超短波通信距离探讨

王旭 宋龙 董志远

摘 要：超短波传播（ultra-short wave propagation），波长为10～1米（相应频率为30～300兆赫）的电波经电离层的传播。超短波电离层传播有散射传播和透射传播两种主要形式。本文主要围绕其通信距离以及影响其通信距离的几个因素展开讨论。

关键词：超短波；系统构成；通信距离

超短波亦称甚高频（VHF）波、米波，频率从30兆赫至300M赫的无线电波，传插频带宽，短距离传播依靠电磁的辐射特性，采用锐方向性的天线可补偿传输过程的衰减。与短波传播不同，无电离层反射，而是依靠电离层散射来实现远距离传播。用于导航、电视、调频广播、雷达、电离层散射通信、固定和移动通信业务等。

1 超短波的传播特性

相对其他通信方式而言，超短波通信有它显著的特点：超短波通信利用视距传播方式，比短波天波传播方式稳定性高，受季节和昼夜变化的影响小；天线可用尺寸小、结构简单、增益较高的定向天线。这样，可用功率较小的发射机；频率较高，频带较宽，能用于多路通信；调制方式通常用调频制，可以得到较高的信噪比。通信质量比短波好。

2 超短波通信的系统构成

超短波通信系统由终端站和中继站组成。终端站装有发射机、接收机、载波终端机和天线。中继站则仅有通达两个方向的发射机和接收机，以及相应的天线。

⑴发射机。一般采用间接调频法，即利用调相获得调频的方法。这样可用频率稳定度较高的晶体振荡器作主振器，而不必用复杂的频率控制系统。但为了减弱寄生调幅和非线性失真，调制系数不能太大（一般小于0.5弧度）。因此，在这种发射机中要用多级倍频器，以获取所需的频偏，从而提高发射频率的边带功率。发射机的末级使用丙类功率放大器，效率较高。在超短波频段尚可用集中参数元件构成调谐回路，其高频端可用微带部件。

⑵接收机。一般是典型的调频式超外差接收机。主要由高频放大、本地振荡、变频（一次或二次）、中频放大、限幅、鉴频及基带放大等部件组成。超短波段外来干扰较多，须在接收机输入端加螺旋式滤波器，在中放级加输入带通滤波器以抑制干扰。中放后的调频信号，通过限幅器，可削去混杂进来的脉冲干扰或寄生调幅波，以改善信噪比，然后用鉴频器把原来的基带信号恢复出来，加以放大，再由载波终端机分路输出给用户。

⑶载波终端机。将超短波发射机和超短波接收机的旧线基带信号分路还原合并为多路二线话音信号，接通用户或接至市话交换机的设备。载波终端机只装在超短波终端站。

⑷天线。由于超短波波长较短，一般采用结构简单、增益较高、方向性较好的三单元或五单元八木天线。在接近微波段的高频端，也可采用角形反射面天线等。

3 影响超短波通信距离的因素

任何无线电同喜你系统的作用距离不仅取决于发射机功率的大小、天线的增益、天线的有效高度，而且还与要求的话音的质量、收信机的灵敏度以及电波传播等因素有关。以超短波通信设备电波传播方式为例，它主要是通过直接拨传输，由于需要通过许多复杂的环境和地形，故传输条件各不相同。影响超短波通信距离和效果的因素有以下三个因素：

⑴系统参数。在超短波通信中，我们通常所考虑的参数主要有发射机的功率、接收机的灵敏度以及天线的高度。一般来说，在超短波通信过程中，通信距离与这三者正相关。即发射机的输出功率越大，其覆盖面就大，通信距离也就相应的增加。但是，这个功率也不是越大越好，一定要考虑到耗电量、元件使用寿命、干扰性以及辐射等因素。如果输出设备，也就是发射机功率一定，接收设备的灵敏度越高，那么其通信距离也就越远。无线电波随着收、发信机之间的距离增加而减弱。这是一种连续的，可以预测的损耗，它与接、发信机天线的高度、频率、大气状况以及地形等因素有着密切的关系。

⑵阴影损耗。阴影损耗即我们常说的环境因素。这个环境主要是说通信的外部环境，比如说通信的路径、有无高大建筑、是否有天然的屏障（如森林、大山）、電磁干扰以及天气等等，这些因素直接影响超短波通信的距离。它是由于建筑物、小山丘等阻挡物引起的随机衰落。

⑶其他因素。除了上面两种因素，超短波通信距离还受到其他因素的影响，比如电力的供应问题，如果不能提供持续稳定的电力，会直接导致发射机的功率变小，误码率变高；还有当天线和机器的频率不匹配时，会严重影响其通信距离。

4 超短波通信距离的工程估算

超短波的通信距离决定于天线的增益、高度，发射机输出功率、接收机灵敏度、电磁环境及有无障碍物等因素影响。通过一些公私，我们可以大致算出超短波通信的距离。上文我们提到，超短波传输室一种视距传输，排除一切不利的外部因素，我们假设在理想情况下，它的传输距离公式可以表示为d=3.57×103×（ht+hr）（m）（1），其中d为距离，单位为米；hr、ht分别为收、发信机的天线高度，单位为m。但是在实际情况下，超短波通信肯定会受到地形等障碍物和空间损耗等因素的影响，所以，其实际传输距离很定是一个d的倍数，并且小于d。但是由于大气电磁波折射而导致的超视距传播的存在，该系统的信号传播距离可能会超出理论值，这时的距离可以用公式表示为：d=4.12×103×（ht+ hr）（m）（2），其中：d为距离，单位为米；hr、ht分别为收、发信机天线的高度，单位为m。

总之，超短波通信以其优越的传输性能在民用和军用领域都发挥着巨大的作用，本文从其特点、传输介质、影响因素以及工程估算几个方面对其传播距离进行了全面的分析。希望能为工程人员，在应用过程中遇到超短波通信距离问题时为其提供参考和帮助。

[参考文献]

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