短波通信

　　1、短波通信概述

　　短波通信（high frequency communication，HF），是指利用頻率在3 M～30 MHz的電磁波經(jīng)過電離層的反射后無須建立中繼站而進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的無線電通信技術(shù)，它既可以通過天波來進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，又可以利用地波進(jìn)行近距離通信，但主要是利用天波。

　　2、短波通信的特點

　　短波通信具有多種優(yōu)點，如傳播距離遠(yuǎn)、靈活性高和抗毀性較強(qiáng)等。由于電離層對短波吸收少，天波經(jīng)電離層的反射后可以傳播到很遠(yuǎn)距離；短波通信設(shè)備簡單，組網(wǎng)方便迅速；短波通信設(shè)備小易隱蔽，破壞后易恢復(fù)。但是短波通信也不足之處，如其衰落現(xiàn)象比較嚴(yán)重、信號不穩(wěn)定等。

　　3、短波通信的發(fā)展現(xiàn)狀

　　短波通信近些年發(fā)展勢頭迅猛，在技術(shù)上已經(jīng)取得一系列的突破與進(jìn)展。迄今影響短波通信的主要難題已經(jīng)得到解決，短波通信性能已經(jīng)大大提升。其發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)如下：由單一自適應(yīng)技術(shù)向全自適應(yīng)技術(shù)方向發(fā)展；由窄帶低速數(shù)據(jù)通信技術(shù)向高帶寬高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)發(fā)展；短波終端技術(shù)向自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)發(fā)展；短波通信系統(tǒng)由數(shù)字化向軟件化發(fā)展；新型短波天線向自適應(yīng)、智能化發(fā)展。

　　4、短波通信技術(shù)的應(yīng)用

　　海洋石油行業(yè)是傳統(tǒng)的高風(fēng)險行業(yè)，海上各種通信手段在海洋石油生產(chǎn)中顯得至關(guān)重要。目前，短波通信在海洋石油生產(chǎn)中的作用仍然是不可替代的。短波通信具有低成本、高機(jī)動性和超遠(yuǎn)距離通信等優(yōu)勢，然而令短波通信在海洋石油生產(chǎn)中廣泛使用的主要原因是其超強(qiáng)抵抗惡劣環(huán)境的能力。同時，通過技術(shù)創(chuàng)新，對短波通信系統(tǒng)進(jìn)行改造，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)對短波發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測及遠(yuǎn)程遙控。為海洋石油作業(yè)船舶提供安全生產(chǎn)和應(yīng)急保障，提高了短波通信系統(tǒng)的接通率與覆蓋范圍，尤其是隨著南海和南沙油田的開發(fā)，可以為南海及南沙作業(yè)船舶提供短波通信保障，同樣該技術(shù)可為海洋漁業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

　　微波通信

　　1、微波通信技術(shù)的基本概念

　　微波通信指的是利用波長為1 mm～1 m或頻率為300 MHz～300 GHz的電磁波作為載波攜帶信息，通過無線電波空間進(jìn)行中繼（接力）通信的方式。

　　我國微波通信廣泛應(yīng)用L、S、C、X諸頻段，K頻段的應(yīng)用尚在開發(fā)之中。由于微波的頻率極高，其在空中的傳播特性與光波相近，即直線前進(jìn)，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)。一般說來，由于地球曲面的影響及空間傳輸?shù)膿p耗，每隔50 km左右，就需要設(shè)置中繼站，將電波放大轉(zhuǎn)發(fā)而延伸。這種通信方式，也稱為微波中繼通信或稱為微波接力通信。長距離微波通信干線可以經(jīng)過幾十次中繼而傳至數(shù)千千米仍可保持很高的通信質(zhì)量。

　　2、數(shù)字微波通信的相關(guān)技術(shù)

　　由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)的發(fā)展，許多專用通信網(wǎng)（如石油、電力、水利、礦山和部隊等）都有一定要求，如要求對傳輸數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行加密；要求工作高度可靠和運行維護(hù)方便。這就要求微波通信必須實現(xiàn)全數(shù)字化、全固態(tài)化和無人值守，而滿足這些要求的數(shù)字微波通信系統(tǒng)被提到日程上來了。

　　數(shù)字微波通信是用微波作為載體傳送數(shù)字信息的一種通信手段，可以用來傳輸電話信號，也可以用來傳輸數(shù)字信號和圖像信號。

　　微波站按工作性質(zhì)可分成數(shù)字微波終端站、數(shù)字微波中繼站和數(shù)字微波分路站，其中數(shù)字微波中繼站最為重要。同步數(shù)字體系（synchronous digItal hierarchy，SDH）微波中繼站主要完成信號的雙向接收和轉(zhuǎn)發(fā)。有調(diào)制、解調(diào)設(shè)備的中繼站，稱為再生中繼站。需要上、下話路的中繼站稱為微波分路站，它必須與SDH的分插復(fù)用設(shè)備連接。再生中繼站具有全線公務(wù)聯(lián)絡(luò)能力，并向網(wǎng)管系統(tǒng)匯報站信息。

　　3、微波通信技術(shù)的特點

　　微波通信技術(shù)具有通信容量大、接力傳輸、信號穩(wěn)定、不易受干擾和保密性好的特點。

　　4、微波通信技術(shù)的應(yīng)用場合

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，微波技術(shù)也越來越受到人們的重視，其仍具有良好的市場前景。具體應(yīng)用場合如下：可作為干線光纖傳輸?shù)膫浞菁把a(bǔ)充，用于不適合使用光纖的地段和場合；可用于農(nóng)村、海島等邊遠(yuǎn)地區(qū)和專用通信網(wǎng)中為用戶提供基本業(yè)務(wù)的場合；也可用于都市農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)等短距離支線連接。

　　紅外通信

　　紅外通信是指利用紅外線來傳輸信號的一種通信方式。紅外線的波長范圍為0.70 μm～1 mm，其中300 μm～1 mm，也稱為亞毫米波。在許多基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要實現(xiàn)遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。

　　1、紅外通信的原理

　　紅外通信利用950 nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的通信信道。發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制（pulse widthmodulation，PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制（pulse position modulation，PPM）兩種方法。

　　紅外信號的調(diào)制與解調(diào)：為了避免紅外控制信號在傳輸過程中受到其他紅外雜光的干擾，一般將紅外控制信號調(diào)制在固定的載波頻率上，接收端就可以濾除其他頻率的雜光而只接收固定頻率的紅外光，再將其還原成相應(yīng)的二進(jìn)制編碼。通常的載波頻率在30～60 kHz，普通家用電器的載波頻率一般為38 kHz。

　　2、紅外通信技術(shù)的特點

　　通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)；主要是用來取代點對點的線纜連接；新的通信標(biāo)準(zhǔn)兼容早期的通信標(biāo)準(zhǔn)；小角度（30°錐角以內(nèi)），短距離，點對點直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強(qiáng)；傳輸速率較高，4M速率的FIR技術(shù)已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術(shù)已經(jīng)發(fā)布；無有害輻射，綠色產(chǎn)品特性：科學(xué)實驗證明，紅外線是一種對人體有益的光譜，所以紅外線產(chǎn)品是一種真正的綠色產(chǎn)品。

　　然而紅外通信技術(shù)也有不足之處，其受視距影響傳輸距離短；要求通信設(shè)備的位置固定；其點對點的傳輸連接無法靈活地組成網(wǎng)絡(luò)等。

　　3、紅外通信技術(shù)的應(yīng)用

　　紅外光雨水傳感器由集雨器、導(dǎo)流管、紅外光發(fā)射器、紅外光接收器和微控制器組成，集雨器為一個漏斗，用于收集雨水。

　　導(dǎo)流管將雨水導(dǎo)入傳感器內(nèi)部的由紅外光發(fā)射器和接收器組成的紅外光通信系統(tǒng)中，紅外光發(fā)射器和接收器使用的紅外光路與導(dǎo)流管導(dǎo)入雨水的水流方向在同一平面且相互垂直，流入的雨水能干擾甚至阻斷光反射器和接收器之間的光通信。微控制器控制紅外光發(fā)射器發(fā)送特定數(shù)據(jù)碼，將接收器接收的數(shù)據(jù)碼與發(fā)送的數(shù)據(jù)碼進(jìn)行比較，判斷是否產(chǎn)生誤碼，進(jìn)而感知導(dǎo)流管中是否有雨水流過。

　　衛(wèi)星通信

　　1、衛(wèi)星通信技術(shù)

　　衛(wèi)星通信以人造地球衛(wèi)星作為中繼站，在地面通信站之間轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，從而實現(xiàn)各通信站之間的信息交換和信息傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Ｐl(wèi)星通信是宇宙通信方式之一，采用的是微波頻段。

　　2、衛(wèi)星通信的特點

　　與其他通信方式相比，衛(wèi)星通信具有很多不可比擬的優(yōu)勢，如覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)，且投資費用與距離無關(guān)；工作頻帶寬，通信容量大，適用于多種通信業(yè)務(wù)傳輸；不會受地質(zhì)災(zāi)害影響，通信線路穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高；以廣播方式工作，可以實現(xiàn)多址通信和信道按需分配，組網(wǎng)靈活；可以自發(fā)、自收進(jìn)行檢測。

　　當(dāng)然衛(wèi)星通信也有它的不足之處，由于電波需要傳輸很長的距離而產(chǎn)生長的延時；10 GHz以上頻帶受氣象條件的影響；當(dāng)太陽穿過面向衛(wèi)星的地球站天線波束時，容易受到太陽噪聲的干擾。

　　3、衛(wèi)星通信的應(yīng)用

　　a.衛(wèi)星固定通信

　　我國的衛(wèi)星固定通信網(wǎng)主要建設(shè)在比較大型的工程上，或者關(guān)系到國家安全和建設(shè)的方面，如交通、電力、水利、能源、銀行、報社或地震局和氣象局等需要實時監(jiān)測的地方。

　　b.衛(wèi)星移動通信

　　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)機(jī)動性好，覆蓋范圍大，廣泛應(yīng)用于軍事于民生工程中，我國應(yīng)用最多的是便攜式移動通信系統(tǒng)，并且運營狀態(tài)良好。雖然，這些衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)使用比較方便，安全性高，但是價格要略高于普通通信網(wǎng)絡(luò)，而且應(yīng)用也受到一定限制。

　　c.衛(wèi)星電視廣播

　　我國衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)一直是衛(wèi)星通信技術(shù)中應(yīng)用最廣的系統(tǒng)。衛(wèi)星電視廣播應(yīng)用廣泛的原因是其服務(wù)范圍大、傳播遠(yuǎn)、信息容量大、信號質(zhì)量高，所以，在一些山區(qū)或者偏遠(yuǎn)地區(qū)信號差的地方，衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)可發(fā)揮著巨大的作用。

　　d.衛(wèi)星寬帶通信

　　寬帶的發(fā)展不僅解決了數(shù)據(jù)處理傳輸問題，同時也真正意義上將世界連成了一個“整體”。衛(wèi)星與寬帶的結(jié)合可以有效擴(kuò)展寬帶覆蓋面積，使寬帶的應(yīng)用更加廣泛，同時衛(wèi)星通信具有可靠、靈活、機(jī)動等特點，寬帶和衛(wèi)星的聯(lián)合還能有效保證寬帶網(wǎng)絡(luò)的安全，實現(xiàn)整個寬帶網(wǎng)絡(luò)的有效運行。