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电离层|揭秘！你不知道的长波通信知识

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电子科技神乎其技 ， 一日千里的进步成果 ， 常叫人有夸父追日的无奈感 ， 注定永远赶不上似的 。 真空管才发明没多久 ， 今日的电子材料发达程度 ， 其不知道是要人如何是好 ， 可以说是爱喜参半；喜的是功能齐全的 IC 零件充斥市场 ， 选用非常方便；忧的是电子线路越来越像是由一些小型黑盒子组成 ， 某些传统的迷人技艺 ， 就要靠边站 ， 无以从中得到乐趣和启发 。 真空管时代的设备不仅体积庞大 ， 工作频率也受到很大的限制；如今 ， 几百 MHz 是稀松平常的事 ， 而且动辄上到GHz ， 对于这些早期的传统技艺也就不算稀奇 。 如今 ， 电子零件与科技工艺发达结果 ， 实用的无线电领域已经直逼光谱 ， 这是不是意谓着频率越高 ， 越好应用呢？那倒未必 ， 因为属于频率极低的超长波 ， 依然有它迷人之处 。
【电离层|揭秘！你不知道的长波通信知识】
电离层|揭秘！你不知道的长波通信知识
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我们来看看比一般 AM 广播频率还低的领城内 ， 有哪些特点是值得探讨的 。 我们首先要了解这段频谱的特性 ， 然后再看看有哪些长波的前辈 ， 开路先锋到长波里去奋斗 。 还有 ， 长波内到底有哪些常驻的讯号 ， 这些都是哪些人在使用？1750 公尺波段究竟是怎么回事？长波的传导特性有什么特别之处？最后 ， 还要探讨长波接收机 ， 天线等附属设备 。
长波波段
谈到长波 ， 我们先得找出在整个频谱领域内 ， 长波是指哪一段 。
一般实用的无线电频谱 ， 可以低到几 Hz ， 高达 300GHz ， 涵盖如此广泛的漫长频谱 ， 一般习惯切割成好几段 ， 并且给它一个名称 ， 好方便应用；例如提到「高频」 ， 就知道是指 3MHz~30MHz 这一段频谱 。 而频谱最低的那一段是指直流到 3Hz之间 ， 它叫「超低频」；再上来是指 3Hz~3KHz 这一段 ， 称做「特低频」；而「极低频」是指介于 3KHz~30KHz 这一段 。 频率再往上升 ， 30KHz-300KHz之间 ， 就称为「低频」 。
通常在无线电通讯中 ， 提到「低频」 ， 就是指俗称长波的这一段 ， 当然 ， 有时也可以涵盖 300KHz 以下的所有频谱 。
长波传导特性
频率这么低 ， 究竟电波是怎么传导的呢？并无概括性的答案 ， 这得要看频率低到什么程度 。 比 AM 广播还低些的所谓「长波」 ， 其传导特性 ， 与 AM 广播讯号相去不远 。
一般 AM 广播讯号主要是靠着地波传导 ， 一般说来 ， 传送距离约在100多公里 ， 但是在夜间 ， 偶而也可以借着电离层的折射 ， 传送到好几千公里远 ， 国内许多 AM 电台就曾收到来自国外听友的许多收听报告 ， 例如位在彰化八卦山风景区大佛旁的「国声电台」 ， 就曾收到来自丹麦的收听报告；而在入秋深夜 ， 在台湾也很容易可以收听到来自日本、韩国、越南、印度尼西亚等东南亚国家的 AM 广播 。
有许多原因造成长波可以传导到很远的地方 ， 其中之一就是「电离层」 ， 这些含有带电粒子的电离层 ， 分布在离地表高 50-400 公里之间 ， 这对长波而言 ， 电离层与地表之间就构成了像是导波管般 。 一般 AM 讯号很容易被电离层或是地表所吸收 ， 但是对长波而言 ， 被吸收的比例就更少了 ， 因此也就可以在这导波管中传得更远 。
电离层对于长波的折射算是还很稳定 ， 因此 ， 长波与短波相较之下 ， 更有利于远距离通讯 。 因为短波很容易受到电离层的影响 ， 所以前一小时还好端端的讯号 ， 下一小时可能就完全收听不到 ， 而且也会随着日落日出及春夏秋冬季节的变化 ， 而有很大程度的影飨 。 因此 ， 世界各地依然有些强功率的长波广播电台运作着 ， 因为不论是白天、黑夜、任何季节 ， 这长波讯号都可以很可靠地传送到极远的地方 。
对于固定功率下 ， 波长越长 ， 地波所能传送的距离越远 ， 频率到了相当低的程度 ， 可能就涵盖整个地球 ， 这封远距离通讯可说是最有利了 ， 可惜的是 ， 频率太低 ， 天线就必须要很长 ， 而且发射功率也要极强 。 一般频率极低的长波 ， 天线是架设在两座山之间 ， 或者是埋设在地下 。
白天靠地波 ， 夜晚靠天波
在白天 ， 长波可以说是靠地波沿着地表传散开来 ， 可以传到多远的地方 ， 就完全要看地表对电波的阻抗大小 。 但是当频率降低时 ， 例如 100KHz ， 这波长与地球表面及电离层之间 ， 恰似一导波管 ， 很容易使这讯号跑遍半个地球；频率再低一点的话 ， 讯号甚至可以跑遍整个地球 ， 及穿入到海面下 。
当然 ， 长波也会有天波成份；当频率不断上升 ， 到达 300KHz 以上时 ， 天波传导就很明显 ， 尤其是到了夜间 ， 底端的 D、E 电离层消失 ， 更可以把长波讯号及 AM 广播讯号 ， 借着天波 ， 传送到极远的地方 。
白天 ， 一小部份的天波是由底端的 D 电离层折射 ， 大部分都被电离层吸收了 ， 到了夜晚 ， 会吸收低频讯号的 D、E 电离层会转弱 ， 甚至消失 ， 于是讯号就有机会碰到更高的 F 电离层 ， 并且被它所折射 ， 这样就可以把讯号传到更远的地方 。
长波最怕的是大气干扰 ， 大气背景总是有很大的噪声存在 ， 尤其是在热带区域 ， 不停的打雷 ， 使得大气背景噪声更强 。 另外 ， 家庭电器也是干扰长波讯号的祸首之一；行走中的汽车 ， 工厂的变压器 ， 也会制造出干扰长波的噪声来源 。 因此 ， 接收长波讯号就变成需要耐心及配合高超的技艺 ， 才能发展好的兴趣 。

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