無線電波傳輸距離遠(yuǎn)的奧秘

 短波通信是指波長為100~10米(頻率為3~30兆赫)的無線電。在通信現(xiàn)代化的戰(zhàn)爭中，短波通信被廣泛用于傳輸電報(bào)、電話、數(shù)據(jù)和靜態(tài)圖像，在軍用遠(yuǎn)程通信中占據(jù)極其重要的地位。陸地上的作戰(zhàn)指揮所要與遠(yuǎn)處的部隊(duì)或海上的軍艦進(jìn)行通信，都要依靠短波電臺(tái)。短波通信發(fā)射功率小，傳輸距離遠(yuǎn)，建站迅速，便于機(jī)動(dòng)，是軍用無線電通信的主要方式之一，被譽(yù)為現(xiàn)代戰(zhàn)場的“神行太保” 。

被埋沒的“英雄”

然而，在很多年以前，人們利用無線電波進(jìn)行通信時(shí)，主要都是利用波長在 1000米以上的中、長波。為什么科學(xué)家們只利用長波波段呢?原來，最早人們以為無線電波只能沿直線傳播，而地球表面是圓弧形狀的，電波向前傳播時(shí)會(huì)很快地飛出地球，遠(yuǎn)處的電臺(tái)就接收不到信號(hào)了。后來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了電磁波的地波傳播方式。長波和中波可以沿地表傳播很遠(yuǎn)，而短波在沿地表傳播時(shí)，卻只能傳播幾十公里。這是為什么呢?中學(xué)物理課本告訴我們，這是因?yàn)楫?dāng)電波在傳播過程中遇到障礙物時(shí)，如果障礙物尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其波長，那么電波就能夠繞過障礙物而繼續(xù)傳播。如果障礙物尺寸與波長差不多或者大于波長，那么電波就會(huì)被障礙物所阻擋。所以長波和中波在這方面的本領(lǐng)要比短波強(qiáng)得多。此外，地表對(duì)地波有吸收作用。工作頻率越高，也就是波長越短，地面的電導(dǎo)率和介電常數(shù)越低，傳輸衰減就越強(qiáng)。因而短波因?yàn)槟芰繐p失較多而不能傳播到很遠(yuǎn)的距離。可是，當(dāng)人們不斷采用波長更長的電波，發(fā)射和接收天線就得做得越來越高，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的體積因此也越來越龐大。長波通信的高額成本和笨重的設(shè)備大大限制了無線電通信的發(fā)展。長波通信的發(fā)展遇到了難題。

從大火中“脫穎而出”

在無線電應(yīng)用的最初階段，不僅大批的科學(xué)家從事這方面的研究工作，而且還有一大批業(yè)余的無線電愛好者也被無線電奇妙的特性所深深吸引。他們利用自制的簡易設(shè)備，互相之間聯(lián)絡(luò)并進(jìn)行各種通信游戲。當(dāng)然，他們沒有能力和條件去建立龐大而昂貴的長波通信系統(tǒng)，所以不得不擠在不被專業(yè)無線電工程師看好的短波領(lǐng)域來施展拳腳。但是，正是在這些不被看好的地方產(chǎn)生了奇跡。

1921年，意大利首都羅馬的近郊發(fā)生了一場大火。一個(gè)業(yè)余無線電愛好者用僅有幾十瓦功率的小短波發(fā)射臺(tái)向外發(fā)出了求救信號(hào)。他原指望附近能有人收到信號(hào)并通知消防人員，但這一信號(hào)竟意外被幾千公里外、處于歐洲大陸另一端的丹麥?zhǔn)锥几绫竟囊恍I(yè)余無線電臺(tái)收到了。這在當(dāng)時(shí)簡直是一件不可思議的事情。以后又有許多類似的事情發(fā)生，說明這不是一個(gè)偶然現(xiàn)象。短波怎么有如此神奇的功能呢?是否短波也能實(shí)現(xiàn)長距離通信?科學(xué)家們終于重新開始研究短波的傳播規(guī)律。

軍事通信的“能手”

經(jīng)過研究，科學(xué)家們終于發(fā)現(xiàn)，短波是利用大氣層中的電離層的反射傳播到幾千公里以外的地方去的。大氣層在受到太陽光的照射后，形成一層帶電的空氣層，稱為電離層。電離層在離地面60公里一直到2000公里左右。當(dāng)無線電波進(jìn)入電離層后，就會(huì)因?yàn)檎凵涠a(chǎn)生彎曲，就像光的折射一樣。當(dāng)無線電波深入到電離層一定深度后，它就會(huì)掉轉(zhuǎn)方向向下傳播，最終重新返回地面，返回地面的無線電波又被地面反射回天空，再被反射回地面，這樣多次跳躍，就可以傳到很遠(yuǎn)的地方去了。這稱為天線傳播。而長波在電離層中傳播時(shí)被吸收得很厲害，還沒有回到地面，就衰減完了。短波可以在電離層中“來去自如”，使短波終于找到了大顯身手的地方。

電離層的高度和電子密度隨晝夜、季節(jié)、年份的不同而變化，故短波通信選用的工作頻率也要相應(yīng)地改變。白天電離層電子密度較大，可用較高的工作頻度，夜間電離層電子密度較小，宜用較低的工作頻度，一晝夜需數(shù)次改變工作頻度，才能保障通信順暢。特別在拂曉和黃昏時(shí)，電離層電子密度變化較大，更須及時(shí)改變頻率，否則將導(dǎo)致通信中斷。

第一條短波通信線路于1924年在德國的瑙恩和阿根廷的布宜諾斯艾利斯之間建立。1927年，我國生產(chǎn)了短波電臺(tái)，并在中國國民革命軍中建立了短波通信。 1931年，中國工農(nóng)紅軍開始建立短波通信。在歷次革命戰(zhàn)爭中，短波通信對(duì)保障作戰(zhàn)指揮發(fā)揮了重要的作用。衛(wèi)星通信問世以來，許多短波通信業(yè)務(wù)被衛(wèi)星通信所代替，但由于短波通信具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)及新技術(shù)的應(yīng)用，使它在軍事上仍是一種不可缺少的通信方式。