无线电传输距离计算

无线电传输距离计算

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石家庄硕讯科技有限公司

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1、概述

略。

2、任务来源

略。

3、设计方案

3.1影响数传电台传输距离因素

影响通信距离的主要因素有模块的功率、模块的灵敏度、模块的选择性、天线的高度、天线的类型、馈线的长度及线径、所在地区无线电干扰的频谱分布、高大建筑或金属物体与天线的相对位置、地形地貌等环境因素。

3.1.1环境对距离的影响

通常把传播环境按地形和地物加以分类。按地形分类可分为“准平滑地形”（地形起伏量不超过20米，变化缓慢、无突出阻挡物）和“不

规则地形”（丘陵，独立山岳、倾斜地形）。因这次应用环境为“准平滑

地形”，遮挡较少，地形对传输距离的影响可忽略不计。

3.1.2天线的类型对距离的影响

天线的增益对通信距离有很大的影响。一般来说天线的增益越大通信距离越远。下面列出了几种常用的天线的增益及适用范围。

a) 吸盘天线：价格适中、安装方便、增益适中，适合于安装在移动

车辆上，或吸附在金属物体上。一般增益在2.6dB左右。

b)中增益全向天线：增益为6.5dB，安装需有固定支架，适合远距离

多点传输。

c) 高增益全向天线：增益为8.5dB，安装需有固定支架，适合远距

离多点传输。

d) 定向天线：增益很高，为12dB，安装需有固定支架，适合远距离

固定方向传输。

这次地面站选用的通讯天线为中增益全向天线；移动站选用的全向天线为吸盘天线。

3.1.3发射功率和天线高度对距离的影响

天线的高度对通信距离也有很大的影响。一般来说天线的高度越高通信距离越远。将天线高度提高5米，比将功率提高1倍对增大距离的影响还大。

3.1.4馈线对距离的影响

馈线是连接模块与天线的重要设备。不同粗细、不同质量的馈线对通信距离会产生很大的影响。例如：50―3（阻抗50Ω,截面3）的馈线损耗为0.2dB/m、50―7（阻抗50Ω,截面7）的馈线损耗为0.1dB/m、50―9（阻抗50Ω,截面9）的馈线损耗为0.07dB/m。若使用50―7的馈线长度为30M，总的损耗将达到3dB若模块的功率为5W则通过馈线后到达天线的功率只有2.5W。同样，接收时信号电平也将有一半的损耗。因此应尽量使用芯径粗的馈线，并尽量使馈线长度短。

这次地面站选用的通讯馈线选用50―7的馈线损耗为0.1dB/m的馈线；车载通讯馈线选用50―3的馈线。

3.1.5载波频率对距离的影响

所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。

通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。

Lo（db）=32.44+201gd(Km)+201gf(MHz) (1)

式中Lo为传输损耗，d为传输距离，频率的单位以MHz计算。由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，空间传输损耗将分别增加6dB。

这个公式也可以理解为损耗每增加6dB，传输的距离将缩小1倍，所以在满足数据传输要求的时，尽量选择载波频率低电台。

另外根据根据波的衍射原理，就是说障碍物小于波长时，电磁波容易通过，频率高得电磁波方向性好，波长小，不容易通过障碍，传播距离小。一般定向传播用。低频的电磁波波长大，容易通过山，建筑物等所以传播距离远。

3.1.6综合分析

在固定的频率条件下，影响通信距离的因素有：发射功率、接收灵敏度、传播损耗、天线增益等。对于系统设计者，周围环境对电波的吸收，多径干扰，传播损耗等是无法改变，但是可以优化发射功率、接收灵敏度和天线等。

3.6.1增加电台发射功率

增加发射功率会导致如下问题：

●增加功耗；

●增加系统复杂性和成本；

●可能导致发射器饱和失真，产生谐波，降低信噪比。

因此有时提高发射功率并不能提升距离，反倒出现距离变近，性能变差的现象。

3.6.2增加电台接收灵敏度

增加接收灵敏度也会造成系统复杂性和成本上升，短时间内也不能实现，不过可以优化系统在传输路径插入损耗是一个不错的办法。

3.6.2优化天线

若不改变系统本身来改善天线增益和改善天线的高度，可以明显的增加传输距离。

3.1.5地面传输距离的计算

在理想情况下其传输极限距离可以用下面的公式表示：

d=3.57×(√ht+√hr) (Km) (2)

式中：d代表距离，hr\ht分别代表收发信天线高度，用米（m）做单位表示。在实际中，超过极限距离的地方也能收到较强信号，这种现象称为超视距传播。生这种现象的原因是大气折射造成的，统称超视距的传播距离可以用下面的公式表示：

D=4.12×(√ht+√hr) (Km)…… (3 )

假设主控站天线高度为4m，副控站通讯通讯天线高度为10m，移动平台通讯天线的高度为2m则主控地面站与副控地面站之间的传输距离d1，副控地面站与移动平台之间的传输距离d2，主控地面站与移动平台

之间的传输距离d3则：

主控地面站与副控地面站理传输距离理论值：18.42Km≤d1≤

21.25Km

副控地面站与移动平台的传输距离理论值为：16.32Km≤d2≤

18.84Km

主控地面站与移动平台的传输距离理论值为：12.18Km≤d3≤

14.06Km

3.2 电台灵敏度要求

3.2.1空间传输损耗的计算

假设传输的距离为20Km，传输的载波频率为230MHz，则空间损耗为：Lo（db）=32.44+26.02+47.23≈105.69dBm

Lo（db）=32.44+26.02+50.88≈109.34dBm

距离为2Km时，空间损耗为：

Lo（db）=32.44+6.02+47.23≈85.69dBm

3.2.2接收端场强强度计算

接收端场强的工程计算公式为：

Pr=Pt+Gt+Gr-Lt-Lr-Lo (4)

Pr：正常的接收电平dBm；

Pt：电台的发射功率dBm；

Gt、Gr：收发天线的增益dB；

Lt、Lr：收发通讯馈线的衰减dB；

Lo：空间传输损耗。

根据上述可知地面站电台发射的功率（Pt）至少为10W（40dBm），移

动测试平台的发射功率（Pt）为1W（30dBm）；

Lt、Lr取值为地面站的通讯馈线衰减约为5dB（含插损3dB和线损），移动测试平台的衰竭为4dB（含插损3dB和线损）；

Gt、Gr取值分别为6.5dB和2.4dB；

主对副地面站的发射时副地面站场强为Pr1：

Pr1= Pt+Gt+Gr-Lt-Lr-Lo=40+6.5+6.5-5-5-105.69=-62.69dBm

移动测试平台发射时副地面站的场强为Pr2