散射通信

歷史

20世紀50年代初，美國提出了建立對流層散射通信系統的設想，並於50年代中建立了對流層散射通信電路。中國於50年代中期開始研究對流層散射傳播問題，60年代初研製模擬對流層散射設備，70年代開始研製數字對流層散射設備，並陸續建站投入使用。20世紀60年代初，美國建立了電離層散射通信電路。但由於電離層散射通信的容量很小，發射功率卻要求很大，因而限制了它的發展和應用。

定義

散射通信是一種超視距的通信手段，它利用空中介質對電磁波的散射作用，在兩地間進行通信。對流層、電離層、流星余跡、人造散射物體等都具有散射電磁波的性質。如果發射機發出的電磁波輻射到這些地方，就會向各個方向散亂地輻射出去，其中朝斜前方向射去的電磁波能達很遠的地方。遠處的接收機，如果有足夠高的靈敏度，就能將散射來的微弱電磁波接收下來，從而實現通信。

特點

由於散射通信中電磁波傳輸損耗很大，到達接收端的信號很微弱，為了實現可靠的通信，一般要採用大功率發射機，高靈敏度接收機和高增益、窄波束的天線。

利用大氣層中傳播媒介的不均勻性對無線電波的散射作用進行的超視距通信。根據散射媒質的不同，散射通信一般分為對流層散射通信和電離層散射通信。通常所說的散射通信大多是指對流層散射通信。

在對流層中由於大氣的湍流運動產生了具有各不相同的介電常數的湍流團，當無線電波照射到這些不均勻的湍流團時，就在每一個不均勻體上感應電流，成為二次輻射體，從而向各個方向發出該頻率的二次輻射波，這就是散射現象。對流層散射通信就是利用這種現象而實現的超視距無線電通信。由於對流層散射現象在200~8000兆赫頻段比較顯著，所以對流層散射通信主要工作在這個頻段內。

並且散射通信可以進行超視距通信，距離100~300km，容量為十數路至數十路；不受核爆炸、太陽黑子、磁暴和極光等影響。可跨越海灣、無人煙地區；保密性強，穩定可靠，具有一定抗毀性；便於機動應急架設。在軍事通信中廣泛應用。

電離層散射通信是利用85~100km高度的電離層作作散射通信，其特點是不受電離層擾動的影響，尤其適合高緯度和跨極光區的通信。可用頻率為40~50MHz。通信容量類似短波通信，只能通一個話路。其設備十分龐大，費用昂貴，很少使用。

對流層散射通信

地球大氣層一般分為電離層、平流層和對流層。對流層是大氣層的最低層，其下界與地面相接，上界即對流層頂(與平流層的交界處)，一般定義為溫度不再隨高度增加而下降之處，中緯度地區平均高度為10~12km，低(高)緯度地區較高(低)些，且一般夏季高於冬季。對整個大氣圈而言，對流層只是很薄的一層，但它集中了90%的大氣質量，主要天氣現象如風雨、雷電、雲霧等都發生在這一層。

對流層散射通信是以存在於離地面數公里到20km對流層中的不均勻氣團為散射介質的散射通信。最遠通信距離可達800~1000km，可用頻率為100MHz~10GHz。我國在20世紀50年代中期就進行了散射傳搞試驗，60年代初進行了多條對流層散射電路試用，70年代建立了全部採用數字話路的對流層散射通信系統。

對流層散射的傳輸損耗和衰落起伏都很大；與視距通信不同的是，傳輸損耗同頻率的三次方成正比，且隨散射角(發射與接收天線波束的夾角)的增加而增大，通常每增加1度，損耗約增加10dB，傳輸損耗又隨大氣折射係數的增加而減少。

優勢

對流層散射通信的優點是，通信距離遠，單跳距離一般約300公里，多跳轉接可達數千公里；不受核爆炸和太陽耀斑的影響，傳輸可靠度高，一般可達99~99.9%;通頻帶較寬，可達10兆赫以上，能實現多路通信，可以傳送電話、電報和數據等。

其缺點是，傳輸損耗大，且隨著通信距離的增加而劇增，因而要用大功率的發射機、高靈敏的接收機及龐大的天線，故耗資大。散射信號有較深的快衰落，其電平還受散射體內溫度、濕度和氣壓等的影響，且有明顯的季節和晝夜的變化。其衰落程度通常夏季比冬季強，早晚比中午強。為了克服或減小快衰落的影響，常採用分集接收等技術。對流層散射通信主要用於建立戰略、戰役通信幹線。

在地球上空75~90公里的電離層中電離密度的不均勻體，對入射的超短波電波能產生散射作用，利用這種散射信號進行的超視距無線電通信，稱為電離層散射通信。電離層散射通信最適用的頻段是35~60兆赫，基本上不受核爆炸和太陽耀斑的影響。它的通信距離較遠，單跳距離可達1000~2000公里。但它的通頻帶很窄，通常為2~3千赫，因而通信容量很小，一般只用於電傳報通信。信號也存在快衰落現象，信號電平也有季節和晝夜的變化。

發展趨勢

(1)由於散射通道存在衰落與時延，其通信容量受到限制，但分集技術與信號處理技術的發展，使數字通信的速率得以提高，20世紀80年代國際上達12Mbit/s，我國為4Mbit/s，可靠性達99%以上。

(2)為適應時變通道的特點、充分利用多徑傳輸的能量，研究新的調製解調技術和編碼技術，以獲得最佳的分集效果和克服信息碼間的干擾。

(3)研究各種自適應技術，以適應通道的變化，並用於機動式散射設備中。