2022-05-31 17:52:24
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電子科技神乎其技,一日千里的進步成果,常叫人有夸父追日的無奈感,注定永遠趕不上似的。真空管才發明沒多久,今日的電子材料發達程度,其不知道是要人如何是好,可以說是愛喜參半;喜的是功能齊全的 IC 零件充斥市場,選用非常方便;憂的是電子線路越來越像是由一些小型黑盒子組成,某些傳統的迷人技藝,就要靠邊站,無以從中得到樂趣和啟發。真空管時代的設備不僅體積龐大,工作頻率也受到很大的限制;如今,幾百 MHz 是稀松平常的事,而且動輒上到GHz,對于這些早期的傳統技藝也就不算稀奇。如今,電子零件與科技工藝發達結果,實用的無線電領域已經直逼光譜,這是不是意味著頻率越高,越好應用呢?那倒未必,因為屬于頻率極低的超長波,依然有它迷人之處。
我們來看看比一般 AM 廣播頻率還低的領域內,有哪些特點是值得探討的。我們首先要了解這段頻譜的特性,然后再看看有哪些長波的前輩,開路先鋒到長波里去奮斗。還有,長波內到底有哪些常駐的訊號,這些都是哪些人在使用?1750 公尺波段究竟是怎么回事?長波的傳導特性有什么特別之處?最后,還要探討長波接收機,天線等附屬設備。
長波波段
談到長波,我們先得找出在整個頻譜領域內,長波是指哪一段。一般實用的無線電頻譜,可以低到幾Hz,高達300GHz,涵蓋如此廣泛的漫長頻譜,一般習慣切割成好幾段,并且給它一個名稱,好方便應用;例如提到「高頻」,就知道是指 3MHz~30MHz 這一段頻譜。而頻譜最低的那一段是指直流到 3Hz之間,它叫「超低頻」;再上來是指 3Hz~3KHz 這一段,稱做「特低頻」;而「極低頻」是指介于 3KHz~30KHz 這一段。頻率再往上升,30KHz-300KHz之間,就稱為「低頻」。
通常在無線電通訊中,提到「低頻」,就是指俗稱長波的這一段,當然,有時也可以涵蓋 300KHz 以下的所有頻譜。長波傳導特性頻率這么低,究竟電波是怎么傳導的呢?并無概括性的答案,這得要看頻率低到什么程度。比 AM 廣播還低些的所謂「長波」,其傳導特性,與 AM 廣播訊號相去不遠。
一般 AM 廣播訊號主要是靠著地波傳導,一般說來,傳送距離約在100多公里,但是在夜間,偶爾也可以借著電離層的折射,傳送到好幾千公里遠,國內許多 AM 電臺就曾收到來自國外聽友的許多收聽報告,例如位在彰化八卦山風景區大佛旁的「國聲電臺」,就曾收到來自丹麥的收聽報告;而在入秋深夜,在臺灣也很容易可以收聽到來自日本、韓國、越南、印度尼西亞等東南亞國家的AM 廣播。
有許多原因造成長波可以傳導到很遠的地方,其中之一就是「電離層」,這些含有帶電粒子的電離層,分布在離地表高 50-400 公里之間,這對長波而言,電離層與地表之間就構成了像是導波管般。一般 AM 訊號很容易被電離層或是地表所吸收,但是對長波而言,被吸收的比例就更少了,因此也就可以在這導波管中傳得更遠。
電離層對于長波的折射算是還很穩定,因此,長波與短波相較之下,更有利于遠距離通訊。因為短波很容易受到電離層的影響,所以前一小時還好端端的訊號,下一小時可能就完全收聽不到,而且也會隨著日落日出及春夏秋冬季節的變化,而有很大程度的影饗。因此,世界各地依然有些強功率的長波廣播電臺運作著,因為不論是白天、黑夜、任何季節,這長波訊號都可以很可靠地傳送到極遠的地方。
對于固定功率下,波長越長,地波所能傳送的距離越遠,頻率到了相當低的程度,可能就涵蓋整個地球,這封遠距離通訊可說是最有利了,可惜的是,頻率太低,天線就必須要很長,而且發射功率也要極強。一般頻率極低的長波,天線是架設在兩座山之間,或者是埋設在地下。
白天靠地波,夜晚靠天波
在白天,長波可以說是靠地波沿著地表傳散開來,可以傳到多遠的地方,就完全要看地表對電波的阻抗大小。但是當頻率降低時,例如 100KHz,這波長與地球表面及電離層之間,恰似一導波管,很容易使這訊號跑遍半個地球;頻率再低一點的話,訊號甚至可以跑遍整個地球,及穿入到海面下。
當然,長波也會有天波成份;當頻率不斷上升,到達 300KHz 以上時,天波傳導就很明顯,尤其是到了夜間,底端的 D、E 電離層消失,更可以把長波訊號及 AM 廣播訊號,借著天波,傳送到極遠的地方。
白天,一小部分的天波是由底端的 D 電離層折射,大部分都被電離層吸收了,到了夜晚,會吸收低頻訊號的 D、E 電離層會轉弱,甚至消失,于是訊號就有機會碰到更高的 F 電離層,并且被它所折射,這樣就可以把訊號傳到更遠的地方。
長波最怕的是大氣干擾,大氣背景總是有很大的噪聲存在,尤其是在熱帶區域,不停地打雷,使得大氣背景噪聲更強。另外,家庭電器也是干擾長波訊號的禍首之一;行走中的汽車,工廠的變壓器,也會制造出干擾長波的噪聲來源。因此,接收長波訊號就變成需要耐心及配合高超的技藝,才能發展好的興趣。