數傳電台的距離

數傳電台的距離是一個信息技術概念,對無線通信會產生影響。

影響的因素

影響通信距離的主要因素有模組的功率、模組的靈敏度、模組的選擇性、天線的高度、天線的類型、饋線的長度及線徑、所在地區無線電干擾的頻譜分布、高大建築或金屬物體與天線的相對位置、地形地貌等環境因素。一般來說0.5瓦(如F21DM型)數傳電台的通信距離在3公里左右,5瓦數傳電台(如F21DM型)在10公里左右。

環境

實際起伏的地表面和地面上的各種障礙物都會對移動通信的電傳播造成很大影響,但是這種影響卻又難以進行理論上的計算,一般只能通過試驗找出統計規律,總結為適用於一定場合的經驗公式。

通常把傳播環境按地形和地物加以分類。按地形分類可分為“準平滑地形”(地形起伏量不超過20米,變化緩慢、無突出阻擋物)和“不規則地形”(丘陵,獨立山嶽、傾斜地形)。按地物分類則可分為以下三大類型:市區:有高大、密集的建築群或稠密居民區其建築物密度在15%以上;郊區:有較稀疏的建築群和較大平坦空間;開闊地:田野和村莊。下面分別討論這兩類地形的傳播特性。

天線類型

天線的增益對通信距離有很大的影響。一般來說天線的增益越大通信距離越遠。下面列出了幾種常用的天線的增益及適用範圍。

a) 吸盤天線:價格適中、安裝方便、增益適中,適合於安裝在移動車輛上,或吸附在金屬物體上。一般增益在2.6dB左右。

b) 防盜天線:價格適中、安裝方便、增益同吸盤天線,安裝在金屬箱體外時從箱體外無法拆除,故名為防盜天線。

c) 中增益全向天線:增益為6.5dB,安裝需有固定支架,適合遠距離多點傳輸。

d) 高增益全向天線:增益為8.5dB,安裝需有固定支架,適合遠距離多點傳輸。

e) 定向天線:增益很高,為12dB,安裝需有固定支架,適合遠距離固定方向傳輸。

天線高度

天線的高度對通信距離也有很大的影響。一般來說天線的高度越高通信距離越遠。在城區有時將天線高度提高5米,比將功率提高1倍對增大距離的影響還大。但有時天線架高所花費的費用也較大。在有些工程中天線架高的費用超過無線通信設備費用也是正常現象。

饋線

饋線是連線模組與天線的重要設備。不同粗細、不同質量的饋線對通信距離會產生很大的影響。例如:50―3(阻抗50Ω,截面3)的饋線損耗為0.2dB/m、50―7的饋線損耗為0.1dB/m、50―9的饋線損耗為0.07dB/m。若使用50―7的饋線長度為30M,總的損耗將達到3dB若模組的功率為5W則通過饋線後到達天線的功率只有2.5W。同樣,接收時信號電平也將有一半的損耗。因此應儘量使用芯徑粗的饋線,並儘量使饋線長度短。

在某些上位機與天線距離較長的套用場合,可將模組放置在天線端,模組與上位機的連線採用RS-485電平接口。這樣即避免了饋線過長,又避免了TTL或RS-232電平不能長線傳輸的問題。見圖5―4。

天線對饋線,饋線對饋線,饋線對避雷器的連線應使用射頻連線器,不得使用直接焊接的方法連線,對於暴露在露天的連線部分必須做防水處理。

理論計算

在我們的實際工作中,許多V/U頻段的無線通信系統技術說明書都給出了通信距離這一技術指標,不少人也將這一指標做為衡量無線通信系統優劣的數據之一,實際上這一技術指標代表了理想環境下的理想值。在實際套用中,它還受到諸如接收靈敏度、發射功率、天線類型,收/發天線的架設高度及傳播路徑地質地貌的狀況等多種因素的制約,因而不能將其完全作為衡量一個無線電系統技術水平高低的重要數據。

本質上V/U頻段的無線傳輸屬於視距傳輸。在理想情況下其傳輸極限距離可以用下面的公式表示:

d=3.57×(√ht+√hr) (Km)…….. (1)

式中:d代表距離,hr\ht分別代表收發信天線高度,用米(m)做單位表示。在實際中,超過極限距離的地方也能收到較強信號,這種現象稱為超視距傳播。生這種現象的原因是大氣折射造成的,統稱超視距的傳播距離可以用下面的公式表示:

至於在以上通信距離以內通信系統能否有效工作,要取決於系統接收設備的接收功率能否滿足系統正常工作的最低要求。接收系統的接收功率可以用下式表示:

d=4.12×(√ht+√hr) (Km)…….. (2 )

至於在以上通信距離以內通信系統能否有效工作,要取決於系統接收設備的接收功率能否滿足系統正常工作的最低要求。接收系統的接收功率可用下式表示:

Pr=Pt(h1h2/d2)2 gr gt (W) …….. (3 )

式中:

Pt:發射功率 (W)

gr :接收天線增益

gt 發射天線增益

d:傳輸距離(m)

h1=(ht2+h02) ½

h2=(hr2+h02) ½ 天線高度(m)

hr、ht:分別為收發天線的實際高度

h0:最小有效天線高度,在300MHz以上通常可以忽略。

根據發射功率的大小計算出來的接收功率的數值即可計算出傳播衰耗。此種衰耗可以理解為是由於輻射能量的擴散引起的衰耗,而不是由於受到阻擋、反射、折射、繞射、吸收等原因而產生的衰耗,工程上此類衰耗可用下式計算後得到。

L (db)=32.44+201gd(Km)+201gf(MHz )…….. (4 )

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