短波通信受許多因素的影響
短波通信受許多因素的影響,在弄明白這些之前,首先要知道電離層和太陽活動是如何影響它的。下面的介紹中,你可以知道怎麼會存在世界範圍的無線電傳播,可以知道如何得到有關太空的天氣資訊(例如SFI,K index,A index等等)以及如何使用他們。當然介紹的都是一些初步的知識,有關短波傳播的詳細資訊可以從其他地方得到,例如“ARRL HANDBOOK”等。
    太陽不但是地球上萬物的能量來源,同時它也使全球範圍的短波通信成為可能。太陽的輻射對於地球上方的電離層起著至關重要的作用。太陽黑子(也就是太陽表面溫度比較低的地方)是太陽電磁輻射活動增強的表現。太陽輻射給電離層(可以反、折射電波)帶來了“離子”。每天的太陽黑子數都不相同,但它的活動符合11 年的活動週期。
    太陽活動是按照11年為一個週期迴圈的。在太陽黑子的高峰年,通常能聽到很多平時不容易聽到的小功率電臺。同時太陽黑子的數目的變化還存在著一個27天的變化週期,這主要是由於太陽的自轉所引起的。當然,地球的傾斜自轉軸以及橢圓的公轉軌道(也造成了四季的變化)也影響著傳播,簡單的說就是地球上的白天和黑夜以及四季的變化,都會對傳播產生影響。一般來說高於10MHZ的頻率在白天可用,而晚上則是低於10MHZ的頻率。預測真正的最高可用頻率(MUF)是一門牽涉到很多因素的藝術。
    太陽耀斑能釋放出令人難以置信的大量的離子和頻譜非常寬的電磁波能量。耀斑一般出現在太陽黑子的附近,而且一般只持續1~2分鐘。根據所產生的X射線的多少,耀斑被分為X級、C級和M級(其中最大的耀斑稱為X級。各級別之間的關係是:1X=10C=100M)。只能持續很短時間的耀斑能對電離層產生持續長達幾天的影響。
    太陽輻射使大氣層中的氧原子和氮原子失去了電子,形成離子。進而這些電離化的氣體在地球上空30~250英里的範圍內形成了4個不同的離子層。這些層通稱為電離層。有了電離層對於短波信號的折射作用,才使遠距離通信成為可能。
    D層是電離層中最靠近地面的一層。它在中午的時候電離程度最高,但是它的離子也很容易丟失。這一層只是吸收無線電信號的能量,而不是反射他們。D層電離化的程度越高,吸收無線電波的能力越強。跟D層相類似,在沒有陽光照射的時候,E層失去它的離子的速度很快,因此它主要在白天影響傳播。但是E層不像D層那樣吸收較低頻率的短波信號的能量而讓較高頻率的通過,E層可以把電波反射回地面。通常來說,在晚上E層非常弱,無線電信號都能穿透它。在某些時候,突發的 E層甚至可以將VHF信號反射回地面。
    F1和F2層合稱為F層。其實它們在夜間確實是合在一起的。對於遠距離短波通信來說F層是最為重要的。F層在白天和晚上都存在,只是在晚上F層比較薄。也由於這個原因,F層在白天能把比較高的頻率反射回地面,而到了晚上就讓較高的頻率通過。一般來說,在晚上可以把10~15MHZ的信號反射回地面。在晚上,D層消失,E層也變得很弱。F1和F2層合到了一起。由於沒有了D層的吸收作用,我們可以開始使用較低的無線電頻率。這也是為什麼你可以在晚上聽到很多國外的中波廣播的原因。而那些在白天可以被反射的電波,在晚上則穿過了不夠厚的F層。
    能被F層反射的最高頻率被稱為最高可用頻率(MUF)。使用接近最高可用頻率(MUF)的頻率是一個很明智的選擇。因為低於這個頻率的將被吸收得多,而高於這個頻率的又容易穿透電離層。有的時候,最高可用頻率(MUF)甚至降到了5MHZ以下,這一般是由於電離層的擾動或者是F層過於稀薄。同樣,太陽週期的最低點也會造成這種情況。當前電離層的條件直接影響著不同頻率的無線電波的傳播。太陽黑子可以使電離層的反射短波信號的能力增強。而太陽流又會使電離層擾動――導致電磁暴。騷動的電離層會吸收短波的信號,而不是傳播信號。下面我們來看看這些參數。太陽黑子數:太陽黑子數越高,說明太陽的離子輻射增強,離子輻射可以增加電離層反射短波信號的能力。在11年的週期內,太陽黑子的數目可能在0到200以上的範圍內變化。太陽流密度:跟太陽黑子數相類似,太陽流密度值是無線電信號的一個實際測量值。一般每天在2800MHZ(10.7cm)測量一次。從太陽來的無線電噪音越高,說明太陽的離子輻射越強,這跟太陽黑子數有相互關係。太陽流密度值的範圍在60到300之間。60意味著沒有太陽黑子。
    A指數描述的是過去24小時的地磁條件。它的變化範圍在0~400之間。不過通常很少可以看到A指數達到75或者是100的情況。一般情況下,A指數在 5~50之間變化。低於10地值表明非常適合短波通信。較高的A指數意味著無線電波將被電離層風暴吸收很多能量。K指數與A指數類似,不過它反映的是前3 個小時的情況,它的值得範圍在0~9之間變化。數字越小說明電離層越安靜。K指數是相當重要的。當K指數上升的時候,就可以估計到傳播情況將會變壞,尤其是兩極地區。但由於在我國有BPM的存在,要接收WWV和WWVH不是很容易。這種情況下通過互聯網查詢是最簡單的方法。
    那麼有沒有什麼現成的軟體可以預測當天或者是更長一段時間內的短波傳播呢?我通常使用的是W6ELProp 2.0只要輸入從互聯網上獲得的當日的SFI和K指數以及目標地的經緯度(其實一般只要輸入對方的呼號首碼就可以了)就可以算出一天內的傳播情況。實踐說明它的計算結果相當有用,我就是靠它的計算結果,用LONG PATH和9L1DX(位於非洲的西部,ZONE 35,相當稀有)成功完成聯絡的,現在已經收到確認卡片。