某型超短波電臺通信距離近原因分析及對策

王海波 劉志強(qiáng) 呂劍寶

摘要：超短波具有頻率高、波長短的特點(diǎn)，電波沿地面?zhèn)鞑r(shí)衰減很快，遇到障礙物繞射能力很弱，故不能利用地波作較遠(yuǎn)距離的傳播，而高空中電離層不能將其反射回地面，也不能利用天波傳播方式，因此，超短波的傳播途徑通常是利用視距傳播。

關(guān)鍵詞：超短波;電臺;通信距離

一般來說，通信距離是由發(fā)射功率、接收靈敏度、發(fā)射/接收天線性能、天線布局以及電磁傳播路線等多種因素共同決定的一個(gè)綜合指標(biāo)。因此，要充分考慮到影響超短波作用距離的各種因素。

超短波具有頻率高、波長短的特點(diǎn)，電波沿地面?zhèn)鞑r(shí)衰減很快，遇到障礙物繞射能力很弱，故不能利用地波作較遠(yuǎn)距離的傳播，而高空中電離層不能將其反射回地面，也不能利用天波傳播方式，因此，超短波的傳播途徑通常是利用視距傳播。視距傳播大體上可分為3類：第一類是指地面上的視距傳播，例如無線電中繼通信、電視廣播以及地面上移動通信等;第二類是指地面與空中目標(biāo)如飛機(jī)、通信衛(wèi)星之間的視距傳播;第三類是指空間通信系統(tǒng)之間的視距通信，如飛機(jī)之間、宇宙飛行器之間等。

影響通信距離的原因分析

視距出現(xiàn)自然障礙

在理想情況下，超短波地空通信距離與天線高度、飛機(jī)高度有關(guān)。距離計(jì)算公式如下：

式中S為通信距離（Km），H1為天線高度（m），H2為飛機(jī)高度（m）。通常在0.7S的視距范圍內(nèi)能夠滿足超短波通信的通暢。由于地球表面起伏不平、地球曲率影響，當(dāng)天線架設(shè)高度不足、飛行空域視距范圍內(nèi)有高山、高建筑物、飛機(jī)飛行高度較低以及飛機(jī)飛行姿態(tài)不斷轉(zhuǎn)換等原因，會形成視距障礙，會造成超短波通信聯(lián)絡(luò)暫時(shí)間斷現(xiàn)象。

電磁環(huán)境不良

電磁環(huán)境，是指在給定場所的電磁現(xiàn)象的總和，包括自然界電磁現(xiàn)象、人為電磁現(xiàn)象、飛機(jī)機(jī)體內(nèi)電磁現(xiàn)象等。超短波通信要滿足一定的信噪比，噪聲電平高低直接影響到通信距離。可以認(rèn)為噪聲電平就是接收靈敏度降為零時(shí)的電平，噪聲電平的計(jì)算公式為：

噪聲電平=接收靈敏度–信納比–帶寬

在常規(guī)明話地空通信時(shí)，滿足接收靈敏度–101dBm（2μv），信納比10dB，帶寬19kHz條件時(shí)：

噪聲電平（dBm）=–101–10–10lg（19×2×103）=–155.79

式中可以看出，在滿足超短波信噪比要求的情況下，噪聲電平上升1倍，接收靈敏度就降低3dB，通信距離就降為技術(shù)指標(biāo)要求的0.7倍。通過技術(shù)手段查明具體原因，采用電磁屏蔽、干擾源關(guān)停等手段，凈化電磁環(huán)境，降低噪聲電平，盡量接近理想電磁工作環(huán)境。

天線的方向性變差

天線的方向性，是指天線向一定方向輻射電磁波的能力，一般采用方向圖主瓣的寬度、方向性系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行描述。在理想狀態(tài)下，天線輻射面是一個(gè)球面，且360°方向輻射功率相同，但實(shí)際與理想情況差別較大，天線裝機(jī)后，由于飛機(jī)機(jī)體是一個(gè)復(fù)雜的電磁散射體，其機(jī)身、機(jī)翼、垂尾等凸出部位都可能對天線電磁波產(chǎn)生散射作用，引起天線輻射方向圖發(fā)生畸變，使新大綱訓(xùn)練中某些課目動作方向上天線的輻射或接收功率大大下降，較大程度上影響通信距離。

天線電壓駐波比增大

天線電壓駐波比，是反應(yīng)天線輻射功率（即有效地轉(zhuǎn)換電磁波部分的功率）和輸入功率之比，是恒小于1的數(shù)值（理想狀態(tài)為1）。當(dāng)電壓駐波比嚴(yán)重超差時(shí)，不僅使天線輻射出去的功率大大降低，使通信距離降低，嚴(yán)重時(shí)還有可能損壞發(fā)射機(jī)。

饋線損耗增加

饋線，是連接電臺發(fā)射功率輸出到天線和從天線接收的有效功率的信號傳輸通道，當(dāng)饋線與天線端口接觸不良，就會造成駐波增加、損耗變大，直接影響天線輻射和接收的有效功率。其中，射頻電纜損耗和天線損耗影響最大。對于低損耗的射頻電纜正常損耗為0.07dB/m，發(fā)射機(jī)射頻功率經(jīng)過30米的射頻電纜通常損耗2dB左右，射頻電纜的優(yōu)劣直接影響射頻功率的傳輸。射頻功率通過射頻電纜進(jìn)行傳輸，最終經(jīng)過天線以電磁波形式對外輻射，其中路徑損耗為：

式中L為路徑損耗，F(xiàn)為工作頻率（MHz），S為通信距離（km）。

發(fā)射機(jī)功率下降

發(fā)射機(jī)功率下降的主要原因有：天線駐波大和使用問題，如供電電壓下降、長時(shí)間發(fā)射、散熱問題、超大功率長時(shí)間使用等。發(fā)射機(jī)的輸出功率下降，也會造成通信距離下降。

接收機(jī)靈敏度下降

接收靈敏度每下降6dB，通信距離下降一倍。因此靈敏度的下降對通信距離影響非常大。

頻率偏差

電臺收發(fā)信機(jī)的頻率穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度在長時(shí)間使用后都會發(fā)生一些變化，如果這個(gè)變化超過要求的范圍，就有可能造成頻率失諧，使通信距離下降，噪聲增大。

解決通信距離近的對策

塔臺天線的選址

在進(jìn)行空地通信時(shí)，地面塔臺的電臺天線選址工作非常重要，要全面考慮全視距通信空域內(nèi)的地理?xiàng)l件，主要是研究空域范圍內(nèi)的山谷或低洼地、山頂或高建筑物之間的平均高度，以確保地面塔臺的電臺天線高度盡量架高，通常離地15米以上通信效果較好。

天線的方向圖及增益檢查

天線安裝在飛機(jī)上之后，由于裝機(jī)環(huán)境發(fā)生變化，其方向圖參數(shù)及增益指標(biāo)與生產(chǎn)廠家實(shí)驗(yàn)室環(huán)境存在較大差異，因此方向圖檢查及增益測試十分必要，是通信距離的重要保證。目前天線裝機(jī)后的測試在國內(nèi)還處于起步研究階段，采用的是計(jì)算機(jī)仿真。

天線電壓駐波比檢查

駐波比能反應(yīng)電臺通過天線輻射出去的功率大小與反射回來的功率大小，如果駐波比變大，說明電臺有效輻射出去的功率在減小，反射功率在增大，這樣既影響通信距離，也對發(fā)射機(jī)可靠性造成影響，新大綱長時(shí)間空中飛行，可能損壞發(fā)射機(jī)。所以定期對天線電壓駐波比進(jìn)行測試非常重要。通過式功率計(jì)，是目前常用的測試工具，通常，天線電壓駐波比≤2.5：1

饋線損耗檢查

檢查主要內(nèi)容包括：饋線的損耗、饋線與天線的連接頭是否緊密、有無虛接、松動、斷裂現(xiàn)象，另外，為了減少饋線損耗，應(yīng)盡可能的縮短饋線的長度和生產(chǎn)廠家采用插入損耗小的饋線電纜。

發(fā)射機(jī)指標(biāo)檢查

飛機(jī)進(jìn)行定檢時(shí)，要對發(fā)射機(jī)發(fā)射功率、發(fā)射頻率準(zhǔn)確度、調(diào)制深度等指標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)。如發(fā)現(xiàn)有功率下降、頻率偏差較大和調(diào)制度偏小時(shí)，應(yīng)及時(shí)對設(shè)備指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，直到符合規(guī)定范圍。在條件允許、不影響功放可靠性的前提下，適當(dāng)提高發(fā)射功率，對提高通行距離會具有明顯效果。

接收機(jī)指標(biāo)檢查

飛機(jī)進(jìn)行定檢時(shí)，對設(shè)備接收靈敏度等指標(biāo)進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)靈敏度下降，應(yīng)及時(shí)對設(shè)備指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整和維修，直到符合規(guī)定范圍。

頻率準(zhǔn)確度檢查

飛機(jī)進(jìn)行定檢時(shí)，應(yīng)對收發(fā)信機(jī)頻率準(zhǔn)確度進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)有頻率失諧情況，應(yīng)對收發(fā)信機(jī)頻率進(jìn)行重新校正。