短波天波传播损耗预测与场强预测分析

电子设计工程Electronic Design Engineering第29卷Vol.29第1期No.12021年1月Jan.2021收稿日期：2020-02-22稿件编号：202002118作者简介：刘家昊（1993—），男，山东临沂人，硕士研究生。

研究方向：军用天线与电磁兼容性研究。

超短波干扰压制区是实施通信干扰时的重要战术参数，以往该区域的选择是通过以往通信对抗演习实例或各种实验数据获得，是一种经验性数据而不是系统的理论所得，因此在实际应用中不利于作战效能的发挥[1]。

超短波通信干扰压制区的快速估算是通信指挥人员评估通信态势的重要组成部分，而态势评估可以为作战过程提供有效决策信息的支撑，未来作战态势瞬息万变，准确高效信息的提供将会有助于快速调整通信过程的组织及运转参数[2]。

目前超短波干扰压制区的估算仅有一些经验公式，但在目前并没有表现为一个高效快速的估算流程[3]。

文中根据海军航空兵作战特点，结合海陆相间的信号传播环境，研究了一种完整而简洁的估算流程。

1场强影响因素及计算方法依照海军航空兵演习或作战的特点，通信双方可设置为海上空域巡逻战机及地面通信站，干扰方可考虑近海的地面干扰源，由于文中研究为海上作基于电场强度的一种超短波干扰压制区估算方法刘家昊，章小梅（海军航空大学青岛校区，山东青岛266041）摘要：超短波通信作为目前常用的一种作战通信方式，其通信过程的成功与否具备重大的军事意义。

文中针对实际作战决策所需信息快速获取的目的，提出了一种基于电场强度的超短波干扰压制区的估算方法。

通过对通信干扰方程进行研究，当信号在通信过程中刚好受到干扰时，可快速估算出干扰压制区域，从而提供有效及时的信息支撑。

不同环境情况可通过调整相关场强影响因素以贴近变化，并根据实验数据对估算方法进行了验证。

关键词：超短波通信；电场强度；通信干扰方程；干扰压制区中图分类号：TN92文献标识码：A文章编号：1674-6236（2021）01-0119-04DOI：10.14022/j.issn1674-6236.2021.01.025Evaluation of ultra⁃short wave interference suppression region based on the electricfield intensityLIU Jiahao ，ZHANG Xiaomei（Qingdao Campus ，Naval Aeronautical University ，Qingdao 266041，China ）Abstract:As a common combat communication method at present ，the success of ultra ⁃short wave communication process had great military significance.In view of the rapid access to actual combat decision ⁃making information needed ，this paper put forward the evaluation of ultra ⁃short wave interference suppression region based on the electric field intensity.By the research ，when the signal was interfered in the process of communication ，the interference suppression region could be quickly estimated ，so as to provide effective and timely information support.According to different environments ，the influencing factors of field strength could be adjusted to keep close to changes ，and the estimation method was verified according to experimental data.Keywords:ultra short wave communication ；electric field intensity ；communication interference equation ；interference suppression region--119《电子设计工程》2021年第1期战环境，相关参数设置如下。

基于ITU-R P.533模型对海上短波通讯损失研究发表时间：2018-09-21T14:29:16.850Z 来源：《科技新时代》2018年7期作者：吕晨昕毛彦颖刘宇超[导读] 无线电通讯指的是利用电波的振荡，在空中传输声音、文字、数据和图像等信号的技术。

大连理工大学（盘锦校区）海洋科学与技术学院辽宁盘锦 124221摘要：无线电通讯指的是利用电波的振荡，在空中传输声音、文字、数据和图像等信号的技术。

它最大魅力在于可以借助无线电波的反射、折射、绕射和散射，省去了人工搭设导线麻烦，从而能够更加自由、快捷、无障碍的信息传递和沟通。

建立短波在传播衰减过程中的计算模型，可为保证短波通信的可靠性提供参考依据，建立的方法主要依据 ITU-R P.533-13模型。

首先进行传播路径的判别，进而进行频率预测，建立计算模型，之后进行了深入研究，根据镜面反射及漫反射提出海面损耗，与现有测量数据进行比对，进行模型的可靠性评估并进修正。

关键词：短波通讯 ITU-R P.533模型自由空间损耗海面损耗短波通讯（3MHz ～ 30MHz）利用电离层和地球表面的反复反射【1】，传播的距离可以达到几千甚至上万千米，所以这种通讯应用于应急、救灾和长距离的越洋通信等。

但是短波通讯过程中，信号极易因自然因素、环境因素而受到干扰，所以对HF频段信号传输进行评估预测，对提高信号的传输质量，保证信息的完整性有着重要意义。

1. 模型介绍1.1 自由空间损耗研究无线电波传播过程中，最简易的模型就是在自由空间的传播模型。

在自由空间（即无任何衰减、无任何阻挡、无任何多径的传播空间）中【2】，无线电波的传播不受阻挡，没有由外加物体所产生的吸收、反射、折射、绕射以及散射等。

但当电波在一段距离传播之后，电波的能量则会产生衰减，主要原因是辐射而导致能量发生扩散。

自由空间的传播损耗就是在发射点，无线信号在整个球面内均匀扩散，落在天线的有效接收面积上的能量与发射的总能量的比【3】。

短波电台电磁辐射干扰分析作者：北工大电磁防护与测量实验室王群1 引言短波广播由于在跨国界、远距离传输信息时的经济性和有效性等特点，得到越来越广泛的发展。

我国原有的短波广播天线，大部分是60年代建成的，基本上都是同相水平天线，最大的功率等级为150kW，相对功率比较低，对周围环境产生的影响也较小。

但是，随着空中短波频率越来越拥挤，背景场强越来越大，为确保覆盖效果，增大天线的发射功率已经势在必行，对外广播开始采用500kW的发射机。

随着发射机功率的增大，短波电台对周围环境的影响，即电磁辐射和电磁干扰产生的影响也越来越引起人们的重视。

2 短波传播特性和电磁干扰短波发射的频率范围为3-30MHz，波长约为10-100mm。

短波广播靠天波传播，天线靠辐射网和反射网通过一定的仰角将电磁波辐射至空中，利用空中电离层对天线电波的反射，使覆盖区在数百至数千公里。

由于短波发射的主要电磁波向空中辐射，沿地面传播的电磁波是少量的，且损耗很快，传播距离极短。

因此，短波广播周围的场强分布特性体现为随高度升高，电磁辐射影响程度增强，而地面的场强不是很大，且随距离的增大迅速衰减。

但是，随着短波发射机功率的加大，虽然短波天线产生的电磁场评价的环境敏感点地区内场强未超标，但会对各类电器产品造成一定程度的电磁干扰。

尤其是附近居民家中的电视和电话。

3 电磁干扰实际测试3.1测试仪器电磁干扰测试的测试仪器采用北京科环公司生产的KH3925型EMI测试接收机，配有ZN30900A环型天线，频率范围9kHz-300MHz，测量范围0～120dB(pv/m)。

3.2测试对象为了探讨大功率短波电台电磁辐射干扰对周围产生的影响，本次测试选择的目标是某新建短波电台，电台内部天线为同相水平天线，单塔辐射功率为500KW。

具体测试对象是电台内部招待所和附近村庄居民家中的电视和电话。

招待所距离最近天线为150m，所选附近三个村庄分别为A村、B村和C村，A村和B村距最近天线距离约为600m，C村距最近天线距离约为1500m。

大功率中短波广播天线电磁辐射的预测与防护唐章宏;王群;冀志江;施楣梧【摘要】随着城镇密集度越来越高，大功率电磁辐射设备如大功率中短波天线不可避免的与建筑越来越近，因而对室内的电磁环境污染逐步加剧。

电磁辐射造成的危害通常包括对人体健康的危害(健康效应)和干扰其他电磁设备而造成严重后果(电磁干扰)。

针对大功率中短波天线造成的电磁环境污染问题，提出一套远场条件下电磁辐射的预测方法并成功预测了一个典型大功率中短波天线群附近的拟建项目区域的电磁环境，在此基础上，提出有效的针对拟建项目的电磁防护方案。

%As the population density becomes higher in cities and towns, electromagnetic radiation equip-ment with high-power, such as high-power medium-short wave antenna are more close to buildings which results in intensified pollution to the indoor electromagnetic environment. The harm caused by the electromagnetic radiation usually includes harm to human health (health effect) and interfering to other electromagnetic devices and cause serious consequences (electromagnetic interference). This paper proposes a set of far field electromagnetic radiation prediction method against electromagnetic envi-ronmental pollution problems caused by the high-power medium-short wave antenna and successfully pre-dicted the electromagnetic environment of a typical superpower shortwave antenna group which is close to a planned building. Based on this, effective electromagnetic protection program is proposed for planned buildings.【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2014(000)0z1【总页数】6页(P79-84)【关键词】中短波天线;方向图;电磁环境;等标污染指数;电磁防护【作者】唐章宏;王群;冀志江;施楣梧【作者单位】北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124;北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124;绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024;总后勤部军需装备研究所，北京 100088【正文语种】中文【中图分类】TM937为估算辐射体对环境的影响，HJ/T 10.2 -1996《辐射环境保护管理导则-电磁辐射环境影响评价方法与标准》给出了典型的中波和短波发射台站发射天线对环境辐射的电场强度的理论计算公式[1]，运用该公式计算天线远场的电磁辐射时，需要有发射天线高度因子、发射天线垂直面方向性函数等准确参数。

电磁波传输损耗及远场区的场强预测广播电视无线电波的频段较高，电磁波信号传输时以直射波为主，但是也存在反射、绕射和散射等。

电磁波在空间传播时，向外传输的电磁波以球面波的形式向外发射，距离越大，球面半径就越大，单点的电磁信号就越小，空间损耗也就越大。

另外，电磁波在空间传播的过程中会受到空气中的尘埃、水滴、水汽等物质的影响，造成反射和散射；电磁波在接近地表传输时，会由于地表不是绝对光滑，而是存在高低起伏、树木遮挡、建筑物遮挡、大型水面或湖面的影响，而产生反射、绕射等情况，这样，电磁波信号到达接收天线时就会由各种传播方式传播到的所有信号叠加而成。

因为各个地区的地形存在很大差异，同一地区各个方向上的建筑物、树木、河流湖泊等情况也不尽相同，因此这种不是由于空间球面扩散而产生的损耗就是很难预测的；同时，由于各个区域的电磁覆盖情况都不一样，随之带来的电磁干扰情况也不一样，这就更为场强覆盖预测带来难度。

一、球面传播的电磁波的空间损耗Pr ：接收信号功率Pt ：发射信号功率Gt ：发射天线增益Gr ：接收天线增益d ：接收和发射天线之间的距离λ：射频信号波长有球面面积可计算得自由空间传播路径损耗（发射天线和接收天线都为点源天线）可写为：可以看出，传输距离越大，空间损耗越大，频率越高，传输损耗越大。

二、 实际电磁波的传播损耗电磁波在空间传播时，都会受到空气中的粒子、地面建筑物、地面植被等其他物体的影响，而产生反射、折射、绕射、散射等。

电磁波通常不会按照球面波的传输损耗到达接收天线。

这样，实际电磁波的传播损耗，在自由空间传播路径损耗的基础上还要加上一些修正值。

传播损耗按照性质分类可分为：经验模型、半经验模型、确定性模型。

MHZmi MHZ Km r t fs f d f d d d P P dB L 1010222log 20log 2058.36log 20log 2045.324log 20)4(log 10log 10)(1010++=++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==λππλ()/24t r r t G G P P d πλ=经验模型：根据大量结果统计后分析而得出的模型，例如，Okumura-Hata 模型，COST231-Hata 模型等。

电波传播损耗预测模型1、电波传播损耗预测目的掌握基站周围所有地点处接收信号的平均强度及变化特点，以便为网络覆盖的研究以及整个网络设计提供基础。

2、方法根据测试数据分析归纳出基于不同环境的经验模型，在此基础上对模型进行校正，使其更加接近实际，更准确3、确定传播环境的主要因素（1）自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）（2）人工建筑的数量、高度、分布和材料特性（3）该地区的植被特征（4）天气状况（5）自然和人为的电磁噪声状况（6）系统的工作频率和移动台运动等因素4、常用的几种室外电波传播损耗预测模型（1）Hata模型广泛使用的一种适用于宏蜂窝的中值路径损耗预测的传播模型。

根据应用频率的不同，分为Okumura-Hata 模型和COST 231 Hata模型。

（2）CCIR模型；（3）LEE模型；（4）COST 231 Walfisch-Ikegami 模型。

一、Okumura-Hata模型1、适用范围：频率范围f:150-1500MHz基站天线高度Hb:30-200m移动台高度Hm:1-10m距离d:1-20km2、路径损耗计算的经验公式式中—工作频率（MHz）；—基站天线有效高度（m ），定义为基站天线实际海拔高度与基站沿传播方向实际距离内的平均地面海波高度之差；—移动台天线有效高度（m），定义为移动台天线高出地表的高度；d —基站天线和移动台天线之间的水平距离（km）；—有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数；—小区类型校正因子—地形校正因子，反映一些重要的地形环境因素对路径损耗的影响二、COST 231-Hata模型1、适用范围：频率范围f:1500-2000MHz基站天线高度Hb:30-200m移动台高度Hm:1-10m距离d:1-20km2、路径损耗计算的经验公式式中—大城市中心校正因子（1）COST-231Hata模型适用于1500－2000MHz，在1km以内预测不准。

Okumura-Hata适用于1500MHz以下的大于1公里范围的宏小区。

短波天波通信场强估算方法与模型李雪红;李法忠;韩龙;陈立军【摘要】目前短波天波通信场强估算的研究仍然集中在对传输损耗的估算，而实际天波场强的估算还包括电波传播距离计算、天线方位水平方位角和水平方位增益等多个方面的内容。

基于此，本研究以无线电传播理论为基础，结合已有的短波天波传播损耗计算模型、球面几何与天线理论，建立了一套短波天波通信场强估算的方法与模型。

该模型能够对短波通信效能、短波通信干扰能力以及短波通信干扰效能进行评估，具有较强的应用价值。

%Field strength estimation of HF sky-wave involves the calculation of radio wave propagation dis-tance, horizontal azimuth, horizontal azimuth gain and others, while currently most studies are merely fo-cused on the estimation of transmission loss. In light of this, based on radio propagation theory, and in combination with the existing propagation-loss calculation model of HF sky-wave, spherics and antenna theory, a set of method and model for field strength estimation of HF sky-wave is established. This model could effectively evaluate HF communication effectiveness, HF communication interference ability and jam-ming capability, and this is of fairly great application value.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2016(049)004【总页数】5页(P418-422)【关键词】天波;场强;传播损耗;天线增益【作者】李雪红;李法忠;韩龙;陈立军【作者单位】海军大连舰艇学院训练部，辽宁大连116018;北海舰队司令部军训处，山东青岛266071;装备研究院信息装备系，北京101400;92474部队64分队，海南三亚572018【正文语种】中文【中图分类】TN911天波通信具有传播距离远，传输损耗小，通信质量不受收发双方间地质类型的影响等优点，因此成为短波通信的主要传播途径。

能智造与信息技术短波通信传播路径损耗分段预测方法王志显（92146部队广东湛江524300）摘要：在短波通信技术的应用与发展中，传播路径的损耗问题一直有待进一步解决。

此类问题的存在不仅会对短波通信造成一定程度的干扰，同时也会对短波电台的通信造成了很大程度上的不良影响，使其在相应的应用领域中难以发挥出理想的应用效果。

为实现损耗情况的准确预测，并为其损耗问题的合理解决提供科学参考，本文特对其传输路径损耗分段预测进行分析，以此来实现损耗的科学预测，为短波通信质量提升奠定坚实的技术基础。

关键词：短波通信传播路径传播损耗分段预测中图分类号：TN925文献标识码：A文章编号：1674-098X(2021)12(c)-0022-03由于短波通信环境比较复杂，加之电离层会对其产生较大干扰，所以在该技术的具体应用中，传输路径损耗问题也比较严重。

为有效避免该类问题，一项关键措施就是做好其传输损耗的分段预测，包括地波段损耗、天波段损耗及通信盲区预测。

这样才可以对其在各个路径中的传输损耗情况做到科学掌握，为其后续的优化调整提供科学的参考依据。

1短波通信概述1.1短波通信技术短波通信技术就是让发射出去的电波从电离层经过，然后再反射到接收设备中的一种通信技术形式。

其中，短波的波长为10~100m，频率为3~30MHz，具体应用中，为使其近距离通信优势得以充分发挥，通常会将其频率控制在1.5~30MHz。

1.2短波通信技术应用的优势在短波通信技术的具体应用中，其主要优势包括以下的几个方面。

第一，短波属于唯一无法用有源中继体和网络枢纽进行制约的一种远程通信方式，在战争、灾难等情况下，即使是卫星和网络都遭到了破坏，短波通信技术依然可以正常使用［1］。

第二，在一些其他信号无法覆盖到的范围内，如海洋、戈壁和偏远山区等，短波通信技术依然适用。

第三，相比较卫星通信和网络通信而言，短波通信不需要进行相应的费用支付，所以其运行成本也更加低廉。

短波通信质量研究姜宏达【摘要】短波通信作为无线电通信的重要构成部分,设备简单、开设方便、成本低廉、无需中继即可实现远距离通信,在漫长的通信发展史中扮演了重要角色.随着科学技术的发展,短波通信原有的缺点逐渐被克服,通信质量不断提高.因此,研究短波通信质量对应急通信而言具有很重要的现实意义.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2017(000)025【总页数】2页(P143-144)【关键词】短波通信;短波信道;天线【作者】姜宏达【作者单位】武警部队辽宁省总队信息化处,辽宁沈阳 110034【正文语种】中文短波通信系统通信距离远,移动性强,架设及使用简单,。

现有的其它任何一种通信手段都不能同时具备以上特点,因而决定了短波通信具有其它通信手段不可替代的特殊性和重要性。

因此短波通信成为必备的一种常规通信手段。

更重要的是短波通信更加适合处理突发事件时的应急通信。

而且短波通信是保障各级指挥机关实施有效指挥的主要手段,一旦在执行任务期间出现通信效果不佳甚至中断,会严重影处突和抢险任务的完成,会给国家和人民带来不可估量的损失。

如何有效地提高短波通信质量具有很重要的现实意义。

短波传播形式可以分为两种：地波传播和天波传播。

地波的构成由三部分组成：地表面波、直接波、地面反射波。

它们分别沿大地与空气的分界面传播、视距直线传播、通过地面反射传播。

天波传播途径为由天线向高空电离层辐射出的电磁波,通过大气上空的电离层反射后到达接收点。

不论是远距离通信还是近距离通信,天波均可以实现,地波传播因其自身特点,往往主要应用于短波的短距离通信。

2.1.1 地面的起伏性。

地面并不是均匀光滑的,地形地貌程度不同的起伏、媒介的变化都会导致信道的变化。

每一个地面条件的变化都需要注意,地表植被的不同也会造成地面严重不平,影响其传播。

2.1.2 地面的电气参数。

不同土壤的的电气参数不同,其导电性能也不同。

2.1.3 无线电波穿透性。

当地面深层与表层导电率和介电常数明显不同时,电波传播因地下分层而产生的变化也必须考虑在内,并且随着无线电磁波的工作频率降低,电波穿透性会越来越强,所以地面的分类和选用频率是无线电波穿透的主要因素。