長波通信

長波通信（long-wave communication）是利用波長長於1000米（頻率低於300KHz）的電磁波進行的無線電通信，亦稱低頻通信。它可細分為在長波（波長10一1000米），甚長波（100km一10km），超長波（10000km一1000km）和極長波（1～10萬公里）波段的通信。

基本介紹

• 中文名：長波通信
• 外文名：long-wave communications
• 套用學科：通信

歷史

長波通信的歷史，可追溯到1901年義大利物理學家G.馬可尼進行的跨越大西洋的越洋通信試驗。1925年後，由於發現短波能靠電離層反射進行遠距離傳播，才逐步用短波通信取代一般的長波通信。第二次世界大戰中，因對潛艇通信的需要，而又重視發展長波通信。隨著飛彈、核武器的發展，導致越來越多的軍事設施轉入地下，長波地下通信將是保障地下指揮所和坑道間應急通信的重要手段。

定義

長波通信是指利用波長長於1km（頻率低於300kHz）的電磁波進行的無線電通信。在1899～1901年，義大利人G.馬可尼實現遠距離無線電通信之前，就使用了長波通信。它可以細分為在長波、甚長波、超長波和極長波波段的通信。

特點

長波波段通信也稱低頻（LF）通信。長波指波長範圍為10～1km（頻率為30～300kHz）的電磁波。長波主要用地波形式傳播。天波雖可由電離層反射，傳播較遠，但電離層吸收強，且低層參數變化大，極不穩定，只會導致干涉和衰落；地波傳播主要與大地的導電率有關，傳播比較穩定，在陸地一般傳播距離為幾十到幾百公里，當天波、地波同時存在時會產生干涉現象。地波在海面上傳播時，海水導電率高，衰減較小，傳播距離比陸地要遠的多，可達數百到數千公里。在頻段高端（150～300kHz），大氣噪聲較小，天線效率較高，可通電話和電報，被廣泛用於海上通信，有的國家也用於廣播。長波具有穿透岩石和土壤的能力，也用於地下通信，在頻段低端（30～60kHZ），電磁波能穿透一定深度的海水，可以用於對水下艦艇的通信；但因頻帶窄，只能通電報或低速數據，頻率為100kHz的電磁波，被用於傳播羅蘭C導航信號、標準時間和標準頻率的信號。

分類

甚長波通信

甚長波通信也稱甚低頻（VLF）通信。甚長波指波長範圍為100km～l0km（頻率為3～30kHz）的電磁波。甚長波通信通常使用10～30kHz頻段。

甚長波的波長比長波更長，傳播衰減更小，在遠距離通信時主要靠大地與低電離層間形成的波導進行傳播，距離可達數千公里乃至覆蓋全球。波導傳播中也存在多摸干涉現象，雖帶來幅度、相位等波動，但這一頻段的電磁波傳播比較穩定，受電離層騷擾和高空核爆炸的影響較小，通信可靠。

甚長波穿透海水能力較強，適用於對水下艦艇的遠距離通信、海面艦艇的通信、以及時間和頻率標準的廣播。10kHz左右的甚長波也被用於傳播奧米加無線電導航信號。這一頻段大氣噪聲干擾大、波長長、天線效率較低，發信機功率較大（一般從十幾千瓦到數兆瓦），天線尺寸也很大。

甚長波通信的特點是系統龐大、占地廣、功率大、造價高、天線迴路Q值高、天線電壓高、通帶較窄，只能通電報或低速數據，速率一般為數十波特。

超長波通信

超長波通信也稱超低頻（SLF）通信。超長波指波長範圍為10 000km至1 000km（頻率為30～300Hz）的電磁波。國外習慣稱這一頻段為極低頻（ELF），至今仍有沿用；國際電信聯盟正式劃定這一頻段為SLF。這一頻段的電磁波傳播十分穩定，在海水中衰減很小（頻率75Hz時衰減約為0.3dB/m），對海水穿透能力很強，可深達100m以上，75Hz頻率的電磁波在陸地上傳播衰減也只有1.3dB/1 000km。這一頻段可用於對遠距離和在大深度下航行的戰略飛彈核艦艇的通信。由於波長很長（75HZ波長為4 000km），發射天線由長達數十甚至上百公里的兩端接地的導線組成（埋地或低架），並選用花崗岩等導電率極低的地區做發信場地。當電流流經地層形成迴路時，因導電率很低，其集膚深度很深，從而形成一個等效環形發射天線，如圖所示，其輻射圖呈8字形，利用相互垂直的兩根導線可形成全向天線。天線效率很低，（即使發信機為兆瓦級，輻射功率也僅有幾瓦）。在接收端還需採用許多先進技術，如MSK（最小移頻鍵控）調製和卷積編碼序列解碼等，並用計算機對接收信號進行處理以獲取在很低信噪比條件下檢測到微弱信號的效果。通信速率很低，一個碼元長達三十多秒，只能發很簡短報文。有時這種通信只起到“振鈴”作用，艦艇在深水中收到信號就上浮到一定深度再用甚長波接收岸上發來的正式報文。

極長波通信

極長波通信也稱極低頻（ELF）通信。極長波指波長長於10萬公里（頻率5～30Hz）的電磁波。這一頻段的電磁波在陸地和海水中傳播衰減都很小，用於對數百米海水下的艦艇進行通信是很有前途的，但因波長太長，用一般常規技術很難實現。