短波天波频率的预测与分析
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Ｒａｄｉｏ Ｗ ａｖｅ
电波
短 波 天 波频 率 的预 测 与分 析
彭忠 宝 。刘昊容
（国 家无 线 电监 测 中心 深 圳 监 测 站 ，深 圳 ５１８１２０）
摘要 ：短波 通信 由于具有 建设 成本低 、通信距 离远和 抗毁 能力强等特点，是唯 一不受网络枢 纽和中继制约的远程 通信 手段 ，特别在 发 生战争或重大 突发 自然 灾害等紧急情况可发挥其重要 的作 用。短 波天 波链 路 的预测在设计高质量短 波通信 链路 的工作 中显得尤为重要。本文介绍了短 波天波传播 预测的不同方法，利用短 波仿真软件ＩＴＳ对天波链 路的频率进行 预测 和仿真，然后利用通信 电台进行预测 的验证 与分析。
Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄｓ：ｓｋｙｗａｖｅ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ指 的是利 用频 率为 ３￣３０ＭＨｚ，波 长 在 ｌＯ０￣ｌＯｍ的电磁 波进行 无 线电通信。短波设备 架
设方便
、
成 本低 廉 ，主要利用天 波经 电离层反 射，无
关 键 词 ：天 波 通 信 ；频 率预 测 ；ＩＴＳ
ｄｏｉ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１６７２—７２７４．２０１６．０３．０１９ 中图分 类号 ：ＴＮ９２６＋．２ 文献标 示码 ：Ａ
文章编 码 ：１６７２—７２７４（２０１６）０３—００６７—０３
■
Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ａ ｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｋｙｗ ａｖｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
短波 天波传 播最大可用频率 的预测 在工程 上可 分为两 种 ，一种是 手工做 图法 ，另一种是 基于合适 的 预测模 型下的软件 实现。
３．１ 手工作图法
２ 天波链 路 的特性 分析
天波链路 主要是利 用电离层反 射 电磁 波进 行信 息传播 ，电离层是 从离地 面约５０千米 开始 一直伸展 到约 １，０００千 米 高度 的地 球高 层大 气空 域 ，其 中存 在 相 当多的 自由 电子和 离子 ，能使 无线 电波 改变 传 播 速 度 ，发 生 折射 、反 射 和散 射 ，产生 极化 面 的旋 转 并受 到不 同程 度 的吸 收。电离层一般包 括Ｄ层 、Ｅ 层 、Ｆ，层和Ｆ，等 四个导 电层，各层之间没有 明显 的分 界 线 。电离层 的活跃 程度 跟 太阳的活 动情况 有很大 关 系，太 阳 活动 频 繁 的时候 ，太 阳 的射 线会 使 电离 程度 更 高 ，这 样 有利 于反 射 高频 率 的信 号。电离层 的特性 、结 构和变化 规律对 天波链路 的通信 效果有 重 大 的 影 响 。
数字进信世界 ７
３ 天波传 播 的频 率预 测 方法
短波天波传 播 的频 率预测是 指在电离层探 测历 史资料 或实 测资料 的基础 上 ，根 据 电离层特 性参 数 的时空变化 规律和 通信质量与电离层 信道参 数的关 系 ，对满 足天 波短信链 路 上工作质量 要求 所作 出一 种 预先的频率推 断。
短 波 天 波 通信 的链 路工 作频 率 不 是 任 意选 择 的，而是该链 路最 低 可用 频率 ＬＵＦ（１ｏｗｅｓｔ ｕｓａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）和 最 高 可用 频 率 Ｍ ＵＦ（ｍａｘｉｍｕｍ ｕｓａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）之 间的部分，即所 谓该 电路 的工 作频段 。ＭＵＦ与电离层 电子密度 及电磁波 进入 大气 层 的入射 角有关 。电子 密度 越 大 ，ＭＵＦ值 越大 ；当 电子密度 随时 间 （昼 夜、季节、年份 ）和 地理 位置 等 因素变 化时，ＭＵＦ也会 随这些 因素而 变化 。
～卫
ｐｒｅｓｅｎｔｓ ～ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍ ｅｔｈｏｄｓ ｏｆｓｋｙｗ ａｖｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｆｒ ｅｑｕｅｎｃｙ
ｄ ¨ Ｊ 』
ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｋｙｗ ａｖｅ ｌｉｎｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＩＴＳ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ ．Ｌａｓｔｌｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｄａｔａ ｕｓｉｎｇ ｒａｄｉｏ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ．
Ｐｅｎｇ Ｚｈｏｎｇｂａｏ，Ｌｉｕ Ｈ ａｏｒｏｎｇ
（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｒａｄｉｏ Ｍ ｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｓｔａｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，５１８１２ｏ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＨＦ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉＳ ｔｈｅ ｏｎｌｙ ｃｏｍｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｔｈａｔ ｉＳ ｎｏｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｈｕｂ， ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｌｏｗ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ，ｌｏｎｇ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ，ａｎｄ ａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ． Ｈ Ｆ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃａｎ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｅｍ ｅｒｇｅｎｃｙ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｗａｒ ｏｒ ｎａｔｕｒａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ．Ｓｋｙｗ ａｖｅ ｌｉｎｋ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｋｅｙ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｇｏｏｄ ｓｈｏｒｔｗ ａｖｅ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｌｉｎｋ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
需建 立 中继 站 即可实现 远距 离通 信 ，由于 电离层 的
不可 摧 毁特 性 ，因此 ，短波 通信 相 比卫 星通 信具有
作者 简介 ：彭忠宝 ，硕 士研究 生，国家无 线电监测 中心 深圳 监测站助 理工程 师，主要从事短波 监测工作 。主 要研 究方向为短波 监测相关 技术研究 。 刘 吴容 ，硕士研 究生 ，国家无 线 电监 测中心深圳 监测站助 理工程 师，主要 从事短 波监测工作 ，主 要研 究方向为短波 监测相关 技术研究 。
电波
短 波 天 波频 率 的预 测 与分 析
彭忠 宝 。刘昊容
（国 家无 线 电监 测 中心 深 圳 监 测 站 ，深 圳 ５１８１２０）
摘要 ：短波 通信 由于具有 建设 成本低 、通信距 离远和 抗毁 能力强等特点，是唯 一不受网络枢 纽和中继制约的远程 通信 手段 ，特别在 发 生战争或重大 突发 自然 灾害等紧急情况可发挥其重要 的作 用。短 波天 波链 路 的预测在设计高质量短 波通信 链路 的工作 中显得尤为重要。本文介绍了短 波天波传播 预测的不同方法，利用短 波仿真软件ＩＴＳ对天波链 路的频率进行 预测 和仿真，然后利用通信 电台进行预测 的验证 与分析。
Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄｓ：ｓｋｙｗａｖｅ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ指 的是利 用频 率为 ３￣３０ＭＨｚ，波 长 在 ｌＯ０￣ｌＯｍ的电磁 波进行 无 线电通信。短波设备 架
设方便
、
成 本低 廉 ，主要利用天 波经 电离层反 射，无
关 键 词 ：天 波 通 信 ；频 率预 测 ；ＩＴＳ
ｄｏｉ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１６７２—７２７４．２０１６．０３．０１９ 中图分 类号 ：ＴＮ９２６＋．２ 文献标 示码 ：Ａ
文章编 码 ：１６７２—７２７４（２０１６）０３—００６７—０３
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Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ａ ｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｋｙｗ ａｖｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
短波 天波传 播最大可用频率 的预测 在工程 上可 分为两 种 ，一种是 手工做 图法 ，另一种是 基于合适 的 预测模 型下的软件 实现。
３．１ 手工作图法
２ 天波链 路 的特性 分析
天波链路 主要是利 用电离层反 射 电磁 波进 行信 息传播 ，电离层是 从离地 面约５０千米 开始 一直伸展 到约 １，０００千 米 高度 的地 球高 层大 气空 域 ，其 中存 在 相 当多的 自由 电子和 离子 ，能使 无线 电波 改变 传 播 速 度 ，发 生 折射 、反 射 和散 射 ，产生 极化 面 的旋 转 并受 到不 同程 度 的吸 收。电离层一般包 括Ｄ层 、Ｅ 层 、Ｆ，层和Ｆ，等 四个导 电层，各层之间没有 明显 的分 界 线 。电离层 的活跃 程度 跟 太阳的活 动情况 有很大 关 系，太 阳 活动 频 繁 的时候 ，太 阳 的射 线会 使 电离 程度 更 高 ，这 样 有利 于反 射 高频 率 的信 号。电离层 的特性 、结 构和变化 规律对 天波链路 的通信 效果有 重 大 的 影 响 。
数字进信世界 ７
３ 天波传 播 的频 率预 测 方法
短波天波传 播 的频 率预测是 指在电离层探 测历 史资料 或实 测资料 的基础 上 ，根 据 电离层特 性参 数 的时空变化 规律和 通信质量与电离层 信道参 数的关 系 ，对满 足天 波短信链 路 上工作质量 要求 所作 出一 种 预先的频率推 断。
短 波 天 波 通信 的链 路工 作频 率 不 是 任 意选 择 的，而是该链 路最 低 可用 频率 ＬＵＦ（１ｏｗｅｓｔ ｕｓａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）和 最 高 可用 频 率 Ｍ ＵＦ（ｍａｘｉｍｕｍ ｕｓａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）之 间的部分，即所 谓该 电路 的工 作频段 。ＭＵＦ与电离层 电子密度 及电磁波 进入 大气 层 的入射 角有关 。电子 密度 越 大 ，ＭＵＦ值 越大 ；当 电子密度 随时 间 （昼 夜、季节、年份 ）和 地理 位置 等 因素变 化时，ＭＵＦ也会 随这些 因素而 变化 。
～卫
ｐｒｅｓｅｎｔｓ ～ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍ ｅｔｈｏｄｓ ｏｆｓｋｙｗ ａｖｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｆｒ ｅｑｕｅｎｃｙ
ｄ ¨ Ｊ 』
ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｋｙｗ ａｖｅ ｌｉｎｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＩＴＳ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ ．Ｌａｓｔｌｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｄａｔａ ｕｓｉｎｇ ｒａｄｉｏ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ．
Ｐｅｎｇ Ｚｈｏｎｇｂａｏ，Ｌｉｕ Ｈ ａｏｒｏｎｇ
（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｒａｄｉｏ Ｍ ｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｓｔａｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，５１８１２ｏ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＨＦ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉＳ ｔｈｅ ｏｎｌｙ ｃｏｍｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｔｈａｔ ｉＳ ｎｏｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｈｕｂ， ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｌｏｗ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ，ｌｏｎｇ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ，ａｎｄ ａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ． Ｈ Ｆ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃａｎ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｅｍ ｅｒｇｅｎｃｙ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｗａｒ ｏｒ ｎａｔｕｒａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ．Ｓｋｙｗ ａｖｅ ｌｉｎｋ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｋｅｙ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｇｏｏｄ ｓｈｏｒｔｗ ａｖｅ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｌｉｎｋ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
需建 立 中继 站 即可实现 远距 离通 信 ，由于 电离层 的
不可 摧 毁特 性 ，因此 ，短波 通信 相 比卫 星通 信具有
作者 简介 ：彭忠宝 ，硕 士研究 生，国家无 线电监测 中心 深圳 监测站助 理工程 师，主要从事短波 监测工作 。主 要研 究方向为短波 监测相关 技术研究 。 刘 吴容 ，硕士研 究生 ，国家无 线 电监 测中心深圳 监测站助 理工程 师，主要 从事短 波监测工作 ，主 要研 究方向为短波 监测相关 技术研究 。