短波的認識

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短波的認識
　　百年前，三聲短促而且微弱的訊號，向世界宣佈了無線電的誕生。一九○一年，紮營守候在訊號山(Signal Hill位於加拿大東南角)的義大利科學家馬可尼，終於接收到了從英格蘭發出的跨過大西洋的無線電訊號，這個實驗向世人證明了無線電再也不是僅限於實驗室的新奇東西，而是一種實用的通訊媒介。此後短波用作全球性的國際通訊媒介便開始發達起來了。
　　雖然馬可尼的試驗結果令人相當振奮，可是當時一般人認為無線電傳播方式類似光波，發射之後，絕對沿直線方向進行傳播，從英國到加拿大，再怎麼說也無法完成直線的無線電通訊(因為地球表面是弧形的）。當時的科學理論更證明，從英國發射後的無線電波一定直驅太空，怎麼可能到達加拿大？可是從馬可尼用簡陋的無線電設備征服長距離通訊的試驗記錄來看，白天，訊號可以遠達七○○英哩，晚間更遠達二○○○英哩以上，這些試驗資料，使得以往的理論所推斷出來的必然結果，開始發生動搖了。
　　與此同時，MR.KENNELLY及MR.HEAVISIDE不約而同地分別提出了同樣的看法：就是在地球大氣層中有電子層的存在，它可以像鏡子般，把無線電折射回地球，而不致於沿著直線方向直奔太空，由於這種折射回返的訊號，使得遠方的電臺可以互相通訊，這種對無線電波有如鏡子般作用的電子層稱做KENNELLY HEAVISIDE層，但現在一般稱之為電離層（lonosphre），而短波遠距離廣播和通訊之所以如此發達就是受了電離層之益。
　　從一九二五年開始，許多科學家便開始進行電離層的研究工作，由向電離層發射無線電脈衝訊號，然後從電離層反射的回波（Echo）中，可以瞭解到電離層的自然現象，所得到的結果就是：地球上空的電離層就像是一把大傘覆蓋著地球，而且隨著白天或夜晚或季節的變化而變動，同時發現某些頻率可以直接穿過電離層，而有些頻率則以不同角度折返回地球表面，雖然對電離層已經有了某種程度的瞭解，而且短波的國際通訊也有了很大的發展，這六十多年來，科學家從不放過任何繼續研究電離層的機會，甚至火箭發射、人造衛星試驗及最近的太空穿梭機飛行，都要做有某些實驗，以期能更進一步瞭解電離層的變化規律，最近借助超高速電腦，建立了各種假設的電離層分析模型，科學家希望能夠像天氣預告那樣，可以預測未來幾天的電離層狀況。
◎無線電波
　　沒有任何一個人曾經目睹過無線電訊號，因為無線電帶著節目訊息從發射天線離開之後，便以光速前進，並以不可見的電磁場能量存在，雖然眼睛看不見，但是我們仍然可以描述無線電電磁波的規律特性，只是在這過程當中，必須使用一些專有名詞，如頻率、波長、波段等名詞，以下簡單地敍述無線電波特性。
◎頻率
　　廣播電臺的發射機是產生無線電波的原動力，在那兒，電流首先極為快速地來回擺動，也就是產生振盪，經過發射機的放大和處理，這個訊號夠強了，便輸送到發射塔的天線，這裏也就是實際產生無線電波的地方。參看圖1所示，其中曲線代表強度與時間的關係，無線電波是沿著天線流動的電子所產生的，假設曲線的左邊是起點，我們可以看出曲線從零點逐漸升高，然後又回到零點，這表示電流在天線上，從一端奔向另一端所產生的無線電波，而當電流從另一端奔回時，便產生了零點基線下方的曲線，這一來回就是一個週期。像圖1曲線就是無線電波的頻率，例如某MW電臺是1,000,000週期卅秒，但通常人們習慣把它縮減成1,000千赫(KHz)，KHz是Kilo Hertz的縮寫，中文稱為千赫，意思就是一千個週期，但是在短波波段頻率通常更高(3000-30000千赫)，為了方便讀寫，通常用MHz(兆赫)來表示短波頻率，MHz是英文Mega Hertz的縮寫，而很多場合裏，都把KHz及MHz混用，因此最好能分清楚這兩種不同單位的意義及其換算，要把KHz轉換成MHz時，只要把小數點向前移三位即可。
　　例如：5900KHz=5.9MHz 18000KHz=18MHz  1MHz=1000KHz=1000,000Hz　 注意：對於調頻廣播，為了簡便讀寫，也是用MHz（兆赫）來表示。
◎波長
　　短波廣播中常常聽到的另一種稱呼"米波段"或"公尺波段"(Meter Band)，這指的就是波長，也就是從天線發射出去的電波一個週期之間的距離。假設圖2中的無線電波是15MHz，那麼它的波長指的就是從A點到B點的距離。如果每秒的週期數目加倍，就變成30MHz，也就是圖3。觀察圖2、圖3兩波形，便可發現15MHz每週期中含有30MHz兩個週期，也就是說頻率愈高，波長就愈短。         

◎頻率與波長的關係和轉換
　　如何把波長轉換成頻率，或做相反的轉換呢？雖然一個電臺以固定的頻率廣播，但是 "波長"也常被拿來使用。例如，在說明短波傳導狀況時，使用31米波段，比使用"9500KHz到9900千赫/KHz"（這是在31米波段內規劃用做國際短波廣播的頻率範圍）簡單多了。把頻率換算波長的的公式是波長（米/公尺）＝300,000,000/頻率（兆赫/MHz），分子300,000,000米/公尺是無線電波在大氣中的傳播速度（即光速），所以15兆赫(MHz)的波長是，波長＝300000000/15000000＝20米/公尺。當然短波廣播規定有許多的頻率範圍，要記住這些頻率與相對的波長是挺麻煩的，但是只要抓住一個要領，便不成問題了。首先記得一個頻率與波長的關係，例如15兆赫(MHz)是20米，然後頻率增加一倍，波長便減半，相反的頻率減半，波長便加倍。例如15MHz是20米，那麼30MHz就是10米，而7.5MHz則是40米，這樣就容易多了。
　　在我們瞭解了頻率與波長之間的關係後，當短波電臺報出頻率及相對波長時，我們更可較容易地在收音機的刻度表上找到該收聽的位置，因為傳統型(指標式)短波收音機的刻度表上，都有波長或米波段的標示。
　　如果上述太複雜，您也可以這樣簡單地理解：頻率是用來表示某電臺的精確位置；而波長卻是用來表示該電臺的大概位置，米波段是用來表示某小段頻率範圍。
　　如19米波段表示頻率15.10 - 15.60兆赫範圍。（請參考後文的國際廣播米波段表）
　　白天，在廣州，您可以在短波19米波段收聽到中央人民廣播電臺第一和第二套節目，準確頻率為15.48,15.50,15.55兆赫。
◎無線電頻譜
　　通常無線電波所指的是從極低頻10KHz到極超高頻的頂點30GHz（Giga Hertz），因為超出這個範圍以外的無線電頻譜，其特性便有很大不同了，例如光線、X射線等，而在上述10KHz到30GHz，通常劃分成七個區域，參看下表，其中高頻3∼30MHz就是我們所討論的短波。
◎無線電頻譜的劃分
中文名稱         簡稱         英文名稱         頻率範圍
極低頻        VLF        Very Low Frequency        10KHz - 30KHz
低頻（俗稱長波LW）        LF        Low Frequency        30KHz - 300KHz
中頻（俗稱中波MW）        MF        Medium Frequency        30KHz - 3000KHz
高頻（俗稱短波SW）        HF        High Frequency        3MHz - 30MHz
極高頻（俗稱超短波）
頻率在88-108MHZ範圍的民用廣播則俗稱為調頻電臺FM        VHF        Very High Frequency        30MHz - 300MHz
超高頻        UHF        Ultra High Frequency        300MHz - 3000MHz
極超高頻        SHF        Super High Frequency        3000MHz - 30000MHz
◎國際短波廣播波段
　　全世界的無線電頻率，都是由國際電信聯合會所分配的。國際電信聯合會（ITU : International Telecommunication Union）是一個隸屬於聯合國的國際電信管理組織，定期召集各會員國開會決定無線電頻率的分配及使用。而ITU所制定的國際短波廣播波段共有13個，如下表：
國際短波廣播米波段表
波段        頻率範圍        波段        頻率範圍
(米/公尺)        （兆赫/MHz)        (米/公尺)        (兆赫/MHz)
120M        2.30-2.495        25M        11.65-12.05
90M        3.20-3.40        22M        13.65-13.80
75M        3.90-4.00        19M        15.10-15.60
60M        4.75-5.06        16M        17.55-17.90
49M        5.95-6.20        15M        18.85-19.1
41M        7.10-7.30        13M        21.45-21.85
31M        9.50-9.90        11M        24.67-26.10
　　各米波段都有一定的頻率範圍，您也許會覺得奇怪，從2.3-26.1MHZ被分成13段，為什麼不連貫在一起呢？這是因為：在高頻的頻譜段（3-30MHz），國際電信管理組織（ITU）有規定，除了國際短波廣播外，還有很多其他通訊的用途。