(zhì)天線,電臺(tái)輸出的功率可能只送出去不到三分之一甚至更少,通信效果可想而知。
在投資增加不多的前提下,盡量選用高質(zhì)量高增益的天線,能夠保證長(zhǎng)期穩(wěn)定和優(yōu)良的通信效果和延長(zhǎng)使用壽命,是很劃算的。
(4)介紹二種性能和價(jià)格兼優(yōu)的基站天線
根據(jù)多年的對(duì)比實(shí)驗(yàn)和實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn),我們認(rèn)為有兩種進(jìn)口天線在性能上能夠廣泛滿足我國(guó)大多數(shù)用戶的通信要求,而且價(jià)格不高,性能價(jià)格比好,以下分別介紹:
● 用于全方位通信的三角組合型全向全角天線
我國(guó)省級(jí)行政區(qū),從省會(huì)到邊緣地區(qū)的距離多數(shù)在1200公里以內(nèi)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)組建全省或地區(qū)的通信網(wǎng),中心基站選用這種天線是比較理想的。
這種天線既能照顧360°全方位,又能照顧近中遠(yuǎn)各種距離,接收效果好,對(duì)改善通信盲區(qū)特別有效,此外它能兼顧垂直極化波和水平極化波,對(duì)區(qū)域內(nèi)各種臺(tái)站的不同種類天線的兼容性好。
● 兼顧全向和定向兩種用途的高增益三線式天線
三線式天線是國(guó)際上近年流行的新型多用途天線,它雖然屬于偶極天線類,但其性能是普通雙極天線無(wú)法相比的。與普通雙極天線相比它有以下優(yōu)點(diǎn):
增益高,全頻段內(nèi)駐波比小,而且均勻輻射效率高;
水平架設(shè)時(shí)不僅在天線寬邊方向輻射強(qiáng),而且在窄邊方向也有較強(qiáng)輻射;
架設(shè)狀態(tài)平穩(wěn),抗風(fēng)抗毀能力強(qiáng);
提供平行和倒V兩種架設(shè)方式,分別支持2500公里內(nèi)定向通信和2000公里半徑內(nèi)全向通信。
以上兩種天線的振子材質(zhì)都是不銹銅鋼復(fù)合絞線,電磁轉(zhuǎn)換效率高而且經(jīng)久耐用;其高性能磁性材料保證了全頻段匹配良好。
(5)正確架設(shè)天線和連接饋線
選購(gòu)好合適的天線后,還必須正確地安裝架設(shè),才能發(fā)揮出最佳效果。
天線的長(zhǎng)度和架設(shè)規(guī)范是不能改變的,但對(duì)于某些天線而言,架設(shè)的方向和高度是靠用戶自己掌握的,應(yīng)嚴(yán)格按通信的方向和距離來(lái)確定方向和高度。天線的架設(shè)位置以開(kāi)擴(kuò)的地面為好,沒(méi)有條件的單位也可以架在兩個(gè)樓房之間或樓頂。天線高度指天線發(fā)射體與地面或樓頂?shù)南鄬?duì)高度。架在樓頂時(shí),高度應(yīng)以樓頂與天線發(fā)射體之間的距離計(jì)算,不是按樓頂與地面的高度計(jì)算。我們提醒用戶,切忌因?yàn)榧茉O(shè)場(chǎng)地不理想或怕麻煩,就隨便把天線架起來(lái)完事,這樣做通信效果很可能是不好的。
另一個(gè)要點(diǎn)是饋線的選用和布設(shè)。饋線是將電臺(tái)的輸出功率送到天線進(jìn)行發(fā)射的唯一通道,如果饋線不暢通,再好的電臺(tái)和天線,通信效果也是很差的。饋線分為明饋線和射頻電纜兩類。目前100W~150W電臺(tái)一般都使用射頻電纜饋電方式。選用射頻電纜時(shí)要注意兩項(xiàng)指標(biāo):一是阻抗為50歐姆;二是對(duì)最高使用頻率的衰耗值要小。一般來(lái)講,射頻電纜直徑越粗,衰耗越小,傳輸功率越大。在實(shí)際使用中,100W級(jí)短波單邊帶電臺(tái),常選用SYV-50-5或SYV-50-7的射頻電纜,必要時(shí)也可以選SYV-50-9的射頻電纜。
天線在進(jìn)行安裝選位和布設(shè)時(shí),應(yīng)盡可能縮短饋線的長(zhǎng)度,普通SYV-50-5饋線每1米造成信號(hào)衰減0.082dB,這意味著100W電臺(tái)功率通過(guò)50米饋線送達(dá)天線時(shí),功率剩下不到40W。因此通常要求饋線長(zhǎng)度控制在30米以內(nèi)。如果因?yàn)閳?chǎng)地條件限制必須延長(zhǎng)饋線,則應(yīng)采用大直徑低損耗電纜。另外在布設(shè)電纜,應(yīng)盡量減少?gòu)澢?,以降低?duì)射頻功率的損耗,如果必需彎曲,則彎曲角度不得小于120度。
(6)電臺(tái)和天線的匹配
天線、饋線、電臺(tái)三者之間的匹配必須引起高度重視,否則,雖然電臺(tái)、天線、饋線都選得很好,通信效果還是不好。
所謂“匹配”就是要求達(dá)到無(wú)損耗連接,只有電臺(tái)、饋線、天線三者保證高頻輸入輸出阻抗一致,才能實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗連接。多數(shù)短波電臺(tái)的輸出/輸入阻抗為50歐姆,必須選用阻抗為50歐姆的射頻電纜與電臺(tái)匹配。天線的特性阻抗比較高,一般為600歐姆左右,只有寬帶天線的特性阻抗稍低一點(diǎn),大約200~300歐姆,因此,天線不能直接與射頻電纜連接,中間必須加阻抗匹配器(也叫單/雙變換器)。阻抗匹配器的輸入端阻抗必須與射頻電纜的阻抗一致(50歐姆),輸出端阻抗必須與天線的輸入阻抗一致(600歐姆或200/300歐姆)。阻抗匹配器的最佳安裝位置是與天線連為一體。
自動(dòng)天線調(diào)諧器也是匹配天線和電臺(tái)阻抗用的。自動(dòng)天調(diào)的輸入端與電臺(tái)連接,輸出端與單極天線連接。自動(dòng)天調(diào)與偶極天線連接時(shí)要根據(jù)不同產(chǎn)品而定。有些天調(diào)要求加單/雙變換器,天調(diào)與單/雙變換器之間用50歐姆射頻電纜相連(芯線接天調(diào)輸出端,外皮接天調(diào)的地端),單/雙變換器的雙輸出端與天線連接;多數(shù)新型天調(diào)不用加單/雙變換器,用天調(diào)的輸出端和接地端分別連接偶極天線的兩臂,匹配效果更好,而且效率更高。
(7)正確埋設(shè)接地體和連接地線
地線是很多用戶容易草率處理的問(wèn)題。短波通信臺(tái)站的地線是至關(guān)重要的,地線實(shí)際上是整個(gè)天饋線系統(tǒng)的重要組成部分。我們所說(shuō)的地線,不是交流供電系統(tǒng)中的電源地或保安地。這里所說(shuō)的地線是信號(hào)地,也稱高頻地。信號(hào)地一般不能接到電源地或保安地上,必須單獨(dú)埋設(shè)。埋設(shè)接地體時(shí),必須按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,接地電阻不應(yīng)大于4歐姆。電臺(tái)的接地柱和接地體之間,必須用多股線銅、編織銅線或大截面優(yōu)良導(dǎo)體連接,才能起到良好的高頻接地作用。而良好的高頻接地是減小發(fā)射駐波和減小接收噪聲的必要前提。
1.3 選用先進(jìn)優(yōu)質(zhì)的電臺(tái)和電源
工作頻率和天線地線搞好了,相當(dāng)于鋪了一條“好路”。好路上還要跑“好車”。好車就是先進(jìn)優(yōu)質(zhì)的電臺(tái)和電源等設(shè)備。
(1)選擇電臺(tái)的原則和標(biāo)準(zhǔn)
怎樣評(píng)價(jià)電臺(tái)的先進(jìn)性和優(yōu)質(zhì)呢?先進(jìn)性體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是電氣特性和工藝結(jié)構(gòu),這方面先進(jìn)與否決定了性能指標(biāo)的優(yōu)劣和設(shè)備的可靠性;二是使用功能,具有多種先進(jìn)功能的電臺(tái)不僅用途更廣泛,而且也說(shuō)明制造者的科技實(shí)力。
電氣特性涉及的內(nèi)容很多,這里只簡(jiǎn)述三個(gè)方面:①頻率特性。好的電臺(tái)頻率穩(wěn)定性比差的電臺(tái)高幾倍、幾十倍甚至幾百倍。頻率穩(wěn)定性高的電臺(tái),不但話音清晰,信號(hào)等級(jí)高,而且是支持高速數(shù)傳的必要條件。在評(píng)價(jià)頻率穩(wěn)定性時(shí)要注意兩點(diǎn):一是全頻段各頻點(diǎn)的穩(wěn)定性要一致;二是要在很寬的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定,不能機(jī)器一發(fā)熱就產(chǎn)生頻漂。②通道特性。這一特性描述信號(hào)在通過(guò)高頻、中頻、低頻幾個(gè)通道后的畸變程度。當(dāng)進(jìn)行短波數(shù)傳時(shí),這一問(wèn)題非常突出。使用通道特性差的電臺(tái),無(wú)論怎樣改造,數(shù)傳速率都上不去,原因之一就是高速數(shù)據(jù)脈沖通過(guò)不佳的通道后發(fā)生明顯畸變,使其難以被識(shí)別。③干擾和抗干擾特性。這方面的性能在技術(shù)說(shuō)明書(shū)上都是以dB(分貝)值表示的,我們統(tǒng)稱為dB指標(biāo)。電臺(tái)發(fā)射方面的dB指標(biāo)不好,說(shuō)明你傳給對(duì)方臺(tái)的信號(hào)不好,而且干擾其它臺(tái);電臺(tái)接收方面的dB指標(biāo)不好,說(shuō)明自身容易被別人干擾;二者都是不能容許的。
工藝結(jié)構(gòu)方面,主要看電路集成度和模塊化程度。集成度高,可靠性必然高。模塊化除了提高設(shè)備可靠性外,還使擴(kuò)展功能和維修十分便利,是當(dāng)今電臺(tái)工藝的主流趨勢(shì)。
再來(lái)看使用功能。社會(huì)需求的發(fā)展和科技的進(jìn)步,使短波通信日益向多功能化方向發(fā)展。像用于半自動(dòng)優(yōu)選頻率的自適應(yīng)功能和全自動(dòng)優(yōu)選頻率的自優(yōu)化功能,用于計(jì)算機(jī)和傳真機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸功能,用于保密和抗干擾的跳頻功能,用于組網(wǎng)通信的數(shù)字選呼功能,用于衛(wèi)星定位的GPS監(jiān)控功能,用于連接有線網(wǎng)的有線無(wú)線轉(zhuǎn)接功能,等等。在具有這些現(xiàn)代化功能的電臺(tái)面前,那些只能進(jìn)行簡(jiǎn)單通話的電臺(tái)就顯得太原始了。目前在國(guó)內(nèi)有一種現(xiàn)象,就是很多單位致力于在一些單功能電臺(tái)上添加數(shù)傳、自適應(yīng)等功能。這固然是由于有大量舊式電臺(tái)要改造,可能還有造價(jià)方面的考慮。但可以肯定這種現(xiàn)象是過(guò)渡階段。正像現(xiàn)在大家都用GSM手機(jī),再也沒(méi)有人使用土造的手持電話一樣,未來(lái)的短波領(lǐng)域也勢(shì)必普及先進(jìn)的多功能電臺(tái)。此外,先進(jìn)優(yōu)質(zhì)電臺(tái)的售價(jià)呈下降趨勢(shì),也越來(lái)越接近我國(guó)用戶的經(jīng)濟(jì)承受能力。
哪些電臺(tái)先進(jìn)而且優(yōu)質(zhì),要具體分析,但有一點(diǎn)可以肯定:目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的多數(shù)日本電臺(tái),其電性能、可靠性、功能等與歐美和澳大利亞名牌產(chǎn)品不在一個(gè)等級(jí)上。
澳大利亞柯頓公司首創(chuàng)的NGT自優(yōu)化短波電臺(tái),正是先進(jìn)電臺(tái)的代表。
(2)電源質(zhì)量與通信效果的關(guān)系
很多人認(rèn)為只要穩(wěn)壓電源的輸出電壓和電流的數(shù)值符合要求就可以用,這種認(rèn)識(shí)不夠全面。其實(shí)有些干擾可能來(lái)自電源,有些話音失真也可能是電源動(dòng)態(tài)范圍不足所致。數(shù)據(jù)傳輸對(duì)電源的要求更嚴(yán)格,如果電源的電磁屏蔽特性不好,輸出紋波大,將直接導(dǎo)致數(shù)傳工作不正常。功率容量和設(shè)計(jì)余量也是考核穩(wěn)壓電源優(yōu)劣的重要依據(jù),有些電源為了降低生產(chǎn)成本,加強(qiáng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)能力,把功率容量設(shè)計(jì)在臨界狀態(tài),并盡量簡(jiǎn)化電路,選用低指標(biāo)元器件等等。這類電源的技術(shù)性能和可靠性肯定是做不高的。
好汽車要用好發(fā)動(dòng)機(jī),好電臺(tái)要用好電源,道理是相同的。
在選購(gòu)電源時(shí),一定要挑選功率容量大、輸出電壓紋波小、電磁屏蔽特性好、電路設(shè)計(jì)余量大的靜化電源產(chǎn)品。
2、短波通信的常見(jiàn)難點(diǎn)及解決方法
2.1 近距離盲區(qū)及解決方法
前節(jié)已介紹了天波和地波二種傳輸途徑。一般來(lái)說(shuō),地波最遠(yuǎn)可達(dá)30公里。而天波從電離層第一次反射落地(第一跳)的最短距離約為100公里。可見(jiàn)30至100公里之間這一段,地波和天波都?jí)虿坏剑纬闪硕滩ㄍㄐ诺摹凹澎o區(qū)”,也稱為盲區(qū),如圖 2.1 所示。盲區(qū)內(nèi)的通信大多是比較困難的。解決盲區(qū)通信主要有兩個(gè)方法:一是加大電臺(tái)功率以延長(zhǎng)地波傳播距離;二是常用的有效方法就是選用高仰角天線,也稱“高射天線”或“噴泉天線”。仰角是指天線輻射波辨與地面之間的夾角。仰角越高,電波第一跳落地的距離越短,盲區(qū)越少,當(dāng)仰角接近90°時(shí),盲區(qū)基本上就不存在了。前文提到的三角組合型全向全角天線就屬于這一類。
圖 2.1 電波越距現(xiàn)象及盲區(qū)
2.2 車載臺(tái)的通信困難及解決方法
車載通信一直都是短波通信中的一個(gè)難題。車的體積就那么大,沒(méi)辦法架長(zhǎng)天線,其輻射能力怎么也比不上固定臺(tái)。因此必須從合理設(shè)計(jì)天線形態(tài)和合理選擇架設(shè)位置等方面來(lái)彌補(bǔ),盡可能利用車體的反射效應(yīng),盡可能增加天線的“電長(zhǎng)度”。
車載天線有多種,現(xiàn)在國(guó)際上多認(rèn)為鞭狀天線更適合車輛運(yùn)動(dòng)中通信,而自動(dòng)天調(diào)應(yīng)該安裝在車外,最好是與天線鞭結(jié)合為一體,也就是常說(shuō)的自調(diào)諧鞭狀天線,這種天線因天調(diào)輸出端與天線連接的饋線很短,故效率比較高。美軍現(xiàn)在就大量使用這種天線。
鞭狀天線可選擇兩種架設(shè)形態(tài):①遠(yuǎn)距離通信時(shí)多用直立形態(tài),這時(shí)可以利用地面以下部分的“鏡象天線”效應(yīng),使天線鞭的電長(zhǎng)度比實(shí)際架高增加將近一倍。②近距離通信時(shí)通常將天線鞭拉彎俯臥,利用車頂?shù)姆瓷渥饔迷黾痈哐鼋禽椛浞至?,改善盲區(qū)通信效果。
不管采取何種措施,車載臺(tái)因天線長(zhǎng)度的限制,發(fā)射效率肯定不如固定臺(tái)高,因此實(shí)際通信中常常發(fā)現(xiàn)車載臺(tái)收固定臺(tái)的信號(hào)好,而固定臺(tái)收車載臺(tái)的信號(hào)不好的現(xiàn)象,為了彌補(bǔ)這種差異,建議車載臺(tái)備份野外應(yīng)急軟天線供停車時(shí)使用。
國(guó)外目前還建議采用加大車載臺(tái)功率的方法延長(zhǎng)地波通信距離,改善盲區(qū)。提高車載臺(tái)功率需要在原有100W電臺(tái)基礎(chǔ)上接續(xù)500W功率放大器,并相應(yīng)改用大功率車載天線和大功率車載電源,這種大功率車載系統(tǒng)是行之有效的。
比較而言,船載通信比車載通信困難少得多。一是因?yàn)榇w長(zhǎng),有圍桿,便于架設(shè)天、地波兼顧的斜天線;二是海面地波傳得遠(yuǎn)而且船離基地臺(tái)距離也較遠(yuǎn),不容易形成通信盲區(qū)。但是船載天線要求抗風(fēng)強(qiáng)度高,抗腐蝕能力強(qiáng)。
2.3 延長(zhǎng)個(gè)人攜帶臺(tái)通信距離的方法
個(gè)人攜帶臺(tái)在行進(jìn)中通信時(shí)只能使用短的鞭狀天線。一副3米長(zhǎng)的鞭天線配合25~50W電臺(tái),一般最遠(yuǎn)只能通20公里。如果要求通得更遠(yuǎn),必須換用野外快速型長(zhǎng)天線。一種快速天線是20米斜拉型,以最簡(jiǎn)潔的方法沿地面斜拉架設(shè),最大通信距離可達(dá)1000公里以上。如果使用全長(zhǎng)30米的三角形快速天線,通信距離更遠(yuǎn)。
以上兩種天線也可以用作車載臺(tái)的備用天線,在停車時(shí)換用,能夠明顯改善盲區(qū)內(nèi)和遠(yuǎn)距離的通信效果。
3、短波噪聲及消除方法
3.1 插入噪聲
在兩段話音之間涌現(xiàn)的噪聲稱為插入噪聲,這種噪聲消除起來(lái)比較容易?,F(xiàn)在多數(shù)短波電臺(tái)和超短波電臺(tái)都提供可選用的“靜噪”功能。打開(kāi)靜噪開(kāi)關(guān),插入噪聲就被抑制了。但是“靜噪”功能不能解決與有用信號(hào)混雜在一起的噪聲。
3.2 背景混雜噪聲
與信號(hào)混雜在一起的背景噪聲是最令人頭痛的,消除起來(lái)也是最困難的,必須通過(guò)DSP數(shù)字消噪技術(shù)加以解決。從使用類型來(lái)看,DSP數(shù)字消噪分為對(duì)端消噪和單端消噪兩種。
(1)對(duì)端消噪
所謂對(duì)端消噪,就是需要發(fā)方電臺(tái)和收方電臺(tái)互相配合進(jìn)行的消噪。其過(guò)程是:在發(fā)方,電臺(tái)對(duì)信號(hào)和噪聲進(jìn)行大倍率的平等壓縮;在收方,電臺(tái)對(duì)信號(hào)和噪聲進(jìn)行不平等的解壓,通過(guò)這一過(guò)程,強(qiáng)化了信號(hào),弱化了噪聲,實(shí)際消噪效果是比較明顯的。但是對(duì)端消噪在實(shí)際用中遇到兩個(gè)困難:一是消噪器要單獨(dú)適配電臺(tái),設(shè)備互換性差;二是不配消噪器的電臺(tái)參與通信比較困難。這兩個(gè)問(wèn)題制約了對(duì)端消噪器的推廣。
(2)單端消噪棗噪聲濾除技術(shù)
單端消噪只處理本機(jī)收到的信號(hào),無(wú)須對(duì)方臺(tái)配合,因而完全克服了對(duì)端消噪的弊端,成為消噪技術(shù)的發(fā)展主流。單端消噪的原理是根據(jù)有用信號(hào)的聲譜對(duì)話音進(jìn)行數(shù)字化處理,從而濾除噪聲分量,因此也稱為濾噪。目前有單獨(dú)的濾噪器產(chǎn)品,還有像柯頓NGT電臺(tái),已經(jīng)把濾噪器做成了電臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)功能,消噪效果比較理想,不但濾除了討厭的噪聲,還可以將幾乎被噪聲淹沒(méi)的微弱信號(hào)提升1~2個(gè)等級(jí)。
3.3 附加噪聲
附加噪聲不是來(lái)自傳播路徑或電臺(tái)本身,而是由于安裝電臺(tái)的地點(diǎn)、位置、安裝條件等方面的原因所產(chǎn)生。例如設(shè)臺(tái)地點(diǎn)周邊電磁環(huán)境太亂,存在干擾源;地線不合格,導(dǎo)入本地噪聲;車載電臺(tái)因接地和屏蔽不良而引入本車噪聲源等等。附加噪聲種類很多,要具體問(wèn)題具體解決。