浅析影响超短波通信距离的主要因素

2021-11-30何凡

科学与信息化 2021年17期

何凡

中国电子科技集团公司第七研究所广东广州 510310

引言

超短波通信：利用超短波频段的无线电波传送信息的无线电通信。超短波波段的波长范围为10m～1m，对应的频率范围为30MHz～300MHz，为甚高频(VHF)频段，故又叫甚高频通信。由于微波低端的特高频(UHF)中300MHz～1000MHz这部分频段的传播特点及应用范围与VHF大致相同，因此广义的超短波通信的频段范围包括VHF全部频段和UHF低端部分频段。超短波传播主要靠空间波直线传播，也有一定的绕射能力，但随着波长的缩短，绕射能力越来越微弱，因此在这一波段中的通信主要是视距范围内空/空、空/地话音和数据的传输[1]。

1 影响超短波通信距离的主要因素

1.1 气候影响

气候的变化对超短波通信距离也有较大影响。在通信距离近的地方，场强比较强，这种情况不易被察觉，而在通信距离远的地方，由于场强比较弱，通信效果有着明显的下降。在通信距离远的地方，由于场强比较弱，较易被察觉。

1.2 大气折射影响

大气中的物质分布是十分不均匀的，由此对于电波的传播范围也会造成相应的影响，因而，以此为背景，超短波传播所能触及的最远距离的计算公式，应当是：

1.3 飞机天线的位置

实际飞行中，经常遇到飞机在转弯或做机动动作时，会经历短时的通信断续或中断，改为平飞以后，通信恢复正常。这是因为，接收天线的安装位置决定了电台通信的方向性，非平飞状态时，容易受飞机自身的阻挡，使信号减弱或中断。由此可见，通信距离还受到飞机接收天线位置的影响[2]。综上所述，超短波通信距离主要受到以下因素的影响：发射机功率及调制度；接收机灵敏度；元器件损耗及增益；天线遮挡情况；飞机的高度及天线位置；地面天线架设高度；地球曲率半径及突起物；大气折射率。

1.4 超短波通信即是视距传播

视距传播的定义为，一旦收发天线的架设高度远远超出波长，那么电磁波会从发射天线直接传播到接收点。并且，只有超短波信号的频率范围在30MHz～300MHz之内，才隶属于视距传播方式。考虑到地球的形状是一个球体，突出的地表面会影响电磁波的传播，因而，视野所及的最远距离，便是通信的最远距离。这种传播方式的特点在于：地面会造成较大的衰减、信号的传播方式基本为直线形；传播频率的传输特性同短波间存在较大差异，碍于其具有较高的频率，所发射出的天波通常会穿过电离层，直射太空，却并不能借由电离层反射回地面，所以，这种传播方式主要借助空间直射波传播。并且，这种传播方式类似于光线，传播距离不仅会受到视距的影响，还会受到地面障碍物的限制。比如，该传播方式用于地面通信时，即便架设了高度高达几百米的电视塔，最远的服务半径也只能达到150km左右，若想扩大服务半径，则需借助中继站进行转发或提高发射天线与接收天线的高度；当其用于天空通信时，考虑到电台和天线的高度都会随着飞机增高而增高，受到的地物影响较小，因此，传播距离将会得以增加[3]。

2 超短波通信距离处理措施

适当提高地面发射机的功率及调制度，减少射频元器件的损耗，提高天线的增益或采用定向辐射，保证地面有足够的能量辐射出去，接收点具有足够的场强；

合理布置飞机超短波接收天线的位置，避免自身的遮挡，同时也减少射频元器件的损耗，提高接收机灵敏度；

应尽量利用地形、地物把地面天线适当架高，飞机飞行的高度越高越好，避免受到地面及突起物的遮挡，同时也可以减少实际空间的损耗，从而保证接收点一定的场强，避免由于损耗导致的通信距离降低；

日常工作中，总结并分析大气折射及气候对通信距离的有益及有害的影响，有效利用与规避。

通信干扰处理措施，跳频技术由于抗干扰效果好，因此最早应用于军用无线通信中。现阶段，我们将其广泛应用在毫米波段、微波、短波和超短波的抗干扰中。跳频技术顾名思义就是根据特定的规律来实现无线电频率的跳变。与以往固定不变的无线通信相比，跳频技术能够有效实现无线通信的扩展频谱。而频率的跳变速度能够直接影响无线通信抗干扰的能力，跳变速度越高跳频技术性能就越优越，从而抗干扰性越强；反之，跳变速度越低跳频技术性能就越差，从而抗干扰性就越低。此外，跳频技术还能够获得额外的频谱，以提高自身抗干扰能力。近年来，随着通信技术与电子集成技术的快速发展，跳频技术也稳步发展，开启了适应自适应的发展模式，从自适应技术引入后，跳频技术也具有了更高的抗干扰能力，推进了通信技术的稳步发展[4]。