某日深夜,尝试接收长波广播,BBC4台的长波频率198kHz,传说英国的战略核潜艇如果收不到该台,则认为带英帝国停止存在,将启动包括发射核弹在内的最后手段。

可是我用有源小环天线收到的是这样的信号…首先这个信号是否真的来自BBC的发射台,不知道。其次,如果这个信号原本是一个载波,那么为什么我这里收到的是形如调频的频谱呢?如果这真的是被调制了的载波,那么从谱线之间的间隔可以推断出调制波基频约为57Hz,不像是工频。
观察其他可以接收长波频段的WebSDR电台的瀑布图,发现不止一个台有这种受调制的情况(当然不是所有台都能收到198kHz的信号),基波频率各不相同,不过都在100Hz的数量级上。因此我认为这并非是我的接收系统以及附近环境所造成的效应。
根据电波传播理论,长波是在地面和电离层之间的球形壳体空间内传播,这个球壳空间被称为“地-电离层波导”。对于LF波段,地面是稳定的各向同性介质,而电离层是分层的、不均匀的、时刻变化的介质。至于电离层,它是一团等离子体,可被各种天然的或者人工的外部因素所影响,发生各种奇妙的线性和非线性效应,例如,被大功率入射波加热。
①有一种效应被称为卢森堡效应,指的是一个电波加热了电离层,使另一个电波的传播受到影响,表现为两个电波发生了交叉调制。
②另外,电离层本身存在色散现象,而地-电离层波导中,地波又比所有天波的延迟要低,利用这一现象,可以实现电离层探测。
③与本文介绍的现象最相关的,我感觉是电离层的受激布里渊散射(SBS)现象,该现象大约指的是强电波入射电离层发生散射,其中一部分能量转化为声频静电波,就是这部分声波,调制了地-电离层波导中传播的长波,为其赋予了额外的频率成分。
目前提出的假设是,远处传播来的单个载波,在长距离的传播过程中,受到地-电离层波导的非线性因素以及途中复杂电磁环境所影响,发生了神秘的调制,出现了100Hz数量级上的新的频率成分。当然,也有可能的是附近开关电源的EMI……
另外,有文献[1]指出,可能是电源滤波不完善的问题,也就是发射机受到了电源工频信号的调制,因而在接收信号频谱中出现了50Hz倍数的边带成分。
但是,资料[1]称,BBC4台长波台位于英格兰,发射功率500kW,英格兰的电源频率是50Hz,但是我实际接收到的边带信号似乎是57Hz的倍数(这里姑且信任705的频域精度)。然而这时又发现文献[1]中有一处表述提到了60Hz,虽然看不懂,但大概意思是说所谓的IA波(离子声波)在某些参数下是可以达到60Hz这个数量级的。另外500kW这个功率级别能否激发出SBS,也不清楚。所以现在还是十分费解…
参考文献:
doi.org/10.1038/s41467-021-26305-9
马广林, 闫玉波, 杨巨涛, 吕立斌. 电离层加热激发受激布里渊散射研究[J]. 电波科学学报, 2016, 31(6): 1029-1035. doi: 10.13443/j.cjors.2016121601