無(wú)線電傳輸距離計(jì)算.doc

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1、無(wú)線電傳輸距離計(jì)算編寫：校對(duì)：審核：標(biāo)審：批準(zhǔn)：石家莊碩訊科技有限公司QQ：537292061、概述略。2、任務(wù)來源略。3、設(shè)計(jì)方案3.1影響數(shù)傳電臺(tái)傳輸距離因素影響通信距離的主要因素有模塊的功率、模塊的靈敏度、模塊的選擇性、天線的高度、天線的類型、饋線的長(zhǎng)度及線徑、所在地區(qū)無(wú)線電干擾的頻譜分布、高大建筑或金屬物體與天線的相對(duì)位置、地形地貌等環(huán)境因素。3.1.1環(huán)境對(duì)距離的影響通常把傳播環(huán)境按地形和地物加以分類。按地形分類可分為“準(zhǔn)平滑地形”（地形起伏量不超過20米，變化緩慢、無(wú)突出阻擋物）和“不規(guī)則地形”（丘陵，獨(dú)立

2、山岳、傾斜地形）。因這次應(yīng)用環(huán)境為“準(zhǔn)平滑地形”，遮擋較少，地形對(duì)傳輸距離的影響可忽略不計(jì)。3.1.2天線的類型對(duì)距離的影響天線的增益對(duì)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(yuǎn)。下面列出了幾種常用的天線的增益及適用范圍。a)吸盤天線：價(jià)格適中、安裝方便、增益適中，適合于安裝在移動(dòng)車輛上，或吸附在金屬物體上。一般增益在2.6dB左右。b)中增益全向天線：增益為6.5dB，安裝需有固定支架，適合遠(yuǎn)距離多點(diǎn)傳輸。c)高增益全向天線：增益為8.5dB，安裝需有固定支架，適合遠(yuǎn)距離多點(diǎn)傳輸。d)定向天線：增益很高

3、，為12dB，安裝需有固定支架，適合遠(yuǎn)距離固定方向傳輸。這次地面站選用的通訊天線為中增益全向天線；移動(dòng)站選用的全向天線為吸盤天線。3.1.3發(fā)射功率和天線高度對(duì)距離的影響天線的高度對(duì)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(yuǎn)。將天線高度提高5米，比將功率提高1倍對(duì)增大距離的影響還大。3.1.4饋線對(duì)距離的影響?zhàn)伨€是連接模塊與天線的重要設(shè)備。不同粗細(xì)、不同質(zhì)量的饋線對(duì)通信距離會(huì)產(chǎn)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（阻抗50Ω,截面7）的饋線損耗為0.1d

4、B/m、50―9（阻抗50Ω,截面9）的饋線損耗為0.07dB/m。若使用50―7的饋線長(zhǎng)度為30M，總的損耗將達(dá)到3dB若模塊的功率為5W則通過饋線后到達(dá)天線的功率只有2.5W。同樣，接收時(shí)信號(hào)電平也將有一半的損耗。因此應(yīng)盡量使用芯徑粗的饋線，并盡量使饋線長(zhǎng)度短。這次地面站選用的通訊饋線選用50―7的饋線損耗為0.1dB/m的饋線；車載通訊饋線選用50―3的饋線。3.1.5載波頻率對(duì)距離的影響所謂自由空間傳播系指天線周圍為無(wú)限大真空時(shí)的電波傳播，它是理想傳播條件。電波在自由空間傳播時(shí)，其能量既不會(huì)被障礙物所吸收，也不

5、會(huì)產(chǎn)生反射或散射。通信距離與發(fā)射功率、接收靈敏度和工作頻率有關(guān)。Lo（db）=32.44+201gd(Km)+201gf(MHz)…(1)式中Lo為傳輸損耗，d為傳輸距離，頻率的單位以MHz計(jì)算。由上式可見，自由空間中電波傳播損耗（亦稱衰減）只與工作頻率f和傳播距離d有關(guān)，當(dāng)f或d增大一倍時(shí)，空間傳輸損耗將分別增加6dB。這個(gè)公式也可以理解為損耗每增加6dB，傳輸?shù)木嚯x將縮小1倍，所以在滿足數(shù)據(jù)傳輸要求的時(shí)，盡量選擇載波頻率低電臺(tái)。另外根據(jù)根據(jù)波的衍射原理，就是說障礙物小于波長(zhǎng)時(shí)，電磁波容易通過，頻率高得電磁波方向性好

6、，波長(zhǎng)小，不容易通過障礙，傳播距離小。一般定向傳播用。低頻的電磁波波長(zhǎng)大，容易通過山，建筑物等所以傳播距離遠(yuǎn)。3.1.6綜合分析在固定的頻率條件下，影響通信距離的因素有：發(fā)射功率、接收靈敏度、傳播損耗、天線增益等。對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，周圍環(huán)境對(duì)電波的吸收，多徑干擾，傳播損耗等是無(wú)法改變，但是可以優(yōu)化發(fā)射功率、接收靈敏度和天線等。3.6.1增加電臺(tái)發(fā)射功率增加發(fā)射功率會(huì)導(dǎo)致如下問題：l增加功耗；l增加系統(tǒng)復(fù)雜性和成本；l可能導(dǎo)致發(fā)射器飽和失真，產(chǎn)生諧波，降低信噪比。因此有時(shí)提高發(fā)射功率并不能提升距離，反倒出現(xiàn)距離變近，性能變

7、差的現(xiàn)象。3.6.2增加電臺(tái)接收靈敏度增加接收靈敏度也會(huì)造成系統(tǒng)復(fù)雜性和成本上升，短時(shí)間內(nèi)也不能實(shí)現(xiàn)，不過可以優(yōu)化系統(tǒng)在傳輸路徑插入損耗是一個(gè)不錯(cuò)的辦法。3.6.2優(yōu)化天線若不改變系統(tǒng)本身來改善天線增益和改善天線的高度，可以明顯的增加傳輸距離。3.1.5地面?zhèn)鬏斁嚯x的計(jì)算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)……(2)式中：d代表距離，hrht分別代表收發(fā)信天線高度，用米（m）做單位表示。在實(shí)際中，超過極限距離的地方也能收到較強(qiáng)信號(hào)，這種現(xiàn)象稱為超視距傳播。生這種現(xiàn)象

8、的原因是大氣折射造成的，統(tǒng)稱超視距的傳播距離可以用下面的公式表示：D=4.12×(√ht+√hr)(Km)……(3)假設(shè)主控站天線高度為4m，副控站通訊通訊天線高度為10m，移動(dòng)平臺(tái)通訊天線的高度為2m則主控地面站與副控地面站之間的傳輸距離d1，副控地面站與移動(dòng)平臺(tái)之間的傳輸距離d2，主控地面站與移動(dòng)平臺(tái)之間的傳輸距離d3則：主控