淺談超短波電臺遠距離通信布點選擇

郭德譽，楊 杰

（中國電子科技集團公司第五十研究所，上海 200333）

1 引言

隨著現代化科技的高速發展，現代化的戰爭其實已經轉變為通信技術的戰爭。在軍事通信領域存在著眾多的通信方式，微波通信、激光通信、光纖通信、衛星通信等。其中超短波電臺通信在戰術軍事通信領域中有著大量的實際需求，但是在實際應用中超短波的特性使其對通信環境有較高的要求。

2 超短波電臺布點考慮因素

超短波是指頻率從30 ～300MHz 的無線電波。由于其相應的波長在1 ～10m 區間內，所以也常被成為“米波”。該波段電波除了應用于電視、廣播、導航和移動通信中，還廣泛地應用于雷達和戰術通信中。

超短波電臺通信傳播是視距傳播，是指發射天線和接收天線處于相互能看見的視線距離內的傳播方式，發射天線和接收天線之間實際上有三條路徑傳播電波，即直射波路徑、地面波路徑和地面反射波路徑。對于超短波來說，地面波衰減極快，在距發射天線數公里之外，就已經很弱了；至于地面反射波，地面略有凹凸不平或者傳播途中的任何障礙都會對傳播產生影響，因而很難加以適當的利用。所以視距傳播主要是依靠直射波這條路徑。因此影響超短波傳播的環境因素主要是視距內的障礙物。超短波電臺的使用頻率為30MHz ～87.975MHz，因為超短波傳播的物理特性本質是視距傳播，所以超短波電臺通信布點前首先要了解地形條件、電磁環境以及超短波在傳輸過程中的路徑損耗。

2.1 地形條件

像光線一樣超短波傳播距離不僅受視距的限制，還要受高山和高大建筑物的影響。其物理特性決定了其通信能力適合于準平坦地形（起伏在20米以下，起伏變化緩慢），易被野外環境中的建筑物、高山（起伏80 ～700米）、丘陵（起伏40 ～80米）、河流堤壩、密林等阻擋和吸收。但是當超短波遇到遮擋時，如建筑物和高山時會有一定的繞射能力。

由此可知在實際應用中若需要在丘陵、山區、阻擋物附近通信，則天線一定要選擇在地理位置的高處，天線與阻擋物要有一定的距離和仰角[1]。通信雙方盡可能選擇在通視條件下進行。

2.2 電磁環境

超短波電臺工作在30 ～87.975MHz，決定了其通信能力易受到電磁環境的影響。電磁環境的影響一般包括工業設備的運行（電焊、汽油發電機、變電站、高壓電線等）、各種大功率電子設備（如噪聲抑制較差的雷達、無線中繼臺等）和車輛發動機的運行等。這些干擾源產生的頻譜正好處于超短波跳頻電臺的工作頻率范圍內，若這些干擾達到一定強度，就會干擾附近超短波跳頻電臺的正常接收。

信噪比（SNR，Signal-NoiseRatio）是接收機端接收到的有用信號與干擾噪聲的比例。有用信號是發射機發送的傳播損耗后的信號強度，而干擾噪聲有自然輻射、軍用設備和民用設施電磁輻射等諸多來源。S/N為接收信號場強與環境噪聲之比（即信噪比，單位為dB），以實際接收地點的電磁環境強度為N（以頻譜儀測試為準），S 為接收信號場強，可以更好更準確的反應出實際情況的電磁干擾。通常在進行超短波電臺通信時，會使用綜合測試儀的掃頻功能對周圍環境進行測試。

因此超短波電臺通信時雙方一般選擇遠離這些干擾的環境，若一定要在電磁環境復雜的情況下工作，盡量選擇比較良好的頻率點（或頻段），從而改善通信效果，減少損耗，改變電磁環境，以滿足信噪比傳輸要求。在電磁環境不良又沒有檢測設備的情況下則需要經常測試并經常更換超短波電臺的工作頻點。

2.3 通信距離理論分析與計算

超短波電臺發射功率：50W

即：10lg（50×103）=47dBm，超短波電臺天線增益一般以-5dBm 計算。

無線電波在不同地理區域（城市、城郊、鄉村、山區等）有著不同的傳播特性和數學模型，用這些模型去實際應用時，還需根據具體地理位置和實地勘測的場強值進行修正。因此，到目前為止，還沒有準確的數學模型來描述超短波通信實際的傳播特性。一般情況下，我們用Egli 模型來描述超短波傳播損耗：

式中Lb為電波傳輸損耗，單位是dBm；f 為電波頻率，單位是MHz；d 為傳播距離，單位是km；Hd中心臺（或主臺）天線高度，單位是m；Hm從臺天線高度，單位是m[2]。

因此，在電臺功率、天線高度、天線增益、通信距離、使用頻率、靈敏度已知的情況下，到達接收端的信號場強：

在實際的系統工程設計中，鏈路電平計算應保證接收信號功率在性能門限（性能門限是保證系統性能所必須的接收信號電平值）之上一定的數值，作為衰落影響的儲備，以保證接收信號電平低于中斷門限值的概率。

2.4 應用案例

根據超短波傳輸的特性，選擇的地點需視野比較開闊，場地比較空曠。用地圖查看，上海松江區、奉賢區、寶山區和崇明區都比較符合超短波傳輸特性的要求，由于參加此次試驗的車輛眾多所以需要的場地較大，通過地圖找尋最終選擇了長興島的兩岸如下圖1所示，圖中A 點與B 點、C 點、D 點隔江相望，無任何遮擋，相當適合超短波的傳輸，場地也足以停放所有試驗車輛。

通過GPS 測距計算圖1中A 點距離B 點11.7KM，B 點距離C 點5.4KM，A 點距離D 點7.8 公里，計劃將Z 車安排在B 點，G 車安排在A 點，S 車、DY 車、YZ 車和DW 車安排在C 點，三輛F 車安排在D 點。

由于C 點的電磁環境當運輸集裝箱的卡車來回經過時會變差，直接影響通信質量所以放棄長興島的兩岸所選的地點。重新查看地圖只有上海最北端的崇明島具有良好的條件。經過實地勘查，發現崇明島上沒有工業化痕跡，環境相對比較原生態，電磁輻射相對較少，來往的車輛也少，也沒有高大物體的遮擋，十分符合超短波傳輸的特性。充分考慮地形條件、電磁環境條件和信噪比等多方面條件，選取了4個地點A、B、C、D 如圖1所示。

圖一 第一次選點圖

經GPS 測距計算圖1 中的A 點距離B 點5.1KM，C 點距離D 點6KM，A 點距離D 點14.8 公里，其中將Z 車安排在A 點，G 車安排在D 點，S 車、DY 車、YZ 車和DW 車安排在B 點，三輛F 車安排在C 點，A 點、B 點、C 點和D 點。當測試開始后，三個通信網絡的通信狀態良好，話音通信與數據通信都符合指標要求，在觀察一段時間后查看通信效果，各通信網絡一切正常，至此超短波電臺遠距離通信測試圓滿成功。

3 結束語

超短波電臺遠距離通信會受到較多外部條件的影響，為了能夠成功進行通信超短波電臺的布點尤為重要，通過Egli 模型的經驗依據超短波的特性，按通信視距內無遮擋和通信范圍內電磁干擾小的規律去選擇并布點可以大大提高超短波電臺遠距離通信的成功率。