王旭 宋龍 董志遠(yuǎn)

摘 要：超短波傳播（ultra-short wave propagation），波長(zhǎng)為10～1米（相應(yīng)頻率為30～300兆赫）的電波經(jīng)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(gè)因素展開討論。

關(guān)鍵詞：超短波；系統(tǒng)構(gòu)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(wú)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(bǔ)償傳輸過(guò)程的衰減。與短波傳播不同，無(wú)電離層反射，而是依靠電離層散射來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播。用于導(dǎo)航、電視、調(diào)頻廣播、雷達(dá)、電離層散射通信、固定和移動(dòng)通信業(yè)務(wù)等。

1 超短波的傳播特性

相對(duì)其他通信方式而言，超短波通信有它顯著的特點(diǎn)：超短波通信利用視距傳播方式，比短波天波傳播方式穩(wěn)定性高，受季節(jié)和晝夜變化的影響??；天線可用尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、增益較高的定向天線。這樣，可用功率較小的發(fā)射機(jī)；頻率較高，頻帶較寬，能用于多路通信；調(diào)制方式通常用調(diào)頻制，可以得到較高的信噪比。通信質(zhì)量比短波好。

2 超短波通信的系統(tǒng)構(gòu)成

超短波通信系統(tǒng)由終端站和中繼站組成。終端站裝有發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、載波終端機(jī)和天線。中繼站則僅有通達(dá)兩個(gè)方向的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，以及相應(yīng)的天線。

⑴發(fā)射機(jī)。一般采用間接調(diào)頻法，即利用調(diào)相獲得調(diào)頻的方法。這樣可用頻率穩(wěn)定度較高的晶體振蕩器作主振器，而不必用復(fù)雜的頻率控制系統(tǒng)。但為了減弱寄生調(diào)幅和非線性失真，調(diào)制系數(shù)不能太大（一般小于0.5弧度）。因此，在這種發(fā)射機(jī)中要用多級(jí)倍頻器，以獲取所需的頻偏，從而提高發(fā)射頻率的邊帶功率。發(fā)射機(jī)的末級(jí)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(shù)元件構(gòu)成調(diào)諧回路，其高頻端可用微帶部件。

⑵接收機(jī)。一般是典型的調(diào)頻式超外差接收機(jī)。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(lái)干擾較多，須在接收機(jī)輸入端加螺旋式濾波器，在中放級(jí)加輸入帶通濾波器以抑制干擾。中放后的調(diào)頻信號(hào)，通過(guò)限幅器，可削去混雜進(jìn)來(lái)的脈沖干擾或寄生調(diào)幅波，以改善信噪比，然后用鑒頻器把原來(lái)的基帶信號(hào)恢復(fù)出來(lái)，加以放大，再由載波終端機(jī)分路輸出給用戶。

⑶載波終端機(jī)。將超短波發(fā)射機(jī)和超短波接收機(jī)的舊線基帶信號(hào)分路還原合并為多路二線話音信號(hào)，接通用戶或接至市話交換機(jī)的設(shè)備。載波終端機(jī)只裝在超短波終端站。

⑷天線。由于超短波波長(zhǎng)較短，一般采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wú)線電同喜你系統(tǒng)的作用距離不僅取決于發(fā)射機(jī)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(zhì)量、收信機(jī)的靈敏度以及電波傳播等因素有關(guān)。以超短波通信設(shè)備電波傳播方式為例，它主要是通過(guò)直接撥傳輸，由于需要通過(guò)許多復(fù)雜的環(huán)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(gè)因素：

⑴系統(tǒng)參數(shù)。在超短波通信中，我們通常所考慮的參數(shù)主要有發(fā)射機(jī)的功率、接收機(jī)的靈敏度以及天線的高度。一般來(lái)說(shuō)，在超短波通信過(guò)程中，通信距離與這三者正相關(guān)。即發(fā)射機(jī)的輸出功率越大，其覆蓋面就大，通信距離也就相應(yīng)的增加。但是，這個(gè)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(shè)備，也就是發(fā)射機(jī)功率一定，接收設(shè)備的靈敏度越高，那么其通信距離也就越遠(yuǎn)。無(wú)線電波隨著收、發(fā)信機(jī)之間的距離增加而減弱。這是一種連續(xù)的，可以預(yù)測(cè)的損耗，它與接、發(fā)信機(jī)天線的高度、頻率、大氣狀況以及地形等因素有著密切的關(guān)系。

⑵陰影損耗。陰影損耗即我們常說(shuō)的環(huán)境因素。這個(gè)環(huán)境主要是說(shuō)通信的外部環(huán)境，比如說(shuō)通信的路徑、有無(wú)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(jī)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(yīng)問(wèn)題，如果不能提供持續(xù)穩(wěn)定的電力，會(huì)直接導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的功率變小，誤碼率變高；還有當(dāng)天線和機(jī)器的頻率不匹配時(shí)，會(huì)嚴(yán)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(fā)射機(jī)輸出功率、接收機(jī)靈敏度、電磁環(huán)境及有無(wú)障礙物等因素影響。通過(guò)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(shè)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(fā)信機(jī)的天線高度，單位為m。但是在實(shí)際情況下，超短波通信肯定會(huì)受到地形等障礙物和空間損耗等因素的影響，所以，其實(shí)際傳輸距離很定是一個(gè)d的倍數(shù)，并且小于d。但是由于大氣電磁波折射而導(dǎo)致的超視距傳播的存在，該系統(tǒng)的信號(hào)傳播距離可能會(huì)超出理論值，這時(shí)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(fā)信機(jī)天線的高度，單位為m。

總之，超短波通信以其優(yōu)越的傳輸性能在民用和軍用領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大的作用，本文從其特點(diǎn)、傳輸介質(zhì)、影響因素以及工程估算幾個(gè)方面對(duì)其傳播距離進(jìn)行了全面的分析。希望能為工程人員，在應(yīng)用過(guò)程中遇到超短波通信距離問(wèn)題時(shí)為其提供參考和幫助。

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