短波通信为何经久不衰？

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短波，按国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R，原 CCIR）的定义，是波长约 100 m 至 10 m、频率 3 MHz 至 30 MHz 的电磁波，实际应用常扩展至 1.5 MHz—30 MHz，以充分利用其近距离优势。利用这些波段进行的通信称为短波通信，又称高频（HF）通信。

1921 年意大利罗马的一次偶然实验，首次证实短波可实现跨洲传输，自此短波技术迅猛发展，成为各国中远程通信的骨干。在卫星通信诞生前，它广泛服务于政府、军事、外交、气象及商业领域，用于电报、电话、传真、低速数据、图像和语音广播等信息的传递，在国际通信、防汛救灾、海难救援及军事指挥中发挥了不可替代的作用。

短波通信可以利用地波传播，但主要是利用天波传播。

地波沿地面爬行，衰耗随频率升高而急剧增加：在相同地质条件下，频率每升高一倍，损耗便显著放大，故通常把 5 MHz 以下作为地波通信的“黄金区间”。由于地波受天气扰动极小、信道参数几乎恒定，它被视作一条稳定的“恒参通道”，适合城市、矿井或海岸等短距场景。

天波则是电波被电离层“抛回”地面的部分。当电波以倾斜角度射向电离层，经一次或多次反射后可跨越数千公里，形成多跳链路，实现环球通信。不过，电离层昼夜和季节变化剧烈，多径效应明显，天波信道参数随之快速起伏，因此被归类为“变参通道”。灵活的天波路径同样可用于几十公里内的应急组网，成为短波“远近皆宜”的双刃剑。

在地形复杂，短波地波或视距微波受阻挡而无法到达的地区，利用高仰角投射的天波可以实现通信。与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比，短波通信也有着许多显著的优点：

1）短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，因而建设和维护费用低，建设周期短;

2）设备简单，可以根据使用要求固定设置，进行定点固定通信。也可以背负或装入车辆、舰船、飞行器中进行移动通信;

3）电路调度容易，临时组网方便、迅速，具有很大的使用灵活性;

4）对自然灾害或战争的抗毁能力强。通信设备体积小，容易隐蔽，便于改变工作频率以躲避敌人干扰和窃听，破坏后容易恢复。

这些是短波通信被长期保留，至今仍然被广泛使用的主要原因。短波通信也存在着一些明显的缺点：

1）可供使用的频段窄，通信容量小。按照国际规定，每个短波电台占用3.7kHz的频率宽度，而整个短波频段可利用的频率范围只有28.5MHz。为了避免相互间的干扰，全球只能容纳7700多个可通信道，通信空间十分拥挤。并且3kHz通信频带宽度，在很大程度上限制了通信的容量和数据传输的速率。

2）短波的天波信道是变参信道，信号传输稳定性差。短波无线电通信主要是依赖电离层进行远距离信号传输的，电离层作为信号反射媒质的弱点是参量的可变性很大。它的特点是路径损耗、延时散步、噪声和干扰，都随昼夜、频率、地点而不断变化着。

一方面电离层的变化使信号产生衰落，衰落的幅度和频次不断变化；

另一方面天波信道存在着严重的多径效应，造成频率选择性衰落和多径延时。选择性衰落使信号失真，多径延时使接收信号在时间上扩散，成为短波链路数据传输的主要限制。

3）大气和工业无线电噪声干扰严重。随着工业电器化的发展，短波频段工业电器辐射的无线电噪声干扰平均强度很高，加上大气无线电噪声和无线电台间干扰，在过去，几瓦、十几瓦发射功率就能实现的远距离短波无线电通信，而在今天，10倍、几十倍于这样的功率也不一定能够保证可靠的通信。大气和工业无线电噪声主要集中在无线电频谱的低端，随着频率的升高，强度逐渐降低。虽然，在短波频段这类噪声干扰比中长波段低，但强度仍很高，影响着短波通信的可靠性，尤其是脉冲型突发噪声，经常会使数据传输出现突发错误，严重影响通信质量。

这些问题的存在，不仅限制了短波通信的发展，而且也不能很好地适应人们日益增长的对数据通信，特别是对高速数据通信业务的需求。当20世纪60年代卫星通信兴起时，由于卫星通信与短波通信相比具有信道稳定、可靠性高、通信质量好、通信容量大等优点，短波通信受到严重挑战。许多原属短波通信的一些重要业务，被卫星通信所取代;对短波通信的投入急剧减少，短波通信的地位大为降低。至70年代后期，有人甚至怀疑短波通信存在的价值。

然而，实践证明卫星通信的初建费用高，灵活性有限。曾被设想为可能取代短波通信的卫星通信，并不能满足所有情况下的用户需要。事实上也不是所有用户都需要宽带线路。

此外，在战争时期，卫星通信容易遭受敌方攻击，信道不易抵御敌方的电磁干扰。与此相比，短波通信不仅成本低廉，容易实现，更重要的是具有天然的不易被“摧毁”的“中继系统”--电离层。卫星中继系统可能发生故障或被摧毁，而电离层这个中继系统，除非高空原子弹爆炸才可能使它中断，何况高空原子弹爆炸也仅仅是有限的电离层区域内短时间影响电离密度。

1980年2月，美国国防部核武器局（Defense Nuclear Agency）在一份报告中指出：“在遭受核打击之后，最具可行性的通信恢复方案，是依靠成本低廉、能够自动搜寻信道的高频通信系统。”

事实上，自20世纪70年代末至80年代初，短波通信再度赢得各国青睐。多国相继加快短波技术的研发步伐，推出了一批性能卓越的新型设备与系统。1979年，美军修订的综合战术通信计划重新强调了短波通信的核心地位，将其列为第一线指挥控制手段之一；进入80年代，美军又在三军范围内启动了一连串短波通信升级项目。海湾战争中，美、法等国军队大规模运用短波通信，成效显著。近年来，世界多国军队亦将短波通信视为不可或缺的通信方式。

此外，在民用通信的某些领域，短波通信的应用也有发展的趋势。特别是近十几年来，由于多种新技术的应用，短波通信技术及装备取得了很大进展，短波通信原有的缺点，已有不少得到了克服，短波通信链路的质量大大提高，无论是电话传输还是数据传输的质量可以与卫星通信相比，短波通信又重新焕发了青春。