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关于一些短波电波传播的初步知识

作者:卡文 日期:2008-11-26 人气:1599 来源:广播论坛 添加:5BCL.com 
短波通信受许多因素的影响,在弄明白这些之前,首先要知道电离层和太阳活动是如何影响它的。下面的介绍中,你可以知道怎么会存在世界范围的无线电传播,可以知道如何得到有关太空的天气信息(例如SFI,K index,A index等等)以及如何使用他们。当然介绍的都是一些初步的知识,有关短波传播的详细信息可以从其他地方得到,例如“ARRL HANDBOOK”等。太阳不但是地球上万物的能量来源,同时它也使全球范围的短波通信成为可能。太阳的辐射对于地球上方的电离层起着至关重要的作用。太阳黑子(也就是太阳表面温度比较低的地方)是太阳电磁辐射活动增强的表现。太阳辐射给电离层(可以反、折射电波)带来了“离子”。每天的太阳黑子数都不相同,但它的活动符合11年的活动周期。在上图所示的太阳黑子活动图中,我们可以清楚地看到太阳活动是按照11年为一个周期循环的。在太阳黑子的高峰年,通常能听到很多平时不容易听到的小功率电台。同时太阳黑子的数目的变化还存在着一个27天的变化周期,这主要是由于太阳的自转所引起的。当然,地球的倾斜自转轴以及椭圆的公转轨道(也造成了四季的变化)也影响着传播,简单的说就是地球上的白天和黑夜以及四季的变化,都会对传播产生影响。一般来说高于10MHZ的频率在白天可用,而晚上则是低于10MHZ的频率。预测真正的最高可用频率(MUF)是一门牵涉到很多因素的艺术。

太阳耀斑能释放出令人难以置信的大量的离子和频谱非常宽的电磁波能量。耀斑一般出现在太阳黑子的附近,而且一般只持续1~2分钟。根据所产生的X射线的多少,耀斑被分为X级、C级和M级(其中最大的耀斑称为X级。各级别之间的关系是:1X=10C=100M)。只能持续很短时间的耀斑能对电离层产生持续长达几天的影响。

太阳辐射使大气层中的氧原子和氮原子失去了电子,形成离子。进而这些电离化的气体在地球上空30~250英里的范围内形成了4个不同的离子层。这些层通称为电离层。有了电离层对于短波信号的折射作用,才使远距离通信成为可能。
D层是电离层中最靠近地面的一层。它在中午的时候电离程度最高,但是它的离子也很容易丢失。这一层只是吸收无线电信号的能量,而不是反射他们。D层电离化的程度越高,吸收无线电波的能力越强。
跟D层相类似,在没有阳光照射的时候,E层失去它的离子的速度很快,因此它主要在白天影响传播。但是E层不像D层那样吸收较低频率的短波信号的能量而让较高频率的通过,E层可以把电波反射回地面。通常来说,在晚上E层非常弱,无线电信号都能穿透它。在某些时候,突发的E层甚至可以将VHF信号反射回地面。
F1和F2层合称为F层。其实它们在夜间确实是合在一起的。对于远距离短波通信来说F层是最为重要的。F层在白天和晚上都存在,只是在晚上F层比较薄。也由于这个原因,F层在白天能把比较高的频率反射回地面,而到了晚上就让较高的频率通过。一般来说,在晚上可以把10~15MHZ的信号反射回地面。

在晚上,D层消失,E层也变得很弱。F1和F2层合到了一起。由于没有了D层的吸收作用,我们可以开始使用较低的无线电频率。这也是为什么你可以在晚上听到很多国外的中波广播的原因。而那些在白天可以被反射的电波,在晚上则穿过了不够厚的F层。
能被F层反射的最高频率被称为最高可用频率(MUF)。使用接近最高可用频率(MUF)的频率是一个很明智的选择。因为低于这个频率的将被吸收得多,而高于这个频率的又容易穿透电离层。有的时候,最高可用频率(MUF)甚至降到了5MHZ以下,这一般是由于电离层的扰动或者是F层过于稀薄。同样,太阳周期的最低点也会造成这种情况。
当前电离层的条件直接影响着不同频率的无线电波的传播。太阳黑子可以使电离层的反射短波信号的能力增强。而太阳流又会使电离层扰动――导致电磁暴。骚动的电离层会吸收短波的信号,而不是传播信号。下面我们来看看这些参数。
太阳黑子数:太阳黑子数越高,说明太阳的离子辐射增强,离子辐射可以增加电离层反射短波信号的能力。在11年的周期内,太阳黑子的数目可能在0到200以上的范围内变化。
太阳流密度:跟太阳黑子数相类似,太阳流密度值是无线电信号的一个实际测量值。一般每天在2800MHZ(10.7cm)测量一次。从太阳来的无线电噪音越高,说明太阳的离子辐射越强,这跟太阳黑子数有相互关系。太阳流密度值的范围在60到300之间。60意味着没有太阳黑子。
A指数描述的是过去24小时的地磁条件。它的变化范围在0~400之间。不过通常很少可以看到A指数达到75或者是100的情况。一般情况下,A指数在5~50之间变化。低于10地值表明非常适合短波通信。较高的A指数意味着无线电波将被电离层风暴吸收很多能量。
K指数与A指数类似,不过它反映的是前3个小时的情况,它的值得范围在0~9之间变化。数字越小说明电离层越安静。K指数是相当重要的。当K指数上升的时候,就可以估计到传播情况将会变坏,尤其是两极地区。从哪里可以得到最新的太阳和地磁指数的数据呢?WWV和WWVH每个小时都提供这些数据,但由于在我国有BPM的存在,要接收WWV和WWVH不是很容易。这种情况下通过互联网查询是最简单的方法。那么有没有什么现成的软件可以预测当天或者是更长一段时间内的短波传播呢?我通常使用的是W6ELProp 2.0(点击打开连接),只要输入从互联网上获得的当日的SFI和K指数以及目标地的经纬度(其实一般只要输入对方的呼号前缀就可以了)就可以算出一天内的传播情况。实践说明它的计算结果相当有用。
、上图就是一个简单的实例,显示的是当时南京到塞拉里昂的传播预测。一般来说,显示20DB左右的信号就比较容易通联,当然,可用度越高越好(如图所示的A或B)。

 

业余电台常用频率及用途:

150KHZ及以下
这个频率的无线电波不能通过电离层传播,但是可以非常好地渗透到海洋的深处。所以你可以在这个频段发现有很多做潜艇通讯的军事电台。

150—540KHZ
这就是很多SWLs讲的长波段。你能听到的大多数信号是一些信标台,不断重复摩尔斯码呼号。在欧洲,从155 到 281 kHz是广播波段。在这个波段的高端,你可以收到一些RTTY的信号。海洋气象和安全广播,如大家知道的NAVTEX,在512 kHz发射。这个波段最好的接收时刻是在晚上,尤其在秋冬季节。

540—1700KHZ
这里是中波广播,“中波”波段到1600 kHz结束,而“中波广播波段”却在1700 kHz结束,从1610 到 1700 kHz是新的“X”或“扩展”波段。新的电台于1997年在这个“X”波段播音,这个“X”波段提供了精彩的DX收听机会。1700 到 1800 kHz: 主要是些灯塔和导航信号,用来给鱼船和海上油井勘探的定位信号。

1800—2000KHZ
这是160米的业余无线电波段,多数的语音通讯采用LSB模式,在秋冬季节的夜晚有最好的接收效果。

2000—2300KHZ
这个波段用于海事通讯,而 2182 kHz保留为紧急救难频率。还有一些有规律的海洋气象广播,多数采用USB模式,最好的接收时间在晚上。

2300—2498KHZ
这是120米的广播波段,主要是热带地区的广播电台使用。

2498—2850KHZ
可以在这里发现很多的海事电台,如标准时间频率发播台如 2500 kHz WWV 和 WWVH。

2850—3150KHZ
2850 到 3150 kHz: 这个波段主要是些USB的航空电台。还有些航空气象报告电台,你可以听到机场和飞机之间的通讯。

3150—3200KHZ
这个波段分配给固定台,最通常的通讯方式是RTTY。

3200—3400KHZ
这是一个非常有趣的波段。这是90米的广播波段,主要是一些热带地区的电台。加拿大标准时间频率发播台CHU可以在3330kHz被听到,一些固定电台也使用这个频段,最好的接收时间在晚上。

3400—3500KHZ
这个波段用于 USB模式的航空通讯。

3500—4000KHZ
这是80米的业余无线电波段。3500 到 3750 kHz 的范围用于 CW 和 RTTY 通讯,其余的波段用于LSB的语音广播。在欧洲和非洲,3900 到 4000 kHz的频率是广播波段。最好的接收时间在晚上。

4000—4063KHZ
这是固定电台波段,主要用于SSB的军事通讯。

4063—4438KHZ
这个波段用于 USB 的海事通讯,而 4125 kHz 被用于呼叫。

4438—4650KHZ
这个范围的频率用于固定台和移动台的 USB 通讯。

4750—4995KHZ
这是60米的广播波段,主要由热带地区的一些电台使用。最好的接收时间是秋冬季节的傍晚和夜晚。

4995—5005KHZ
这个频段有国际性的标准时间频率发播台。你可以听到 5000 kHz 的WWV 和 WWVH。

5005—5450KHZ
这个频段非常的混乱!这个频段的低端有些广播电台,还有 SSB 的固定台和移动台,RTTY 和 CW 可以在整个频段被听到。最好的接收时间是傍晚和晚上。

5450—5730KHZ
这是另一个使用 USB 模式的航空波段。

5730—5950KHZ
混杂的波段!这几年,这个波段被美国政府的固定台占据,使用 USB 和 RTTY 模式。然尔,这里也可以找到几个广播电台。

5950—6200KHZ
这是49米的广播波段,在午后到日出后的几个小时内充满了信号。

6200—6525KHZ
这是一个非常拥挤的海事通讯波段,使用 USB 模式和各种 FSK 模式 如 AMTOR 和 FEC。

6525—6765KHZ
这是另外一个拥挤的波段,是 USB 的航空通讯。最好的接收时间是傍晚和晚上。

6765—7000KHZ
这个频段由固定台占据,使用 SSB, CW, FAX 模式,和各式各样的数字通讯模式。

7000—7300KHZ
7000 到 7100 kHz 的范围是全世界的业余无线电波段,在北美和南美,7100 到 7300 kHz 的范围是业余无线电的专用频段,一些广播为了覆盖北美和南美的地区,结果在傍晚和晚上干扰非常严重。HAM在7000-7150 kHz使用 CW 和 RTTY,而7150 到 7300 kHz使用LSB。最佳的接收时间是午后到早晨。

7300—8195KHZ
这个频段主要由固定台使用,尽管也有些广播电台在这里播音。这个频段使用 FSK 和 数字模式。

8195—8815KHZ
在午后到清晨这里是繁忙的海事通讯频段,有拥挤的 USB 和 FSK 信号。

8815—9040KHZ
这是另一个航空通信波段,充满了 USB 信号。还可以听到一些航空气象预报电台。

9040—9500KHZ
这个频段主要是由一些使用 FSK 和 数字模式的固定电台使用。但是也有些国际广播电台的信号。

9500—9900KHZ
这是31米的国际广播波段,塞满了世界各地的电台。最好的接收时间是午后到上午,尤其在冬天的时候,一些电台可以整天被听到。

9900—9995KHZ
有些国际广播电台和使用 FSK 模式通讯的固定台。

9995—10005KHZ
标准时间标准频率发播台如 10000 kHz的 WWV 和 WWVH。

10005—10100KHZ
这个频率用于航空通讯。

10100—10150KHZ
这是30米的业余无线电波段,在这个波段操作严格限制为 CW 和 RTTY。

10150—11175 KHZ 
固定台使用这个频段。除了不同的 FSK 和数字模式,还可以听到一些SSB模式中继的国际广播电台。这些电台传送节目到卫星下行服务不到的地区。

11175—11140KHZ
这个频段用于 USB 方式的航空通讯。

11140—11650KHZ
这个频段主要是由一些使用 FSK 和 数字模式的固定电台使用。但是也有些国际广播电台的信号。

11650—11975KHZ
这是25米的国际广播波段,你整天可以听到有电台播音。

11975—12330KHZ
这个频段主要是由一些使用 FSK 和 数字模式的固定电台使用。但是也有些国际广播电台的信号。

12330—13200KHZ
无论是白天还是夜晚,这里是繁忙的海事通讯波段,充斥着 USB 和 不同的 FSK 信号。

13200—13360KHZ
无论是白天还是夜晚,都可以听到 USB 模式的航空通讯。

13360—13600KHZ
这个频段主要是由一些使用 FSK 和 数字模式的固定电台使用。

13600—13800KHZ
这是22米的国际广播波段,最佳的接收时间是白天和傍晚。

13800—14000KHZ
由固定台使用, 大多数通讯使用 FSK 模式。

14000—14350KHZ
这是20米的业余无线电波段,低端的 100kHz 用于 CW 和 RTTY,其余的频率使用 USB 模式(在美国 HAM 不能在 14150 kHz 以下使用 SSB)最佳的接收时间是白天和傍晚。

14350—14490KHZ
这个频段主要是由一些使用 FSK 和 数字模式的固定电台使用。

14490—15010KHZ
这里是些标准时间标准频率发播台如 15000 kHz的 WWV 和 WWVH。

15010—15100KHZ
这个频段用于 USB 模式的航空通讯,尽管也可以找到一些国际广播电台。

15100—15600KHZ
这是19米的国际广播波段,你整天可以听到有电台播音。

15600—16460KHZ
这个频段主要是由一些使用 USB、FSK 和 数字模式的固定电台使用。

16460—17360KHZ
这个频段由海事电台和固定电台共享,使用 USB、FSK 和 数字模式。最好的接收时间是在白天。

17360—17550KHZ
这个频段由航空电台和固定电台共享,使用 USB、FSK 和 数字模式。

17550—17900KHZ
这是16米的国际广播波段,最佳的接收时间是在白天。

17900—18030KHZ
这个频段用于 USB 模式的航空通讯。

18030—18068KHZ
这个频段主要是由一些使用 FSK 和 数字模式的固定电台使用。

18068—18168KHZ
这是17米的业余无线电波段,使用CW, RTTY, and USB模式

18168—19990KHZ
这个大的波段用于固定电台,也可以找到一些海事电台。大多数通讯使用 FSK 和 数字模式。19954kHz是一个非常有趣的频率,几十年来被用做苏联有人操控飞船的标志信号。通常只有在白天才有好的接收效果。

19990—20010KHZ
这里是些标准时间标准频率发播台如 15000 kHz的 WWV 和 WWVH,接收的最佳时间在白天。

20010—21000KHZ
这个频率主要用于固定台,也有些航空电台。大多数通讯使用CW, RTTY, and USB模式。

21000—21450KHZ
这是15米的业余无线电波段。在开始的 200 kHz使用 CW 和 RTTY 模式。在其余的频率使用 SSB 模式。最佳的接收时间在白天。

21450—21850KHZ
这是13米的国际广播波段,最佳的接收时间是在白天。

21850—22000KHZ
这个频段由航空电台和固定电台共享,使用 USB、FSK 和 数字模式。

22000—22855KHZ
这个频段主要是由一些使用 FSK 和 数字模式的海事电台使用。最佳的接收时间是太阳黑子活动期的白天。

22855—23200KHZ
这个频段主要是由一些使用 FSK 和 数字模式的固定电台使用。

23200—23350KHZ
在这里可以找到使用 USB 的航空台。

23350—24890KHZ
这个频段主要是由一些使用 FSK 和 数字模式的固定电台使用。

24890—24990KHZ
这是15米的业余无线电波段。使用 CW 、FSK和 RTTY 模式。最佳的接收时间是太阳黑子活动期的白天。

24990—25010KHZ
这个频率用于标准时间标准频率发播台,尽管目前还没有电台在这个频段上操作。

25010—25550KHZ
很多都是些小功率电台,装在卡车,出租车,小汽艇上。通常使用 USB 和 AM 方式,FM使用 5 kHz的步进。最佳的接收时间是太阳黑子活动期的白天或突发性的E电磁辐射开启时。

25550—25670KHZ
这个频段保留给天文广播,目前电台还没有。

25670—26100KHZ
这是13米的国际广播波段,然而只有法国国际广播电台有播音。最佳的接收时间是太阳黑子活动期的白天。

26100—28000KHZ
这个波段用于固定、移动、海事电台,很多都是些小功率电台,装在卡车,出租车,小汽艇上。通常使用 USB 和 AM 方式,FM使用 5 kHz的步进。在这里有市民波段(CB)从26965 到 27405 kHz,最佳的接收时间是太阳黑子活动期的白天或突发性的E电磁辐射开启时。

28000—29700KHZ
10米的业余无线电波段。最多的是28300 到 28600 kHz的USB信号,在 29600kHz 上使用 FM 模式。接收时间同上。

29700—30000KHZ
小功率的固定和移动台使用这个波段,主要的使用 5kHz 步进的 FM 模式。

中国业余电台常用频率:
80m波段:3.840MHZ  3.843MHZ  3.850MHZ  3.855MHZ
40m波段:7.030MHZ(CW) 7.050MHZ 7.O53MHZ 7.055MHZ 7.060MHZ 7.068MHZ

    20m波段:14.180MHZ 14.225MHZ 14.270MHZ 14.330MHZ
15m波段:21.400MHZ
10m波段:29.600MHZ(FM)
14.180MHZ是"B NET"的工作频率.每天8:00开始.经常有老业余家出现
14.330MHZ是"CRSA NET"的工作频率.每周二10:00开始.


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