《第四章短波通信系统和超短波通信系统ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章短波通信系统和超短波通信系统ppt课件.ppt（184页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。第四章 短波通信系统和超短波通信系统4.1 无线电通信概述4.2短波通信系统4.3 超短波通信系统从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4.1 无线电通信概述4.1.1 无线电通信的概念4.1.2 无线电波传播的主要特点4.1.3 短波信道和超短波信道的特性4.1.4 改进无线传输质量的主要措施从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、
2、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。定义：无线电通信是指利用无线电波传播信息的通信方式.优点：与有线通信方式相比，无线电通信具有通信建立迅速、通信距离远、机动灵活和组网容易等优点缺点：衰落严重，易受天电等外界干扰，容易被截获和窃听等应用：主要用于电报、电话、传真、广播和电视等各种信息 传输系统。广泛地应用于地面、空中、海上和空间通 信。4.1.1 无线电通信的概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。无线电通信的分类按工作频段划分为12个波段 极长波、超长波、
3、特长波、甚长波、长波、中波、短波、超短波和微波。根据无线电波的不同波段和传播模式 无线电通信主要分为短波通信、超短波通信、微波中继通信、移动通信、卫星通信等。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。序号频段名称频率范围波段名称波长范围1极低频（ELF）330Hz极长波10010Mm2超低频（SLF）30300Hz超长波101Mm3特低频（ULF）3003000Hz特长波1000100km4甚低频（VLF）330KHz甚长波（万米波）10010km5低频（LF）30300KHz长波（千米波）101k
4、m6中频（MF）3003000KHz中波（百米波）1000100m7高频（HF）330MHz短波（十米波）10010m8甚高频（VHF）30300MHz超短波（米波）101m9特高频（UHF）3003000MHz分米波微波101dm10超高频（SHF）330GHz厘米波101cm11极高频（EHF）30300GHz毫米波101mm12至高频3003000GHz丝米波101丝米从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。u短波通信（又称高频通信，HF）:是利用频率在3-30MHz的电磁波进行的无线电通信
5、，实际上，人们也把中波的高频频段1.5-3MHz归到短波波段，所以现有的许多短波通信设备，其频段范围往往扩展到1.5-30MHz。u超短波通信：是指利用波长为10-1m（频率为30-300MHz）的电磁波进行的无线电通信。由于超短波的波长在1-10m之间，所以也称为米波通信。整个超短波的频带宽度是270MHz，是短波频带宽度的将近10倍。由于频带相对较宽，被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、导航、移动通信、军事通信等领域。u微波中继通信：是利用300MHz以上频段的电磁波进行无线电通信的一种方式。使用的是分米波和厘米波波段，这种通信方式采用的是视距传输方式，受地形和天线高度的限制，相邻两站之
6、间的通信距离有限（一般在30公里左右）。利用这种通信方式进行远距离的通信，必须建立一系列的中继站，这也是中继（接力）通信的由来。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。u卫星通信：是利用通信卫星作为中继站实现地球上各点之间的通信。主要通信业务是电话、电报、电视、传真和数据传输。卫星通信可以只经过一颗卫星，由卫星通信地球站向卫星传输的上行线路和卫星向地球站传输的下行线来完成，也可以经过多颗卫星和多条上、下行线路。卫星通信是20世纪60年代中期航天技术与通信技术相结合产生的新的通信手段。u移动通信：是
7、指通信的双方或至少一方在移动中进行的信息交换和传输方式。工作在超短波或微波波段。u散射通信：是指利用大气层不均匀介质对电磁波的再辐射（散射或反射）作用进行的超视距无线电通信。散射通信包括对流层散射通信、电离层散射通信和流星余迹通信。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。n无线电通信简史 无线电通信起源于19世纪末。1892年，英国人麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，并证明在真空中它是以光速传播的。德国人赫兹于1887年用试验方法实现了电磁波的产生和接收。1859年，意大利人马可尼和俄国人波波夫
8、分别进行了无线电通信试验，并研制成无线电收发报机。随着真空器件的出现，无线电通信得到迅速发展。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。随着无线电通信技术的发展，无线电接力通信、卫星通信、毫米波通信等相继发展起来。1931年，在英国多佛尔与法国加来之间建立了世界上第一条超短波接力通信线路。20世纪50年代，出现了1GHz以上频段的小容量微波接力通信系统。到20世纪70年代，数字微波接力通信系统逐步完善，到80年代，毫米波波段开始应用于接力通信。美国贝尔实验室于1952年首先提出对流层散射超视距通信设
9、想，20世纪60年代以后，散射通信得到很大的发展。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。在卫星通信方面，英国人克拉克早在1954年提出了利用地球静止轨道卫星通信的设想；1957年10月，原苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星；1958年美国发射了世界上第一颗通信卫星“斯科尔”，开始了卫星通信的试验阶段；1965年美国发射对地静止卫星“国际通信卫星-1”号及原苏联发射对地非静止卫星“闪电-1”号的成功，标志着卫星通信进入实用阶段。20世纪70年代，卫星通信进一步向各应用领域扩展。例如，美国现已拥
10、有“国防通信卫星”、“舰队通信卫星”、“Milstar”等多个使用不同频段具有不同用途的军用卫星通信系统，卫星通信现已成为美国全球军事通信的重要手段。目前世界各国的长距离通信和国际通信中约有一半线路应用了无线电通信。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。中国的无线电通信发展较早。1899年在广州、马口等要塞及各江防舰艇上就设置了无线电台。1923年喀什噶尔电台建立，可与印度通报。1930年上海国际电台建立，同旧金山、柏林、巴黎建立了直达无线电报线路。中华人民共和国成立后，无线电通信得到迅速发展。
11、20世纪60年代开始发展大容量的微波通信，70年代建立卫星通信地球站，1984年发射了第一颗试验通信卫星。目前，无线电通信已成为中国通信事业中的重要手段。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。无线电通信系统的组成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程发射机发射机接收机接收机发射天线发射天线接收天线接收天线馈馈线线馈馈线线电磁波电磁波从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。无线电通信系统的组
12、成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程接收机接收机发射天线发射天线接收天线接收天线馈馈线线馈馈线线电磁波电磁波调调制制器器混混频频器器高高频频放放大大器器高频振荡器高频振荡器从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。6.6.无线电通信系统的组成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程发射天线发射天线馈馈线线调调制制器器混混频频器器高高频频放放大大器器高频振荡器高频振荡器低频（基带）低频（基带）信号信号中频信号中频信号高频振荡信号高频振荡信号射频信号射频信号从使用情况来看，闭胸式的
13、使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。无线电通信系统的组成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程发射天线发射天线馈馈线线电磁波电磁波调调制制器器混混频频器器高高频频放放大大器器高频振荡器高频振荡器低频（基带）低频（基带）信号信号中频信号中频信号高频振荡信号高频振荡信号射频信号射频信号从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。无线电通信系统的组成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程接收天线接收天线馈馈线线
14、第第一一混混频频器器高高频频放放大大器器一本振一本振第第二二混混频频器器二本振二本振二二中中放放解解调调器器低低频频（基基带带）放放大大器器一一中中放放从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。无线电通信系统的组成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程接收天线接收天线馈馈线线第第一一混混频频器器高高频频放放大大器器一本振一本振第第二二混混频频器器二本振二本振二二中中放放解解调调器器低低频频（基基带带）放放大大器器一一中中放放电磁波电磁波从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有
15、挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4.1.2 无线电传播的主要特点n电波传播方式 根据电波的频率（波长）的不同，无线电波主要有以下四种传播方式：地波传播、天波传播、视距传播、散射传播。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（1）地波传播 地波传播方式是指无线电波沿地球表面传播。它主要用于中波以上的波段的近距离通信。（2）天波传播 发射天线向空中发射电波，由高空电离层反射后到达接收点，这种方式称为天波传播。它是短波通信的主要传播方式。（3）直接波传
16、播 直接波传播方式是指电波在发射天线和接收天线能互相“看见”的距离内的一种传播方式，故也称为视距传播。其传播的路径基本是直线。一般有两种形式，一种是地对地的视距传播，一种是地对空的视距传播。（4）散射传播 这种传播方式是利用对流层及电离层的不均匀性对电波的散射作用而实现的超视距传播。主要用于超短波和微波的远距离通信。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。图 无线电波的主要传播方式（a）直射传播;（b）地波传播;（c）天波传播;（d）散射传播从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤
17、压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。n电波传播的特性实际上，天线辐射出去的电波的传播往往不是单一的形式，可能既有地波，也有天波等，但总有一种方式是最主要的。不同波段的电波，其主要传播方式也不同，但他们也有一些共同的特性。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（1）电波具有直线传播的特性在均匀介质中，电波是沿直线传播的，它从波源出发，同时向各个方向传播，而且速度相同，因而在某一瞬间，电波到达空间各点距波源的距离相等，其形状很象一个球面，此种波称为球面波
18、。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（2）电波具有相互干涉的特性在同一波源所产生的不同方向的电波，由于其所经过的路径和距离不一样，则接收点的场强是各不同路径电波的合成波，这种现象称为干涉。干涉会造成接收信号时强时弱。ABC直射波直射波地面反射波地面反射波从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（3）电波具有扩散的特性电波离开信源越远，能量越分散，场强越弱，这种现象称为电波的扩散。从使用情况来看，
19、闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（4）电波具有反射和折射的特性当电波由一种介质传到另一种介质时，在两种介质的分界面上，传播的方向要发生变化，产生反射和折射。（5）电波具有绕射的特性电波在传播过程中有绕过障碍物的能力。其绕射能力与电波波长和地形有关，波长越长，其绕射能力越强；波长越短，其绕射能力越弱。（6）电波能量的被吸收现象当电波在真空中传播时，只有能量的扩散现象，没有能量的损耗现象。但实际工作中，电波在传播路径上不管遇到导体还是半导体，都会产生感应电流，因而会损耗一些能量，这种现象称为电波的能量被吸收现
20、象。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4.1.3 短波信道和超短波信道的特性短波通信主要依靠天波和地波两种传播方式。超短波通信主要为直线视距传播。地波传播方式受大地的吸收 地面对电波能量的吸收的大小与地面的导电性能和电波频率有关：地面的导电性越好，吸收越小；电波频率越低，损耗越小。具有绕射现象 地波在传播过程中能绕过障碍物而传播的现象，称为绕射。地波的绕射能力与电波的波长，障碍物的高低大小及波源所处的位置有关：波长越长，障碍物越低窄，地波的绕射能力越强。传播稳定 地表面的电性能及地貌、地物等
21、并不随时间很快的变化。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。天波传播方式电离层的形式与结构从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。大气的分层现象 气体在气体在90km以上以上的高空按其分子的高空按其分子的重量分层分布，的重量分层分布，如在如在300km高度高度上面主要成分是上面主要成分是氮原子氮原子在离地在离地90km以下以下的空间，由于大的空间，由于大气的对流作用，气的对流作用，各种气体均匀混各种
22、气体均匀混合在一起合在一起从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电离层：60km到1000km的区域自由电子、正离子、负离子、中性分子和原子等组成的等离子体。电离源太阳辐射的紫外线、X射线、高能带电微粒流、为数众多的微流星其它星球辐射的电磁波以及宇宙射线等只占全部大气质量的2左右，但因存在大量带电粒子，所以对电波传播有极大影响。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。磁层：电离层至几万千米的高空存在
23、着由带电粒子组成的辐射带，磁层顶是地球磁场作用所及的最高处，出了磁层顶就是太阳风横行的空间。磁层是第一道防线（挡太阳风）电离层第二道防线（吸收各种射线）平流层内极少量的臭氧（O3）第三道防线（防紫外线）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电离层根据电子密度分层每一个最大值所在的范围叫做一个层D、E、F1、F2层从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。D层特点：6090km夜间消失，气体密度大，电子
24、易与其它粒子复合而消失，夜间没有日照而消失在中午时达到最大电子密度对电波损耗较大电子密度随季节有较大的变化。E层：90150km可反射几兆赫的无线电波在夜间其电子密度可以降低一个量级从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。F层：170200km为F1层，200km以上称F2层。在晚上，F1与F2合并为一层。F2层的电子密度是各层中最大的，在白可达21012个/m3，冬天大，夏天小。F2层空气极其稀薄，电子碰撞频率极低，电子可存在几小时才与其它粒子复合而消失。F2层的变化很不规律，其特性与太阳活动性
25、紧密相关。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电离层的变化规律电离层的规则变化电离层的规则变化日夜变化。正午稍后时分达到最大值，到拂晓时各层的电子密度达到最小。D层消失，E层减小，F合并季节变化。夏季的电子密度大于冬季，F2层反常。随太阳黑子11年周期的变化。随地理位置变化。低纬度大于高纬度从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全
26、部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。长波可在D层反射下来，在夜晚由于D层消失，长波将在E层反射；中波将在E层反射，但在白天D层对电波的吸收较大，故中波仅能在夜间由E层反射；短波将在F层反射；而超短波则穿出电离层。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电离层的不规则变化电离层的不规则变化是随机的、非周期的、突发的急剧变化，主要有以下3种：n突发E层（或称Es层）产生“遮蔽”现象n电离层突然骚动（太阳上燃烧的氢气发生巨大爆炸）D层突然吸收现象n电离层暴：太阳风进入电
27、离层F2受影响最大，电子浓度可能增加可能减小从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。对电
28、波传播影响最大的是电离层骚扰和电离层暴。例如2001年4月份多次出现极其严重的电离层骚扰和电离层暴造成我国满洲里、重庆等电波观测站发射出去的探测信号全频段消失，l较高频率部分的信号因电子密度的下降而穿透电离层飞向宇宙空间，l较低频率部分的电波因遭受电离层的强烈吸收而衰减掉。其它电波观测站的最低起测频率比正常值上升35倍，临界频率下降了50%。电离层暴致使短波通信、卫星通信、短波广播、航天航空、长波导航、雷达测速定位等信号质量大大下降甚至中断。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电离层电波传播：
29、无线电波在电离层中的传播物理机制短波经电离层反射的传播经电离层连续折射而返回地面到达接收点电离层散射传播流星余迹散射传播电离层电波传播通常指电离层反射传播（天波传播）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电离层电波传播：频率范围：长波、中波、短波（短波为主）优点：能以较小的功率进行可达数千千米的远距传播电路建立迅速机动性好设备简单缺点：受电离层影响衰落现象严重传播效应：多径传输多普勒频移极化面旋转非相干散射衰落从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在
30、近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。超短波传播方式 超短波通信主要依靠地波传播和空间波视距传播。优点：频段宽，通信容量大；视距以外的不同网络电台可以用相同频率工作，不会相互干扰；可用方向性较强的天线，有利于抗干扰；受昼夜和季节变化的影响小，通信较稳定。缺点：通信距离较近；受地形影响较大，电波通过山岳、丘陵、丛林地带和建筑物时，会被部分吸收或阻挡，是通信困难或中断。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1最高可用频率（MUF）2传输模式3多经传播4衰落5相位起伏（多普勒频移）6静区
31、7昼夜间信号差别短波在电离层中的传播特性短波在电离层中的传播特性从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1最高可用频率（最高可用频率（MUF）最高可用频率的英文缩写为MUF，它是指在实际通信中，能被电离层反射回地面的最高频率。对应于电离层各分层的电子密度，都存在一个相应的最高频率fv，也称为临界频率。在此频率时，该层对垂直入射的（入射角=00）电波将起到反射作用；而当频率高于fv时，垂直入射的电波将穿出该层，因此不能为收发用户提供短波通信链路。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有
32、挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。如果电波是以00的入射角斜射电离层，频率为fv的电波不会穿出该层，而当为更高的某一频率fob时才穿出该层。fob被称为入射角为时的最高可用频率，它可表示为：显然，fob fv。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。在给定通信距离和反射点高度的情况下，fob 与 fv关系式可表示为式2-1：式中fv为电波垂直入射时的最高反射频率，也称临界频率；为电波斜射至电离层的入射角；d为通信线路的长度；h为电波反射点处电离层的
33、虚高。hd从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。若给定通信线路的通信距离为2000km，在不同斜射频率下（即以fob为参数），按照式2-1计算，可得到一组fv-h的曲线（实线）；然后在给定的通信线路上测量，可以得到该线路的频高图，即实测的f-h的曲线（虚线）。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下
34、工程施工中已很少使用，在此不再说明。dhhffF为什么在同一电离层高度上有多个工作频率？为什么在同一电离层高度上有多个工作频率？从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。在设计短波通信线路时，工作频率应采用接近fmu频率。其原因如下：低频电波将受到较大的吸收损耗；同时，对于较低频率的电波，电离层的各个分层都可能对它产生反射，多经传播效应严重。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从图中可以看出，这两条
35、曲线存在有许多交点，从图中可以看出，这两条曲线存在有许多交点，所有的这所有的这些交点表示在给定的斜射频率上，可能存在的传播路径些交点表示在给定的斜射频率上，可能存在的传播路径。E从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。例如：例如：fob为为14MHz，对，对F2来讲存在两条传播路径，它们来讲存在两条传播路径，它们的反射点分别标为的反射点分别标为1和和1。E从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。反射点
36、反射点1的高度为的高度为380km，反射点，反射点1的高度为的高度为680km。EE从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。通过反射点1反射而到达接收端的信号要比反射点1反射来的信号强，这是因为两条路径所受的衰减不同。反射点1所通过的路径，除了由于通过D、E、F1层而遭到衰减外，和反射点1的路径相比，在F2层内传播更长的距离，因而多了一定的附加衰减。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。若斜射频率f
37、ob改为18MHz，对F2来讲仍然存在两条传播路径，它们的反射点分别标为2和2。反射高度分别为340km和460km。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从图中可以看出，和这个斜射频率相应的fv-h曲线，和频高图中（虚线）E、F1层曲线不存在交点。E从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。这表明fob=18MHz时，电波已不可能利用F1层和E层反射，而只是穿过它们，然后由F2层反射。E从使用情况来
38、看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。同样的道理，2点反射在接收端的信号较2点反射的强，但由于两者的反射高度相差不太大，所以其场强的差别将小于fob=14MHz时的情况。E从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。继续升高斜射频率，当斜射频率fob为20MHz，只存在F2层的一个反射点3，反射高度h=370km。E从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地
39、下工程施工中已很少使用，在此不再说明。也就是说当fob=20MHz时，只有一条传播路径。继续升高斜射频率，曲线族和频高曲线不再存在交点，这说明电波将穿过F2层，不再返回地面。E从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。由此可见，反射点3时斜射电波能否返回地面的临界点，与该点相对应的fv就是F2层的临界频率，与该点相对应的fob就称为F2层的最高可用频率（MUF）。E从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明
40、。总结以上结论，可以得到以下重要概念。（1）MUF是指给定通信距离下的最高可用频率。若通信距离改变了，计算所得的曲线族和实测频高图都将发生变化，从而使临界点的位置发生变化，对应的MUF值也就改变了。显然MUF还和反射层的电离密度有关，所以凡影响电离密度的诸因素，都将影响MUF的数值。（2）当通信线路选用MUF作为工作频率时，由于只有一条传播路径，所以在一般情况下，有可能获得最佳接收。（3）MUF是电波能返回地面和穿出电离层的临界值。考虑电离层的结构随时间的变化和保证获得长期稳定的接收，在确定线路的工作频率时，不是取预报的MUF值，而是取低于MUF的频率FOT，FOT称为最佳工作频率。一般情况下
41、FOT=0.85MUF。选用FOT之后，能保证通信线路有90%的可通率。由于工作频率较MUF下降了15%，接收点的场强较工作在MUF时损失了10-20dB,可见为此付出的代价也是很大的。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。由于电离层的电子密度受太阳辐射影响很大，白天和夜晚的最高可用频率相差甚大，工作频率也需要进行相应的调整。下图示出了最高可用频率一天内的变化，作为简单的取值方法，而为了更好的适应电离层参数变化引起的传输特性随机起伏，实时地选用最佳工作频率是合适的。下图画出了MUF和FOT及建议
42、选用的日频和夜频。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。04812162024t/h3456920f/MHz最高可用频率最高可用频率最高可用频率最高可用频率工作频率工作频率建议选用的工作建议选用的工作频率频率日频日频9MHz夜频夜频4.5MHz从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少
43、使用，在此不再说明。2传输模式传输模式在远距离短波通信线路的设计中，为了获得较小的传输衰减，或者为了避免仰角太小，以致现有的天线无法满足这一设计要求等原因，都需要精心地选择传输模式。下图为短波线路的路径图解。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。F2层层E层层TRF2层层E层层TRF2层层Es层层TRE层层E层层E层层从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。理论上讲，要严格设计这种多跳远距离通信线路
44、，就必须分别研究线路中每一地段对应于工作频率的传播特性和所需要的辐射仰角。但一般来讲这种严格的计算是不必要的，实际上，在设计中只考虑线路两个终端的电波传播情况，就足以确定短波线路对设备的具体要求。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3多经传播多经传播从前面的学习中我们知道，电波可以通过若干路径和不同的传输模式到达接收端，这种现象就称为多径传播。由于这些路径具有不同的长度，所以到达接收端的各条射线，它们所经历的传播时间是不同的。通过华盛顿到英格兰（6000km）和日本到英格兰（9600km）的传
45、真传输的测量表明不同模式的射线到达接收端的时间是不同的，它们间的差值，在0.54.5ms之间。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。下图为短波通信线路多径时延差的统计值。一般说来，时延差值等于或大于0.5ms 的占99.5%；而超过5ms的仅占0.5%。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从表中可以看出，最低模式是2E，时延为12.73ms；最高模式为5F，时延为16.26ms，两者之差即为多径
46、时延差3.53ms。模 式路 径 时 延（ms）1E2E12.733E12.824E12.931F12.962F13.452FE13.653F14.184F15.135F16.26从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。在短波信道上，多径时延具有下列特征：（1）多径时延随着工作频率偏离MUF的增大而增大。原因：在f=MUF时，将出现单径传输，不存在多径时延，偏离MUF将出现多径传播。工作频率与最大可用频率MUF的比值称为多径缩减因子，英文缩写为MRF，表示为：f为工作频率，多径缩减因子越大，说明工
47、作频率越靠近最高可用频率。在实际线路中由于MUF随电离层发生变化，因此MRF也随之变化，多径时延亦随之变化。因此在线路设计时应考虑这一情况，实时进行频率预报来达到工作频率尽可能靠拢MUF的目的。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（2）多径时延与通信距离有密切关系图中示出了多径时延与通信距离之间的关系统计曲线。可见在200300km的短波线路上，由于电离层与地面间的多次反射，使多径时延最严重，可达8ms；在20008000km的线路上，可能存在的传播模式减少，故多径时延只有23ms。当通信距离
48、进一步增大时，由于不再存在单跳模式，多径时延又随之增大，当距离为20000km时，可达6ms。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（3）多径时延随时间发生变化多径时延随时间变化的原因是电离层的电子密度随时间变化，从而使MUF随时间变化。电子密度变化越急剧，多径时延的变化越严重。多径时延严重影响短波数据通信的质量，所以在线路设计中，通常为了保证传输质量，要限制传输速率。目前在印字电报通信中，为了减少多径传输的影响，通报速率限制在200波特以下。在短波线路传输高速数据时，通常需要采用多路并发的方法
49、。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4衰落短波在电离层传播过程中，由于多径传播等原因，使接收端的信号出现叠加（干涉），接收信号的强度出现忽大忽小的随机起伏，称为衰落。多径干涉是引起衰落的主要原因，此外电离层特性的变化等因素也会引起衰落。衰落有快衰落和慢衰落之分，连续出现持续时间仅几分之一秒的信号起伏称为快衰落；持续时间比较长的衰落（1小时或者更长）称为慢衰落。根据衰落产生的原因，可分为以下3种衰落。干涉衰落、吸收衰落、极化衰落。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构
50、、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（1）干涉衰落若从线路发送端发射恒定幅度的高频信号，由于多径传播，到达接收端的射线不是一条，而是多条。这些射线通过不同的路径，到达接收端的时间不同，传播的距离不同，遭受的衰减不同，所以到达接收端后的幅度也各不相同。再者由于电离层的电子密度、高度均是随机变化的，电波射线轨迹也随之变化，这使得同一信号由多径传播到达接收端后信号之间不能保持固定的相位差，使合成的信号振幅随机起伏。这种衰落由到达接收端的若干个信号干涉造成，故称“干涉衰落”。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些