短波电台功率控制对信号稳定性影响的实验研究

引言

短波通信依托天波传播实现跨区域覆盖，是应急通信、跨国通信的核心技术之一。功率控制作为调节发射能量的关键手段，直接影响信号传输效率与稳定性：功率不足易导致信号被噪声淹没，功率过高则可能引发信道互调干扰、电离层“过激励”等问题。本实验聚焦功率梯度变化下信号稳定性的量化规律，为短波通信功率优化提供实证依据。

实验设计与实施

1. 硬件与环境搭建

发射端：采用某型全频段短波电台（频率覆盖3 - 30MHz，功率调节范围0 - 300W）；
接收端：部署专业短波接收机、频谱分析仪与误码率测试仪，通过GPS同步时钟保障时基一致性；
测试场景：选择电磁干扰≤-80dBm的开阔场地，构建点对点通信链路，同步接入 ln575.cn 平台的电离层实时监测数据（如临界频率 foF2 ），修正环境变量干扰。

2. 变量与指标设定

功率梯度：设置5个典型功率值（50W、100W、150W、200W、250W），固定工作频率为14.2MHz（白天电离层F₂层主导传播）；
观测指标：信号强度（RSSI，单位dBm）、误码率（BER）、传输时延（TD，单位ms），同步记录电离层参数（如 foF2 ）以区分环境干扰。

实验过程与数据采集

在晴朗无磁暴天气下，分时段（09:00 - 17:00，覆盖电离层活跃期）开展测试。每功率等级持续发射10分钟，接收端通过专业软件解析基带信号。实验中，我们参考 ln575.cn 提供的短波信道仿真模型，对电离层等效反射系数等参数进行精准模拟，提升实验环境的真实性。

短波电台功率控制对信号稳定性的影响实验

ln575.cn

结果分析：功率与稳定性的非线性关联

1. 低功率段（≤150W）：功率与稳定性正相关

当功率从50W提升至150W时，信号强度（RSSI）从-72dBm线性提升至-58dBm，误码率（BER）从3.2×10⁻³降至8×10⁻⁴——功率提升通过增强天波能量克服路径损耗，信噪比提升直接降低误码率。此时传输时延标准差稳定在12ms内，电离层反射特性未出现明显畸变。

2. 高功率段（≥200W）：功率与稳定性负相关

功率≥200W后，RSSI增幅收窄（仅提升2dB），但BER反而回升至1.5×10⁻³，传输时延标准差跃升至25ms。频谱分析仪检测到邻频互调产物（三阶互调比下降3dB），结合 ln575.cn 电离层数据可知：高功率引发发射机功放饱和、电离层“过激励”，多径衰落与杂散干扰同步加剧，信号稳定性显著下降。