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科普 | 如何實(shí)現(xiàn)最佳的無(wú)線電通聯(lián)效果?

2024-01-29 14:36:00

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  無(wú)線電波傳播過(guò)程中存在衍射、反射、多徑等特征,這使得人們很難準(zhǔn)確地判斷出無(wú)線電波的傳輸路徑及傳輸距離,增加了無(wú)線電收發(fā)系統(tǒng)的建設(shè)和使用難度。對(duì)于業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者而言,最關(guān)心就是如何能夠讓無(wú)線電波傳播更遠(yuǎn),達(dá)到最佳的通聯(lián)效果。

  下面我們來(lái)分析影響無(wú)線電通聯(lián)效果的各種因素,找出提高通聯(lián)效果的合理方法,使得業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者真正做到“適度”使用無(wú)線電,利用知識(shí)駕馭無(wú)線電波。

  影響通聯(lián)效果的主要因素

  一般而言,在無(wú)線通信專業(yè)里并沒(méi)有“距離”這個(gè)概念,這是因?yàn)樯漕l信號(hào)的傳輸及無(wú)線電波的傳播過(guò)程中會(huì)受到很多因素的影響。由于其具有看不見(jiàn)、摸不著、難感知等特點(diǎn),且具有反射、空間損壞、被吸收、多徑傳播、趨膚效應(yīng)、電磁場(chǎng)變化復(fù)雜等諸多特性,目前尚無(wú)法全面并準(zhǔn)確地描述影響無(wú)線電通聯(lián)效果的各個(gè)因素,僅能對(duì)部分已知因素的影響效果做定性估測(cè)。

  就無(wú)線電系統(tǒng)而言,從目前的研究和試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,影響無(wú)線電通聯(lián)效果最為關(guān)鍵的因素主要有發(fā)射功率、饋線衰減、天線增益、天線高度、接收靈敏度、地形及建筑物遮擋等。

  1. 發(fā)射功率

  無(wú)線電波傳播的過(guò)程是能量以電磁波形式從發(fā)射源輻射到空間的過(guò)程。因此,發(fā)射源的發(fā)射功率越大,空間中無(wú)線電波的能量就越高,傳播距離也就越遠(yuǎn)。曾有愛(ài)好者試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),發(fā)射功率提高一倍,通信距離可增大至原來(lái)的1.5倍左右。

  增大發(fā)射功率是很多愛(ài)好者常用的方法,但發(fā)射機(jī)所使用的功率,應(yīng)嚴(yán)格遵守《中華人民共和國(guó)無(wú)線電管理?xiàng)l例》及相關(guān)無(wú)線電設(shè)備管理規(guī)定中關(guān)于設(shè)備使用功率的要求,并遵循“滿足使用即可”原則,否則容易對(duì)其他無(wú)線電業(yè)務(wù)產(chǎn)生干擾。

  2. 饋線衰減

  射頻信號(hào)通過(guò)饋線傳輸時(shí),信號(hào)功率會(huì)產(chǎn)生一定的損耗,即饋線的輸出功率會(huì)小于其輸入功率。饋線的衰減系數(shù)β用dB/m表示,即每米長(zhǎng)度饋線產(chǎn)生的信號(hào)損耗程度。對(duì)于長(zhǎng)度為L(zhǎng)米的饋線,其總的信號(hào)傳輸損耗為β×L。由理論計(jì)算可知,饋線總損耗每增加3dB時(shí),其輸出的信號(hào)功率便會(huì)減少為輸入功率的1/2。

  饋線的衰減系數(shù)與傳輸信號(hào)頻率、饋線的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量等密切相關(guān)。一般而言,頻率越高衰減系數(shù)越大,饋線越粗衰減系數(shù)越小,饋管的衰減系數(shù)小于饋線。

  3. 天線增益

  天線增益是定量地描述天線把輸入功率集中輻射到空間的程度,或者說(shuō),在天線輸入功率相等的條件下,實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間中同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比,就是天線增益。理論而言,天線增益每增加3dBi,天線的輸入功率只需降低為原來(lái)的1/2即可達(dá)到相同的通聯(lián)效果。

  天線的增益是由天線的結(jié)構(gòu)決定的,不同結(jié)構(gòu)的天線,其特性也有所不同。因此,業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者只有了解常用類型天線的特性,才能更好地選用和使用天線,以獲得最佳的通聯(lián)效果。一般而言,定向輻射天線的增益要高于全向輻射天線;垂直方向天線的輻射波瓣寬度越窄,則水平方向的輻射波瓣長(zhǎng)度越長(zhǎng),通聯(lián)距離也就越遠(yuǎn)。對(duì)于新入門(mén)的愛(ài)好者,應(yīng)注意天線增益標(biāo)稱值中dBi與dBd的區(qū)別。

  4. 天線高度

  天線高度對(duì)通聯(lián)效果有很大的影響,增加天線高度是非常有效的擴(kuò)大通聯(lián)距離的方法。在發(fā)射功率不變的情況下,接收和發(fā)射天線的高度每增加一倍,恒定通聯(lián)效果的通聯(lián)距離可擴(kuò)大1.4倍左右。

  一般而言,5W功率的手持電臺(tái)在城區(qū)戶外的通聯(lián)距離約為3~5km,如果將其中一只對(duì)講機(jī)移至五樓高度使用,則可能與其相距20km的另一只戶外使用的電臺(tái)進(jìn)行通聯(lián)。

  曾有無(wú)線電愛(ài)好者試驗(yàn),在市區(qū)內(nèi)戶外有效通聯(lián)距離約為3km的2部手持電臺(tái),將其中1部攜帶至距市區(qū)30km左右的相對(duì)高度約50m的山頂上,其仍可與市區(qū)的電臺(tái)進(jìn)行較好效果的通聯(lián)。

  5. 接收靈敏度

  接收靈敏度是指接收機(jī)能夠正確地把有用信號(hào)識(shí)別出來(lái)的最小信號(hào)功率,類似于人們交談時(shí)的“聽(tīng)力”。無(wú)線電波在理論上具有無(wú)限遠(yuǎn)的傳播距離,但是隨著傳播距離的逐漸增大,單位面積上的功率(即場(chǎng)強(qiáng))會(huì)逐漸減小,無(wú)線電波信號(hào)會(huì)逐漸變?nèi)酢?/p>

  因此,在發(fā)射條件相同的情況下,靈敏度相對(duì)較高的接收機(jī)就有更強(qiáng)的接收弱信號(hào)的能力?;蛘?,增加天線的接收面積,如增加天線長(zhǎng)度,也能夠增大接收機(jī)獲得的信號(hào)功率,從而維持穩(wěn)定的聯(lián)絡(luò),提高通聯(lián)距離。

  但需要注意的是,過(guò)高的接收靈敏度也容易引入背景噪音信號(hào)。為了提高接收性能,還是需要考慮接收機(jī)的噪聲系數(shù)與接收靈敏度兩者之間相互制約的關(guān)系,理論上講,接收機(jī)的信噪比越小越好。

  6. 地形及建筑物遮擋情況

  地形及建筑物等情況無(wú)線電通聯(lián)效果有很大影響,但它們又是我們不能左右的因素。因此,業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者應(yīng)盡可能遵循以下原則以獲得較好的通聯(lián)效果:

  (1)盡量選擇較高地勢(shì)通聯(lián),盡可能達(dá)到視距通聯(lián)條件;

  (2)盡量選擇室外通聯(lián),因?yàn)榻ㄖw對(duì)70cm電磁波的反射和衰減較嚴(yán)重;

  (3)盡量避開(kāi)樓群環(huán)抱的位置;

  (4)利用城市“峽谷”,盡可能選擇與自己處于相交路經(jīng)上的電臺(tái)進(jìn)行通聯(lián);

  (5)選擇合適的通聯(lián)方向,避開(kāi)高大物體的遮擋,或?qū)⑵渲糜谕?lián)方向的背面,可以起到信號(hào)反射器的作用;

  (6)定點(diǎn)通聯(lián)的效果優(yōu)于移動(dòng)通聯(lián)的效果。

  天線畢竟是無(wú)線電波的輻射體,因此我們?cè)诖罱o(wú)線電通信系統(tǒng)時(shí),要考慮注意其輻射強(qiáng)度,主要是注意不要超過(guò)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定的限制,估算出輻射的大致安全距離,選擇合適的高度搭建天線,以保護(hù)自己或周圍人員的身體健康。