摘要：一般来说，通信距离是由发射功率、接收灵敏度、发射/接收天线性能、天线布局以及电磁传播路线等多种因素共同决定的一个综合指标。因此，要充分考虑到影响超短波作用距离的各种因素超短波具有频率高、波长短的特点，电波沿地面传播时衰减很快，遇到障碍物绕射能力很弱，故不能利用地波作较远距离的传播，而高空中电离层不能将其反射回地面，也不能利用天波传播方式，因此，超短波的传播途径通常是利用视距传播。
关键词：超短波电台；通信距离分析
1 引言
本文主要介绍了机载超短波电台通信的理论分析和远距离通信的应用。阐述了超短波传播的原理、特性以及地形环境等因素对机载超短波电台远距离通信的影响，不仅需要考虑的这些因素的影响，还要考虑电磁环境（信噪比）对机载超短波电台通信的影响。
2 影响通信距离的原因分析
（1）视距出现自然障碍
在理想情况下，超短波地空通信距离与天线高度、飞机高度有关。距离计算公式如下：
式中S为通信距离（Km），H1为天线高度（m），H2为飞机高度（m）。通常在0.7S的视距范围内能够满足超短波通信的通畅。由于地球表面起伏不平、地球曲率影响，当天线架设高度不足、飞行空域视距范围内有高山、高建筑物、飞机飞行高度较低以及飞机飞行姿态不断转换等原因，会形成视距障碍，会造成超短波通信联络暂时间断现象。
（2）电磁环境不良
电磁环境，是指在给定场所的电磁现象的总和，包括自然界电磁现象、人为电磁现象、飞机机体内电磁现象等。超短波通信要满足一定的信噪比，噪声电平高低直接影响到通信距离。可以认为噪声电平就是接收灵敏度降为零时的电平，噪声电平的计算公式为：
噪声电平=接收灵敏度–信纳比–带宽
在常规明话地空通信时，满足接收灵敏度–101dBm（2μv），信纳比10dB，带宽19kHz条件时：噪声电平（dBm）=–101–10–10lg（19×2×103）=–155.79式中可以看出，在满足超短波信噪比要求的情况下，噪声电平上升1倍，接收灵敏度就降低3dB，通信距离就降为技术指标要求的0.7倍。通过技术手段查明具体原因，采用电磁屏蔽、干扰源关停等手段，净化电磁环境，降低噪声电平，尽量接近理想电磁工作环境。
（3）天线的方向性变差
天线的方向性，是指天线向一定方向辐射电磁波的能力，一般采用方向图主瓣的宽度、方向性系数等参数进行描述。在理想状态下，天线辐射面是一个球面，且360°方向辐射功率相同，但实际与理想情况差别较大，天线装机后，由于飞机机体是一个复杂的电磁散射体，其机身、机翼、垂尾等凸出部位都可能对天线电磁波产生散射作用，引起天线辐射方向图发生畸变，使新大纲训练中某些课目动作方向上天线的辐射或接收功率大大下降，较大程度上影响通信距离。
（4）天线电压驻波比增大
天线电压驻波比，是反应天线辐射功率（即有效地转换电磁波部分的功率）和输入功率之比，是恒小于1的数值（理想状态为1）。当电压驻波比严重超差时，不仅使天线辐射出去的功率大大降低，使通信距离降低，严重时还有可能损坏发射机。
（5）馈线损耗增加
馈线，是连接电台发射功率输出到天线和从天线接收的有效功率的信号传输通道，当馈线与天线端口接触不良，就会造成驻波增加、损耗变大，直接影响天线辐射和接收的有效功率。其中，射频电缆损耗和天线损耗影响最大。对于低损耗的射频电缆正常损耗为0.07dB/m，发射机射频功率经过30米的射频电缆通常损耗2dB左右，射频电缆的优劣直接影响射频功率的传输。射频功率通过射频电缆进行传输，最终经过天线以电磁波形式对外辐射，其中路径损耗为：式中L为路径损耗，F为工作频率（MHz），S为通信距离（km）。
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（6）发射机功率下降
发射机功率下降的主要原因有：天线驻波大和使用问题，如供电电压下降、长时间发射、散热问题、超大功率长时间使用等。发射机的输出功率下降，也会造成通信距离下降。
（7）接收机灵敏度下降
接收灵敏度每下降6dB，通信距离下降一倍。因此灵敏度的下降对通信距离影响非常大。
（8）频率偏差
电台收发信机的频率稳定度、准确度在长时间使用后都会发生一些变化，如果这个变化超过要求的范围，就有可能造成频率失谐，使通信距离下降，噪声增大。
3 解决通信距离近的对策
3.1 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。通信双方尽可能选择在通视条件下进行。
3.2 电磁环境
机载超短波电台工作在30～399.975MHz，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。通常在进行机载超短波电台通信时，会使用综合测试仪的扫频功能对周围环境进行测试。
因此机载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机载超短波电台的工作频点。
3.3 馈线损耗检查
检查主要内容包括：馈线的损耗、馈线与天线的连接头是否紧密、有无虚接、松动、断裂现象，另外，为了减少馈线损耗，应尽可能的缩短馈线的长度和生产厂家采用插入损耗小的馈线电缆。
3.4 发射机指标检查
飞机进行定检时，要对发射机发射功率、发射频率准确度、调制深度等指标进行校验。如发现有功率下降、频率偏差较大和调制度偏小时，应及时对设备指标进行调整，直到符合规定范围。在条件允许、不影响功放可靠性的前提下，适当提高发射功率，对提高通行距离会具有明显效果。
3.5 接收机指标检查
飞机进行定检时，对设备接收灵敏度等指标进行检查，如发现灵敏度下降，应及时对设备指标进行调整和维修，直到符合规定范围。
3.6 频率准确度检查
飞机进行定检时，应对收发信机频率准确度进行检查，如发现有频率失谐情况，应对收发信机频率进行重新校正。
4 结语
综上所述，机载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机载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机载超短波电台远距离通信的成功率。
参考文献：
[1]马双久.超短波无线电信号的传播.移动通信技术丛书.
论文作者:候卫兵
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/16
标签：超短波论文; 通信论文; 天线论文; 电磁论文; 距离论文; 功率论文; 噪声论文; 《基层建设》2019年第28期论文;