甚高頻電臺天線之間架設最小距離的估算方法

張博

摘要：本文簡要分析了甚高頻電臺的發射、接收特性以及甚高頻電波在空間的傳播特性，介紹了一種甚高頻電臺天線之間架設最小距離的估算方法。對民航甚高頻通信系統設計及甚高頻電臺的安裝均具有一定的參考價值。

關鍵詞：甚高頻;天線

甚高頻話音通信因為其話音質量好，覆蓋穩定，受天氣影響小而在民航地空話音通信中得到廣泛應用，是民航管制部門實施對空指揮，與飛機通話的主要手段。由于甚高頻電臺的天線高度與其覆蓋范圍密切相關，甚高頻電臺的天線一般架設在塔臺頂，而塔臺頂的范圍往往有限，因此研究甚高頻電臺天線之間架設的最小距離具有十分重要的意義，本文主要討論甚高頻電臺天線之間架設的最小距離的估算方法及架設中應注意的問題。

一、甚高頻電臺的發射、接收特性

甚高頻電臺按其結構有發信機，收信機，收發信機之分。民航主要采用收發信機，本文中甚高頻電臺均指甚高頻收發信機。甚高頻收發信機的發射，接收特性均需符合國際民用航空公約附件10《航空電信》和中國民航行業標準《甚高頻地空通信地面設備通用規范第一部分：甚高頻設備技術要求》的標準。但不同廠家的產品技術指標有所不同。以德國R/S廠家給出的指標可以看出，甚高頻收發信機的頻率穩定度較高，鄰頻功率衰減較大，如圖1.1所示，其發射特性尖銳，發射帶寬很窄，因而在考慮電臺間的相互影響時，可以主要考慮其中心頻點，而暫不考慮鄰頻及無效輻射。

甚高頻收發信機的接收特性主要包括下列指標：

其中靈敏度定義了接收機對中心頻率信號的敏感程度，選擇性定義了接收機的選頻特性和接收帶寬，如圖所示。要分析兩個電臺之間的干擾，我們需要知道電臺的失諧（Decoupling）特性。這個特性一般可向廠家索取。

甚高頻電臺的失諧特性給出了兩部電臺之間不相互干擾的功率最小衰減值。由于不同發射功率的甚高頻電臺其接收機的特性是相同的，為便于理解和計算，在此引入甚高頻電臺在△f處不受干擾的最大接收功率的概念，用P△fmax表示。根據下表可計算出電臺的P△fmax值表。

由此表可以畫出電臺的接收范圍示意圖，如下圖所示，圖中的陰影區域是可接收的范圍。為避免電臺之間的相互干擾，就要求甚高頻接收機在△f處接收到的信號功率低于P△fmax曲線，處于非陰影區域，這就是甚高頻電臺在△f處不受干擾的條件。即

這個概念在估算甚高頻天線之間的最小距離時是非常有用的。

二、甚高頻的傳播特性

根據無線電理論，甚高頻電波主要是象光線一樣在看得見的范圍內沿直線傳播，這就是所謂的視距傳播。甚高頻在作視距傳播時，主要受對流層大氣的影響，同時也受地球的形狀以及地球表面上地物的影響。

地面上對流層對甚高頻電波傳播的損耗極小，常常可近似認為是均勻無損耗介質，折射率n可認為等于1。如果地面上的物體對傳播又沒有什么影響，那么，電波在地面對流層中的傳播都可近似認為在自由空間傳播。在實際地面視距傳播中，應力求使電波滿足自由空間傳播的條件。

在地面視距傳播中，若假定地面是平坦的，由上圖VHF墊板空間傳輸示意圖可以看出，到達接收點的電波由三個部分組成。

直射波：即由發射點直接傳播到達接收點;

地面反射波：由發射點經地面的反射到達接收點;

地表面波：如圖中的虛線，順著發射天線到達地面，然后沿著地表面到達接收天線。

在甚高頻通信中，由于天線都架設得比較高，地表面波的影響可以忽略。如果地面沒有任何障礙物阻擋直射波的射線，由可認為直射波是在自由空間傳播。

在自由空間中沒有介質，沒有能量的損耗，但并不是說發射天線輻射多少功率，在接收天線就可以收到多少功率，實際上，接收天線所收到的僅是發射天線輻射功率很小的一部分，大部分都散失了。這種能量的損失稱為自由空間傳播損耗，用L表示，它可用下式計算

式中是d傳播距離，λ是工作波長，G發射和G接收是發射和接收天線的增益系數。式中第一項與波長λ、傳播距離d有關，是具體說明傳播情況的，通常稱為“自由空間傳播基本損耗”，用L0表示：

式中f是工作頻率，單位MHZ，傳播距離d單位為公里。由式（3）可知，頻率越高，傳播距離越遠，自由空間傳播基本損耗越大。

三、甚高頻電臺天線之間最小架設距離的估算

如下圖所示是兩部甚高頻電臺通信系統的示意圖，圖中的甚高頻電臺A發射功率為P1（dBm），工作頻率f1，其濾波器的插入損耗為LIL，饋線損耗為LC1，天線增益為G1，兩天線之產間的距離為d，自由空間基本損耗為L0，甚高頻電臺B工作頻率f2，濾波器對頻率f1的衰減為Lf1，饋線損耗為LC2，天線增益G2。

在不考慮對流層影響和地面反射的情況下，可認為甚高頻電波

從天線1到天線2的傳播是自由空間傳播。照此估算則可以得出在甚高頻電臺B處接收到的甚高頻電臺A發射出的頻率為f1的電波功率。

將式（3）代入，則

根據第一節中的討論，若要電臺A對電臺B沒有干擾，則根據式（1），有Pf1接收≤P△fmax 其中△f=f1-f2將式（4）代入上式，則P1-LIL-LC1+G1-32.45-20lgf-20lgd+G2-Lf1-Lc2≤P△fmax即d≥10 由式（5）計算出的即為估算出的兩部電臺天線之產間的最小距離。

四、結束語

前面簡單介紹了甚高頻電臺的天線最小距離的估算方法。事實上，影響電臺使用以及互相之間干擾的因素還有很多。例如：安裝天線的場型;天線之間是否有障礙物，形成反射、折射;饋線的走線、接地情況等。因此上面介紹的是一種估算方法，這種方法在全國民航中小型機場甚高頻通信系統整治工程中得到了廣泛的應用。在西北空管局近期航管樓天線優化整治方案中，也參考了該算法，提供了理論數據支撐，據此估算出的最小距離可以作為參考值指導安裝，再結合實際情況進行調整。

參考文獻：

[1]劉衛東、劉云、劉樹軍《西昌機場甚高頻系統架設案例分析》。

（中國民用航空西北地區空中交通管理局技術保障中心 陜西西安 710082）