首页 » 技术 » 无线电HF、VHF、UHF各波段传播规律

无线电HF、VHF、UHF各波段传播规律

2024-05-25 技术 288

一般来讲,随着太阳黑子活动的高低峰年份、季节、日夜、地理位置、地磁信息以及天线架设的高低、位置等因素的改变,不同波段的传播特性也有明显的不同。大体上各个波段的传播规律如下:

1.8-2.0MHz(160米波段)

160米波段有时候也被称为顶级波段,是很多认为其他波段都太“容易”的爱好者追求的目标。严格意义上来讲,160米波段属于中波波段。在白天,160米波段的无线电波基本上都被电离层D层吸收,甚至以高的仰角发射,信号也无法到达F层。在夜间,随着D层的消失,160米波段的信号才有可能到达F2层,被反射到更远的地方。在160米波段,大气噪声和人类工业噪声使得电波传播到远处以后,也会被淹没在一片噪声之中。在低纬度和中纬度地区,夏天大气中的雷电和静电在160米波段造成巨大的噪声,只有到了冬季,这些噪声逐步减弱,才使160米波段的通信相对容易一些。160米波段的天线由于波长很长,发射天线距离地面的高度与波长的比例较小,受地面的影响也相对较大。在160米波段,选择合适的接收天线减少特定的噪声可以很大程度提高160米波段的接收效果。在华北地区,从大概晚上11点开始,可能有160米波段对欧洲的开通。

3.5-4.0MHz(80米波段)

80米波段是频率最低端的短波波段,其传播特性在很多方面与160米波段类似。白天80米波段被吸收也非常明显,但是不象160米波段那样几乎全部被吸收了。高发射仰角的信号有可能穿透D层到达E层和F层。由于天波和地波的共同作用,白天80米波段的通信距离一般来说在400公里以内。在夜间,信号通常可以传播到半个地球以上。在除夏季以外的其他季节,特别是冬季,华北地区在太阳落山前后的几个小时内80米波段有可能通联到北美地区,在晚上10点开始欧洲的传播会慢慢打开,传播条件好的时候,会一直持续到天亮。和160米波段相同的是,大气噪声对80米波段的影响也很大。冬天是80米波段远距离通信爱好者的最佳季节,在太阳黑子不太活跃的年份,160米波段和80米波段的通联效果反而会好一些。

5.3-5.4MHz(60米波段)

60米波段在5.3兆赫到5.4兆赫区间内的5个频点,模式只允许使用上边带。白天一个普通电台60米波段的覆盖范围在80米波段和40米波段之间,大概600公里左右。在夜间,尽管有50瓦的功率限制,60米波段可能能够覆盖全球。相同条件下60米波段的信号强度会强于80米波段,但比40米波段要弱一些。

2018年4月18日,工业和信息化部以第46号令的形式公布了最新版的《中华人民共和国无线电频率划分规定》,按照新公布的规定,自今年7月1日起,我国业余无线电爱好者将可以在5351.5—5366.5kHz频段设置业余无线电台,作为次要业务有条件的使用该频率资源。

7.0-7.1mhz(40米波段)

40米波段在IARU第三区允许使用的范围是7.0-7.2兆赫(WRC会议上有过决议让IARU第三区的业余无线电爱好者使用7.1-7.3兆赫的频段,但各国付诸实施还需要一定时间)。在白天,40米波段也可能有跨区之间的通联成功机会。D层对40米波段的吸收不如更低波段那么大,在高仰角时,40米波段穿过D层到达E层和F层并反射的可能性增大,白天一个普通电台40米波段的覆盖半径大概是800公里,地波的传播变得不太重要。在夜间,40米波段通过F2层的反射,是比较可靠的全球通信波段。大气噪声对接收的影响没有160米波段和80米波段那样大。即使在夏天强大的天电干扰的情况下,40米波段信号的强度都能够超越干扰的强度而能够被抄收。40米波段也被认为是各个季节内都能进行可靠全球通联的最低波段。甚至在太阳黑子活动的低谷时期,40米波段在夜间也可能提供全球范围的通联。在华北地区,太阳活动不太剧烈的冬天,40米波段对于欧洲几乎是整夜开通,对北美的CW通联也很容易,在晚上8-12点,美国西海岸的信号经常很强。但由于SSB的分配频率范围不同,中国与北美地区在7兆的话音通联需要使用异频模式,即中国电台需要在7.1兆赫以内发射,在7.2兆赫左右收听。

10.1-10.15MHz(30米波段)

30米波段是一个奇特的波段,因为30米波段同时具有日间波段和夜间波段的特点。D层对30米波段的吸收已经不是非常显著,在日间,一个普通配置电台的30米波段传播半径约为3000公里,并且可以沿着传播路径中黑夜的部分增加约一半距离。一般来说,这个波段昼夜24小时都有可能被F2层反射,但是在太阳黑子活动的低谷期,有些DX路径上的MUF在晚上可能会低于10MHZ。在这种情况下,30米波段的传播特性与20米波段类似。在一个11年的太阳活动周期里,30米波段是传播状况变化最小的波段。这也使得30米波段成为全天候的远距离通联频段。在很多的远征中,30米波段可以24小时全天候运作。30米波段、17米波段和12米波段被称为WARC波段,在通常的业余无线电竞赛中一般不被使用。

14.0-14.35MHz(20米波段)

20米波段传统上认为是业余无线电爱好者远程通信最喜爱的主要黄金波段。不管处于11年太阳活动周期里的哪一年,在白天,20米波段总可以有几个小时通过F2层反射进行远距离通信的机会。在太阳活动的高峰期,20米波段会全天候开通。传播的距离也是很可观的。在白天,短距离上也有可能出现E层的反射传播。即使在夏天,大气噪声也已经不是一个严重的影响因素。由于20米波段的特性,20米波段在白天通常是十分繁忙的,充满了业余无线电信号。在中国的地理位置上,每天在早上8点和晚上8点的前后几小时内会有可能开通北美,而20米开通欧洲的时间取決于太阳的活动状况。活跃时在下年2点左右就会明显开通,不太活跃时在夜间10点左右才明显开通。

这是爱好者使用最多的“黄金”频段之一,许多国家规定有了高等级执照才能在这个频段上工作。无论是白天还是晚上,甚至在太阳黑子活动的高峰期,也还能够用这个波段和世界各地联络。和前面介绍的波段不同,这个波段开始出现“越距现象”了,即出现了一个地波传播到达不了,而天波一次单跳又超越了过去的,电波无法到达的“寂静区”。

越距现象

这是天波传播的一个特有现象。受越距现象影响的主要是省内或邻近省电台之间的联络,比如北京和天津等地,南京和镇江、苏州、上海等地在多数情况下都不能用 20m 波段进行联络。但由于电离层处于不断变化之中,所以寂静区的范围不是固定不变的18.068-18.168MHz(17米波段)17米波段在很多方面与20米波段类似,但在F2层反射上受太阳活动状况的影响更大一些。在太阳活动的高峰期间,17米波段在白天和黑夜的早些时候提供稳定的长距离通联条件。在太阳活动一般的年内,17米波段可能只在白天开通,在太阳下山后很快关闭。在太阳活动低谷时期,17米波段通常只在低纬度和中纬度地区,开通的时间不太长,主要的路径是白天跨越南北半球的赤道共轭通信。在17米波段可以使用比20米波段更小的功率,达到相同的通联距离,而且17米波段的通联噪音也比20米波段小一些。

21.0-21.45MHz(15米波段)

15米波段在太阳活动的高峰时期是远距离通信的主要频段。但是15米波段对于太阳活动的变化非常敏感。在太阳活动的高峰期,白天15米波段能够提供非常可靠的F2层反射的远距离通信,甚至可以延续到很晚。在太阳活动一般的时期,15米波段通常只在日间开放,在天黑后很快就关闭了。在太阳活动的低谷时期,除了赤道共轭传播外,15米波段可能不开通。在初夏或严冬时期有时候也会发生突发E层的传播。在IARU短波世界锦标赛举行的7月份,太阳黑子比较活跃的年份,15米波段可能会持续到后半夜。这是一个最热闹的波段,世界范围内大量的新手也都活跃在这个频段里。在太阳黑子活动的低谷期,15m 波段可以很好地用于远程通信,即使在太阳黑子活动的高峰期,它也是比较可靠的。

而且,它常与 20m 波段相辅相成,比如在 20m 波段上与欧美联络不好了,此时在 15m 波段上联络却变好了。15m 波段的越距现象更加明显,尤其是在隆冬和盛夏季节,听本省或国内电台是很困难的。

这个波段上有很多小功率电台活动。如日本在 21.210~21.440MHz 中分配了 24 个频道专门供 5W 以下的小功率电台使用。

24.89-24.99MHz(12米波段)

12米波段兼有10米波段和15米波段的特点。在太阳活动的低谷和普通时期、12米波段只是日间波段,但在太阳活动的高峰时期,12米波段也可能开通到很晩。在太阳活动一般的时期,在白天,中纬度和低纬度地区会开通,但很少在日落后保持开通。在太阳活动的低谷时期,这个波段可能会完全关闭。在高纬度地区白天可能有很短哲的开通,在低纬度地区可能会有一些南北方向的传播路径。主要的突发E层传播季节是从晚春时期到整个夏天,以及冬天的偶然时侯。

28.0-29.7MHz(10米波段)

10米波段被认为是传播特性变化极快、传播方式有很多种的波段。在太阳活动的高峰期、通过F2层的传播对10米波段相当有效,很小的功率都可以通联全球。使用普通的设备就可以做DX通联。10米波段在太阳活动高峰期时的开通时间从太阳升起直到太阳下山后的几个小时之内。在太阳活动一般的时期、10米波段一般只在中午开通低纬度地区和赤道共轭地区,在上一个太阳活动高峰期的2000年、2001年,在中国早上在10米波段使用10瓦或更低的功率能够不太费劲地通联到南美地区。在太阳活动低谷时期,10米波段的F2层传播可能在白天和黑夜都不会开通。

突发E层传播对于10米波段来说很普遍,特别是在5月到8月。突发E层传播被称为短跳,它有可能在任何时间点发生,与太阳活动情況和F层状况无关。它提供了单跳300-2300公里,多跳4500公里左右的通联机会10米波段是介于HF和VHF的中间波段,它也具有VHF传播的某些特性。流星散射、极光、极光E层、赤道共轭等VHF通信方式在10米波段也能体现出来,而且往住比VHE信号更强、持续时间更久。这些通信模式能提供2300公里以上的通信距离。特别是在太阳活动的低谷时期,F2层不能给10米波段提供远距离通信时,这些传播方式更值得研究。

在目前互联网比较普遍的情况下,太阳黑子活动状况以及地磁活动状况等参数都可以在互联网上得到,一些传播预测软件可以从互联网上自动、实时地获得这些参数,将当时的传播状况呈现在使用者面前。

这是一个理想的低功率远距离通信波段,甚至在太阳黑子活动的高峰期也是如此。这个频段开通时(即传播情况比较好时)能达到像打电话那样的通信效果。

由于频率比较高,晚上电离层较小的密度已不能对其形成反射,所以这个频段的远程通信一般只能在白天。10m 波段的天线设备是整个短波中尺寸最小的,而传播过程中的绕射能力又比超短波的强,所以许多爱好者在中、近距离上用这个波段进行移动通信。

在 10m 波段上,28.0~28.2MHz 一般用于电报,28.2~28.25MHz 是世界范围的 10m波段业余无线电信标台(Beacon),28.25MHz 以上一般用于话,而 29.4~29.5MHz 是业余卫星通信用的频率。

6m 波段(50~54MHz)

6m 波段属于 VHF(甚高频)频段,其传播方式接近于光波,在视距范围内能保证可靠的通信。许多国家建有爱好者共用的 6m 波段自动中转系统,如澳大利亚爱好者利用它可以用手持式对讲机进行环澳大利亚通信。

人们在大量的通信试验中发现,6m 波也可以进行远距离通信。比如,我国苏州市的爱好者就在这个波段上同澳大利亚等几十个国家的业余电台联络过;又比如,澳大利亚爱好者经常能在当地收到我国江苏电视台一频道的信号(48.5~56.5MHz)。这是怎么回事呢?这是因为在大气层底部的对流层中,各种气候现象产生了许多冷热气团的环流,而大气层上部的同温层却不受其影响。这种大气物理特性的不均匀改变了甚高频电波的方向,使其沿着对流层和同温层之间的“夹层”传向远方。这种现象也被称为“大气波导”。

大气波导现象

 

在微波波段,电磁波的传输往往要用一种叫“波导管”的器件。这种金属管子内壁光亮如镜,电磁波在里面由管壁连续反射跳跃前进。这和我们所说的“对流层传播”十分相似。当然,这种被称为“对流层传播”的现象是受气象影响的,因而每次的持续时间不会很长。

现代科学证明,在电离层 E 层的底部会出现一些电子密度不均匀的区域,对于频率为40~60MHz 的无线电波有较好的散射作用。它的作用距离达 1000~2200km,有衰落现象,但不受电离层骚扰影响。

现代科学还证明,每昼夜有数以千亿计的流星进入大气层。这些流星在 80~120km 的高空烧毁,形成一条细而长的电离子气体柱并迅速扩散。这对于工作频率为 20~100MHz 的无线电波来讲,也是一个良好的散射媒体。而且由于这种“流星余迹”的散射点高,作用距离可达 2000km 以上

2m 波段(144~148MHz)

这也是属于甚高频的波段,其传播更依赖于直接波了。爱好者主要用这个波段进行本地区内的通信。许多国家在这个波段上建有一种被称为“中继台”(Repeater)的自动差转系统,爱好者用手持机通过它的差转可进行远距离通信。我国的 BY1PK 曾经利用这种装置,
再通过国际长途转接,成功地进行过长城—BY1PK(北京天坛公园附近)—美国之间手持对讲机和手持对讲机的联络试验。

2m 波段和 6m 波段一样,也有着“不可思议”的近 7000km 的远距离联络记录。气候造成的空气团块或不同的气温层形成了“对流层传播”,而突发性 E 层也为 2m 波段远距离传播创造了条件。和 6m 波段相比,这个波段的对流层传播受气候变化影响更大,而利用突
发性 E 层的可能性也更大一些。

2m 波段是业余爱好者进行各种空间通信试验的常用波段。业余卫星的下行频率用的是这个频段,145.810MHz 和 145.990MHz 就是业余卫星“奥斯卡 10 号”的信标发射频率;利用月球反射进行通信的“EME”试验也有在 2m 波段上进行的,等等。

70cm 波段(430~440MHz)

属于 UHF 的 70cm 波段是陆上移动通信的“黄金通道”。与 2m 波段相比,70cm 波段的天线可以更加小巧,干扰相对少一些,可使用的频带更宽,在城区里的通信效果也不错,所以受到移动通信爱好者的特别青睐。我国许多城市都设有 70cm 波段的中继台,为爱好者
的移动通信实验增添了极大的方便。

虽然 70cm 波段通信主要依靠直接波,但在特殊气象条件下也有可能实现远距离通信。国外爱好者曾使用 70cm 波段创下陆上通信距离 2200 多千米、水面上通信 4000 多千米的纪录。

另外,业余通信卫星也常使用这一频段。应该说明的是,业余业务在 70cm 波段是处于次要位置,我们在使用中不能影响正常使用该频段的其他业务电台。业余频段一直延伸到微波波段。微波有可能用于远程无线电通信吗?业余爱好者的回答是肯定的,我国已有不少爱好者涉足于 1.2GHz 频段的实验研究并取得了可喜的成就。为了开发利用更高频率的无线电波段,全世界的爱好者都在进行着不懈的探索。爱好者们不断创造利用微波进行远程通信的新纪录,各种新的通信手段以及设备也在被爱好者们不断完善。可以相信,这种宝贵的探索一定会为人类通信事业的发展谱写新的篇章!

发布评论

© 风渡 All Rights Reserved · 链接 · 归档