超短波通信距離探討

王旭 宋龍 董志遠

摘 要：超短波傳播（ultra-short wave propagation），波長為10～1米（相應頻率為30～300兆赫）的電波經電離層的傳播。超短波電離層傳播有散射傳播和透射傳播兩種主要形式。本文主要圍繞其通信距離以及影響其通信距離的幾個因素展開討論。

關鍵詞：超短波；系統構成；通信距離

超短波亦稱甚高頻（VHF）波、米波，頻率從30兆赫至300M赫的無線電波，傳插頻帶寬，短距離傳播依靠電磁的輻射特性，采用銳方向性的天線可補償傳輸過程的衰減。與短波傳播不同，無電離層反射，而是依靠電離層散射來實現遠距離傳播。用于導航、電視、調頻廣播、雷達、電離層散射通信、固定和移動通信業務等。

1 超短波的傳播特性

相對其他通信方式而言，超短波通信有它顯著的特點：超短波通信利用視距傳播方式，比短波天波傳播方式穩定性高，受季節和晝夜變化的影響??；天線可用尺寸小、結構簡單、增益較高的定向天線。這樣，可用功率較小的發射機；頻率較高，頻帶較寬，能用于多路通信；調制方式通常用調頻制，可以得到較高的信噪比。通信質量比短波好。

2 超短波通信的系統構成

超短波通信系統由終端站和中繼站組成。終端站裝有發射機、接收機、載波終端機和天線。中繼站則僅有通達兩個方向的發射機和接收機，以及相應的天線。

⑴發射機。一般采用間接調頻法，即利用調相獲得調頻的方法。這樣可用頻率穩定度較高的晶體振蕩器作主振器，而不必用復雜的頻率控制系統。但為了減弱寄生調幅和非線性失真，調制系數不能太大（一般小于0.5弧度）。因此，在這種發射機中要用多級倍頻器，以獲取所需的頻偏，從而提高發射頻率的邊帶功率。發射機的末級使用丙類功率放大器，效率較高。在超短波頻段尚可用集中參數元件構成調諧回路，其高頻端可用微帶部件。

⑵接收機。一般是典型的調頻式超外差接收機。主要由高頻放大、本地振蕩、變頻（一次或二次）、中頻放大、限幅、鑒頻及基帶放大等部件組成。超短波段外來干擾較多，須在接收機輸入端加螺旋式濾波器，在中放級加輸入帶通濾波器以抑制干擾。中放后的調頻信號，通過限幅器，可削去混雜進來的脈沖干擾或寄生調幅波，以改善信噪比，然后用鑒頻器把原來的基帶信號恢復出來，加以放大，再由載波終端機分路輸出給用戶。

⑶載波終端機。將超短波發射機和超短波接收機的舊線基帶信號分路還原合并為多路二線話音信號，接通用戶或接至市話交換機的設備。載波終端機只裝在超短波終端站。

⑷天線。由于超短波波長較短，一般采用結構簡單、增益較高、方向性較好的三單元或五單元八木天線。在接近微波段的高頻端，也可采用角形反射面天線等。

3 影響超短波通信距離的因素

任何無線電同喜你系統的作用距離不僅取決于發射機功率的大小、天線的增益、天線的有效高度，而且還與要求的話音的質量、收信機的靈敏度以及電波傳播等因素有關。以超短波通信設備電波傳播方式為例，它主要是通過直接撥傳輸，由于需要通過許多復雜的環境和地形，故傳輸條件各不相同。影響超短波通信距離和效果的因素有以下三個因素：

⑴系統參數。在超短波通信中，我們通常所考慮的參數主要有發射機的功率、接收機的靈敏度以及天線的高度。一般來說，在超短波通信過程中，通信距離與這三者正相關。即發射機的輸出功率越大，其覆蓋面就大，通信距離也就相應的增加。但是，這個功率也不是越大越好，一定要考慮到耗電量、元件使用壽命、干擾性以及輻射等因素。如果輸出設備，也就是發射機功率一定，接收設備的靈敏度越高，那么其通信距離也就越遠。無線電波隨著收、發信機之間的距離增加而減弱。這是一種連續的，可以預測的損耗，它與接、發信機天線的高度、頻率、大氣狀況以及地形等因素有著密切的關系。

⑵陰影損耗。陰影損耗即我們常說的環境因素。這個環境主要是說通信的外部環境，比如說通信的路徑、有無高大建筑、是否有天然的屏障（如森林、大山）、電磁干擾以及天氣等等，這些因素直接影響超短波通信的距離。它是由于建筑物、小山丘等阻擋物引起的隨機衰落。

⑶其他因素。除了上面兩種因素，超短波通信距離還受到其他因素的影響，比如電力的供應問題，如果不能提供持續穩定的電力，會直接導致發射機的功率變小，誤碼率變高；還有當天線和機器的頻率不匹配時，會嚴重影響其通信距離。

4 超短波通信距離的工程估算

超短波的通信距離決定于天線的增益、高度，發射機輸出功率、接收機靈敏度、電磁環境及有無障礙物等因素影響。通過一些公私，我們可以大致算出超短波通信的距離。上文我們提到，超短波傳輸室一種視距傳輸，排除一切不利的外部因素，我們假設在理想情況下，它的傳輸距離公式可以表示為d=3.57×103×（ht+hr）（m）（1），其中d為距離，單位為米；hr、ht分別為收、發信機的天線高度，單位為m。但是在實際情況下，超短波通信肯定會受到地形等障礙物和空間損耗等因素的影響，所以，其實際傳輸距離很定是一個d的倍數，并且小于d。但是由于大氣電磁波折射而導致的超視距傳播的存在，該系統的信號傳播距離可能會超出理論值，這時的距離可以用公式表示為：d=4.12×103×（ht+ hr）（m）（2），其中：d為距離，單位為米；hr、ht分別為收、發信機天線的高度，單位為m。

總之，超短波通信以其優越的傳輸性能在民用和軍用領域都發揮著巨大的作用，本文從其特點、傳輸介質、影響因素以及工程估算幾個方面對其傳播距離進行了全面的分析。希望能為工程人員，在應用過程中遇到超短波通信距離問題時為其提供參考和幫助。

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