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如何实现最佳的无线电通联效果?
作者:管理员    发布于:2015-08-04 14:27:07    文字:【】【】【

选自《现代通信》杂志公众号:BY1WXDCQ

无线电波传播过程中存在衍射、反射、多径等特征,这使得人们很难准确地判断出无线电波的传输路径及传输距离,增加了无线电收发系统的建设和使用难度。对于业余无线电爱好者而言,最关心就是如何能够让无线电波传播更远,达到最佳的通联效果。

下面我们来分析影响无线电通联效果的各种因素,找出提高通联效果的合理方法,使得业余无线电爱好者真正做到适度使用无线电,利用知识驾驭无线电波。

影响通联效果的主要因素

一般而言,在无线通信专业里并没有距离这个概念,这是因为射频信号的传输及无线电波的传播过程中会受到很多因素的影响。由于其具有看不见、摸不着、难感知等特点,且具有反射、空间损坏、被吸收、多径传播、趋肤效应、电磁场变化复杂等诸多特性,目前尚无法全面并准确地描述影响无线电通联效果的各个因素,仅能对部分已知因素的影响效果做定性估测。

就无线电系统而言,从目前的研究和试验结果来看,影响无线电通联效果最为关键的因素主要有发射功率、馈线衰减、天线增益、天线高度、接收灵敏度、地形及建筑物遮挡等。

1.发射功率

无线电波传播的过程是能量以电磁波形式从发射源辐射到空间的过程。因此,发射源的发射功率越大,空间中无线电波的能量就越高,传播距离也就越远。曾有爱好者试验发现,发射功率提高一倍,通信距离可增大至原来的1.5倍左右。

增大发射功率是很多爱好者常用的方法,但发射机所使用的功率,应严格遵守《中华人民共和国无线电管理条例》及相关无线电设备管理规定中关于设备使用功率的要求,并遵循满足使用即可原则,否则容易对其他无线电业务产生干扰。

2.馈线衰减

射频信号通过馈线传输时,信号功率会产生一定的损耗,即馈线的输出功率会小于其输入功率。馈线的衰减系数βdB/m表示,即每米长度馈线产生的信号损耗程度。对于长度为L米的馈线,其总的信号传输损耗为β×L。由理论计算可知,馈线总损耗每增加3dB时,其输出的信号功率便会减少为输入功率的1/2

馈线的衰减系数与传输信号频率、馈线的结构和质量等密切相关。一般而言,频率越高衰减系数越大,馈线越粗衰减系数越小,馈管的衰减系数小于馈线。

3.天线增益

天线增益是定量地描述天线把输入功率集中辐射到空间的程度,或者说,在天线输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间中同一点处所产生的信号的功率密度之比,就是天线增益。理论而言,天线增益每增加3dBi,天线的输入功率只需降低为原来的1/2即可达到相同的通联效果。

天线的增益是由天线的结构决定的,不同结构的天线,其特性也有所不同。因此,业余无线电爱好者只有了解常用类型天线的特性,才能更好地选用和使用天线,以获得最佳的通联效果。一般而言,定向辐射天线的增益要高于全向辐射天线;垂直方向天线的辐射波瓣宽度越窄,则水平方向的辐射波瓣长度越长,通联距离也就越远。

对于新入门的爱好者,应注意天线增益标称值中dBidBd的区别。(天线知识及各类型天线特性,请参阅 CQ《现代通信》杂志2014年第1期起的分门逐类谈天线系列。)

4.天线高度

天线高度对通联效果有很大的影响,增加天线高度是非常有效的扩大通联距离的方法。在发射功率不变的情况下,接收和发射天线的高度每增加一倍,恒定通联效果的通联距离可扩大1.4倍左右。

一般而言,5W功率的手持电台在城区户外的通联距离约为35km,如果将其中一只对讲机移至五楼高度使用,则可能与其相距20km的另一只户外使用的电台进行通联。

曾有无线电爱好者试验,在市区内户外有效通联距离约为3km2部手持电台,将其中1部携带至距市区30km左右的相对高度约50m的山顶上,其仍可与市区的电台进行较好效果的通联。

5.接收灵敏度

接收灵敏度是指接收机能够正确地把有用信号识别出来的最小信号功率,类似于人们交谈时的听力。无线电波在理论上具有无限远的传播距离,但是随着传播距离的逐渐增大,单位面积上的功率(即场强)会逐渐减小,无线电波信号会逐渐变弱。

因此,在发射条件相同的情况下,灵敏度相对较高的接收机就有更强的接收弱信号的能力。或者,增加天线的接收面积,如增加天线长度,也能够增大接收机获得的信号功率,从而维持稳定的联络,提高通联距离。

但需要注意的是,过高的接收灵敏度也容易引入背景噪音信号。为了提高接收性能,还是需要考虑接收机的噪声系数与接收灵敏度两者之间相互制约的关系,理论上讲,接收机的信噪比越小越好。

6.地形及建筑物遮挡情况

地形及建筑物等情况无线电通联效果有很大影响,但它们又是我们不能左右的因素。因此,业余无线电爱好者应尽可能遵循以下原则以获得较好的通联效果:(1)尽量选择较高地势通联,尽可能达到视距通联条件;(2)尽量选择室外通联,因为建筑墙体对70cm电磁波的反射和衰减较严重;(3)尽量避开楼群环抱的位置;(4)利用城市峡谷,尽可能选择与自己处于相交路经上的电台进行通联;(5)选择合适的通联方向,避开高大物体的遮挡,或将其置于通联方向的背面,可以起到信号反射器的作用;(6)定点通联的效果优于移动通联的效果。

天线毕竟是无线电波的辐射体,因此我们在搭建无线电通信系统时,要考虑注意其辐射强度,主要是注意不要超过国家的相关规定的限制,估算出辐射的大致安全距离,选择合适的高度搭建天线,以保护自己或周围人员的身体健康。

 


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