浅谈超短波电台远距离通信布点选择

郭德誉，杨 杰

（中国电子科技集团公司第五十研究所，上海 200333）

1 引言

随着现代化科技的高速发展，现代化的战争其实已经转变为通信技术的战争。在军事通信领域存在着众多的通信方式，微波通信、激光通信、光纤通信、卫星通信等。其中超短波电台通信在战术军事通信领域中有着大量的实际需求，但是在实际应用中超短波的特性使其对通信环境有较高的要求。

2 超短波电台布点考虑因素

超短波是指频率从30 ～300MHz 的无线电波。由于其相应的波长在1 ～10m 区间内，所以也常被成为“米波”。该波段电波除了应用于电视、广播、导航和移动通信中，还广泛地应用于雷达和战术通信中。

超短波电台通信传播是视距传播，是指发射天线和接收天线处于相互能看见的视线距离内的传播方式，发射天线和接收天线之间实际上有三条路径传播电波，即直射波路径、地面波路径和地面反射波路径。对于超短波来说，地面波衰减极快，在距发射天线数公里之外，就已经很弱了；至于地面反射波，地面略有凹凸不平或者传播途中的任何障碍都会对传播产生影响，因而很难加以适当的利用。所以视距传播主要是依靠直射波这条路径。因此影响超短波传播的环境因素主要是视距内的障碍物。超短波电台的使用频率为30MHz ～87.975MHz，因为超短波传播的物理特性本质是视距传播，所以超短波电台通信布点前首先要了解地形条件、电磁环境以及超短波在传输过程中的路径损耗。

2.1 地形条件

像光线一样超短波传播距离不仅受视距的限制，还要受高山和高大建筑物的影响。其物理特性决定了其通信能力适合于准平坦地形（起伏在20米以下，起伏变化缓慢），易被野外环境中的建筑物、高山（起伏80 ～700米）、丘陵（起伏40 ～80米）、河流堤坝、密林等阻挡和吸收。但是当超短波遇到遮挡时，如建筑物和高山时会有一定的绕射能力。

由此可知在实际应用中若需要在丘陵、山区、阻挡物附近通信，则天线一定要选择在地理位置的高处，天线与阻挡物要有一定的距离和仰角[1]。通信双方尽可能选择在通视条件下进行。

2.2 电磁环境

超短波电台工作在30 ～87.975MHz，决定了其通信能力易受到电磁环境的影响。电磁环境的影响一般包括工业设备的运行（电焊、汽油发电机、变电站、高压电线等）、各种大功率电子设备（如噪声抑制较差的雷达、无线中继台等）和车辆发动机的运行等。这些干扰源产生的频谱正好处于超短波跳频电台的工作频率范围内，若这些干扰达到一定强度，就会干扰附近超短波跳频电台的正常接收。

信噪比（SNR，Signal-NoiseRatio）是接收机端接收到的有用信号与干扰噪声的比例。有用信号是发射机发送的传播损耗后的信号强度，而干扰噪声有自然辐射、军用设备和民用设施电磁辐射等诸多来源。S/N为接收信号场强与环境噪声之比（即信噪比，单位为dB），以实际接收地点的电磁环境强度为N（以频谱仪测试为准），S 为接收信号场强，可以更好更准确的反应出实际情况的电磁干扰。通常在进行超短波电台通信时，会使用综合测试仪的扫频功能对周围环境进行测试。

因此超短波电台通信时双方一般选择远离这些干扰的环境，若一定要在电磁环境复杂的情况下工作，尽量选择比较良好的频率点（或频段），从而改善通信效果，减少损耗，改变电磁环境，以满足信噪比传输要求。在电磁环境不良又没有检测设备的情况下则需要经常测试并经常更换超短波电台的工作频点。

2.3 通信距离理论分析与计算

超短波电台发射功率：50W

即：10lg（50×103）=47dBm，超短波电台天线增益一般以-5dBm 计算。

无线电波在不同地理区域（城市、城郊、乡村、山区等）有着不同的传播特性和数学模型，用这些模型去实际应用时，还需根据具体地理位置和实地勘测的场强值进行修正。因此，到目前为止，还没有准确的数学模型来描述超短波通信实际的传播特性。一般情况下，我们用Egli 模型来描述超短波传播损耗：

式中Lb为电波传输损耗，单位是dBm；f 为电波频率，单位是MHz；d 为传播距离，单位是km；Hd中心台（或主台）天线高度，单位是m；Hm从台天线高度，单位是m[2]。

因此，在电台功率、天线高度、天线增益、通信距离、使用频率、灵敏度已知的情况下，到达接收端的信号场强：

在实际的系统工程设计中，链路电平计算应保证接收信号功率在性能门限（性能门限是保证系统性能所必须的接收信号电平值）之上一定的数值，作为衰落影响的储备，以保证接收信号电平低于中断门限值的概率。

2.4 应用案例

根据超短波传输的特性，选择的地点需视野比较开阔，场地比较空旷。用地图查看，上海松江区、奉贤区、宝山区和崇明区都比较符合超短波传输特性的要求，由于参加此次试验的车辆众多所以需要的场地较大，通过地图找寻最终选择了长兴岛的两岸如下图1所示，图中A 点与B 点、C 点、D 点隔江相望，无任何遮挡，相当适合超短波的传输，场地也足以停放所有试验车辆。

通过GPS 测距计算图1中A 点距离B 点11.7KM，B 点距离C 点5.4KM，A 点距离D 点7.8 公里，计划将Z 车安排在B 点，G 车安排在A 点，S 车、DY 车、YZ 车和DW 车安排在C 点，三辆F 车安排在D 点。

由于C 点的电磁环境当运输集装箱的卡车来回经过时会变差，直接影响通信质量所以放弃长兴岛的两岸所选的地点。重新查看地图只有上海最北端的崇明岛具有良好的条件。经过实地勘查，发现崇明岛上没有工业化痕迹，环境相对比较原生态，电磁辐射相对较少，来往的车辆也少，也没有高大物体的遮挡，十分符合超短波传输的特性。充分考虑地形条件、电磁环境条件和信噪比等多方面条件，选取了4个地点A、B、C、D 如图1所示。

图一 第一次选点图

经GPS 测距计算图1 中的A 点距离B 点5.1KM，C 点距离D 点6KM，A 点距离D 点14.8 公里，其中将Z 车安排在A 点，G 车安排在D 点，S 车、DY 车、YZ 车和DW 车安排在B 点，三辆F 车安排在C 点，A 点、B 点、C 点和D 点。当测试开始后，三个通信网络的通信状态良好，话音通信与数据通信都符合指标要求，在观察一段时间后查看通信效果，各通信网络一切正常，至此超短波电台远距离通信测试圆满成功。

3 结束语

超短波电台远距离通信会受到较多外部条件的影响，为了能够成功进行通信超短波电台的布点尤为重要，通过Egli 模型的经验依据超短波的特性，按通信视距内无遮挡和通信范围内电磁干扰小的规律去选择并布点可以大大提高超短波电台远距离通信的成功率。