通信系统的设计具有重要的现实意义,但是目前优秀的短波台站的设计实例或范例却很难找到,能够将优化理论与通信系统设计相结合——即将优化理论引入到通信系统设计是目前理论或现实中还未解决的但又非常重要的问题。随着时间的推移、技术的进步,原本从过去的标准看很完美的短波系统明显地老化并落后了,它已经明显地不能适应当今民航地空通信的需要,为了改变这种状况并适应当今民航地空通信对通信质量、可靠性与成本的需要,有必要对短波系统进行技术改造。本论文所要解决的最主要问题就是要找出原有系统不利于通信的因素,然后相应地提出“合理的、可行的并有较高性价比的”华北空管局短波系统技术改造方案,最终还要将此技术改造方案实施。论文采用对比通信试验并对结果进行理论分析的方法,从系统整体优化的角度对短波台站的设计进行了比较详细的研究。主要成果是:(1)试验结果——用100～150瓦的短波收/发一体机,配上9米鞭状天线,在8～14MHZ频率时,时间是早8点～夜24点,0～3000公里范围内对空通信的叫通率大于70%;(2)理论分析并实际验证了在现有频点及设备的条件下多台短波收/发一体机可同时间、同地点工作;(3)详细讨论了高度为1/4波长～1/2波长的鞭状天线的性能与对空通信的关系;提出了鞭状天线用于对空通信时的改进方案;(4)用“多小球法”得到了某种理想条件下天线场地内天线设置的优化结果;由此还发现了一种由个体到整体的优化的传递;(5)找到中国民航华北空管局旧有短波(高频)通信系统不利于通信的因素,提出了具有较高的性价比的华北空管局短波系统技术改造方案,并将此方案实现。本论文所提供并实现的华北空管局短波系统技术改造方案为国家节约资金上千万元人民币,本方案的实现对中国民航的地空通信事业具有重要的示范和现实意义。