無(wú)線(xiàn)電傳輸距離計(jì)算

1、無(wú)線(xiàn)電傳輸距離計(jì)算編寫(xiě)： 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(lái)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(xiàn)的高度、天線(xiàn)的類(lèi)型、饋線(xiàn)的長(zhǎng)度及線(xiàn)徑、所在地區(qū)無(wú)線(xiàn)電干擾的頻譜分布、高大建筑或金屬物體與天線(xiàn)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(lèi)。按地形分類(lèi)可分為“準(zhǔn)平滑地形”（地形起伏量不超過(guò)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

2、對(duì)傳輸距離的影響可忽略不計(jì)。3.1.2天線(xiàn)的類(lèi)型對(duì)距離的影響天線(xiàn)的增益對(duì)通信距離有很大的影響。一般來(lái)說(shuō)天線(xiàn)的增益越大通信距離越遠(yuǎn)。下面列出了幾種常用的天線(xiàn)的增益及適用范圍。a) 吸盤(pán)天線(xiàn)：價(jià)格適中、安裝方便、增益適中，適合于安裝在移動(dòng)車(chē)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(xiàn)：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(xiàn)：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(xiàn)：增益很高，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(xiàn)為中增益全向天線(xiàn)；移動(dòng)站選用的全向天線(xiàn)為吸盤(pán)天線(xiàn)。3.

3、1.3發(fā)射功率和天線(xiàn)高度對(duì)距離的影響天線(xiàn)的高度對(duì)通信距離也有很大的影響。一般來(lái)說(shuō)天線(xiàn)的高度越高通信距離越遠(yuǎn)。將天線(xiàn)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(xiàn)對(duì)距離的影響?zhàn)伨€(xiàn)是連接模塊與天線(xiàn)的重要設(shè)備。不同粗細(xì)、不同質(zhì)量的饋線(xiàn)對(duì)通信距離會(huì)產(chǎn)生很大的影響。例如：503（阻抗50,截面3）的饋線(xiàn)損耗為0.2dB/m、507（阻抗50,截面7）的饋線(xiàn)損耗為0.1dB/m、509（阻抗50,截面9）的饋線(xiàn)損耗為0.07dB/m。若使用507的饋線(xiàn)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(guò)饋線(xiàn)后到達(dá)天線(xiàn)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)

4、盡量使用芯徑粗的饋線(xiàn)，并盡量使饋線(xiàn)長(zhǎng)度短。這次地面站選用的通訊饋線(xiàn)選用507的饋線(xiàn)損耗為0.1dB/m的饋線(xiàn)；車(chē)載通訊饋線(xiàn)選用503的饋線(xiàn)。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(xiàn)周?chē)鸀闊o(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(jiàn)，自由空間中電波傳播損耗（亦稱(chēng)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

5、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(mǎn)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(shuō)障礙物小于波長(zhǎng)時(shí)，電磁波容易通過(guò)，頻率高得電磁波方向性好，波長(zhǎng)小，不容易通過(guò)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(guò)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(xiàn)增益等。對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，周?chē)h(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?xún)?yōu)化發(fā)射功率、接收靈敏度和天線(xiàn)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(wèn)題：

6、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(guò)可以?xún)?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(xiàn)若不改變系統(tǒng)本身來(lái)改善天線(xiàn)增益和改善天線(xiàn)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(xiàn)高度，用米（m）做單位表示。

7、在實(shí)際中，超過(guò)極限距離的地方也能收到較強(qiáng)信號(hào)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為超視距傳播。生這種現(xiàn)象的原因是大氣折射造成的，統(tǒng)稱(chēng)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(xiàn)高度為4m，副控站通訊通訊天線(xiàn)高度為10m，移動(dòng)平臺(tái)通訊天線(xiàn)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：主控地面站與副控地面站理傳輸距離理論值：18.42Kmd121.25Km副控地面站與移動(dòng)平臺(tái)的傳輸距離理論值為：16.32Kmd218.84Km主控地面站與移動(dòng)平臺(tái)的傳輸距離理論值為：

8、12.18Kmd314.06Km3.2 電臺(tái)靈敏度要求3.2.1空間傳輸損耗的計(jì)算假設(shè)傳輸?shù)木嚯x為20Km，傳輸?shù)妮d波頻率為230MHz，則空間損耗為：Lo（db）=32.44+26.02+47.23105.69dBmLo（db）=32.44+26.02+50.88109.34dBm距離為2Km時(shí)，空間損耗為：Lo（db）=32.44+6.02+47.2385.69dBm3.2.2接收端場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)算接收端場(chǎng)強(qiáng)的工程計(jì)算公式為： Pr=Pt+Gt+Gr-Lt-Lr-Lo(4)Pr：正常的接收電平dBm；Pt：電臺(tái)的發(fā)射功率dBm；Gt、Gr：收發(fā)天線(xiàn)的增益dB；Lt、Lr：收發(fā)通訊饋線(xiàn)的衰減dB

9、；Lo：空間傳輸損耗。根據(jù)上述可知地面站電臺(tái)發(fā)射的功率（Pt）至少為10W（40dBm），移動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的發(fā)射功率（Pt）為1W（30dBm）；Lt、Lr取值為地面站的通訊饋線(xiàn)衰減約為5dB（含插損3dB和線(xiàn)損），移動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的衰竭為4dB（含插損3dB和線(xiàn)損）；Gt、Gr取值分別為6.5dB和2.4dB；主對(duì)副地面站的發(fā)射時(shí)副地面站場(chǎng)強(qiáng)為Pr1：Pr1= Pt+Gt+Gr-Lt-Lr-Lo=40+6.5+6.5-5-5-105.69=-62.69dBm移動(dòng)測(cè)試平臺(tái)發(fā)射時(shí)副地面站的場(chǎng)強(qiáng)為Pr2Pr2= Pt+Gt+Gr-Lt-Lr-Lo=30+6.5+2.4-5-4-85.69=-55.79dB

10、m一般情況下在實(shí)際的地面工程應(yīng)用中要留出40dB的空間損耗余量。因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)Pr1和Pr2分別為-102.69dBm和-65.79dBm由此計(jì)算得出電臺(tái)的接收靈敏度要-103dBm 3.3、地面站設(shè)計(jì)方案電源單元220V轉(zhuǎn)12V/5V/3.3V數(shù)據(jù)控制單元（CU）功率放大器數(shù)傳電臺(tái)電臺(tái)數(shù)據(jù)供電供電供電衛(wèi)星接收天線(xiàn)3.3.1地面站設(shè)計(jì)框圖數(shù)傳天線(xiàn)顯控終端422或232數(shù)據(jù)3.3.2地面站主要部件性能指標(biāo)序號(hào)名稱(chēng)主要功能及技術(shù)指標(biāo)備 注1電源單元1、 輸入220V，輸出為24V/5V/3.3V2、 為數(shù)據(jù)控制單元、電臺(tái)、功率放大器供電。2數(shù)據(jù)控制單元1、 能夠用自主定位，提供時(shí)間依據(jù)；2、 實(shí)現(xiàn)

11、顯控終端和數(shù)傳電臺(tái)之間的交互；3、 地面站的狀態(tài)指示；4、 地面站的硬件自檢。5、 副控地面站實(shí)現(xiàn)主控地面站與移動(dòng)測(cè)試平臺(tái)數(shù)據(jù)的自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)；3數(shù)傳電臺(tái)1、 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線(xiàn)電信號(hào)；2、 傳輸頻率220240MHz；3、 發(fā)射功率：12W；4、 接收林敏度：108dBm；5、 供電：1030V；6、 調(diào)制方式：CPFSK；7、 串口速率：最大38400；8、 空中傳速率：9600bps、12.5KHz；9、 發(fā)射啟動(dòng)：數(shù)據(jù)直接啟動(dòng)；10、發(fā)射啟動(dòng)時(shí)間：2ms；11、 數(shù)據(jù)延時(shí)：15ms；12、 輸出組航50歐姆；13、 工作模式：半雙工；14、 射頻接口N型。4線(xiàn)性功率放大器1、 工作頻率：2

12、20240MHz；2、 輸出功率：P-143dBm；3、 增益：不小于10dB，4、 輸入：12W；5、 帶內(nèi)平坦度：2；6、 輸入、輸出駐波：1.5；7、 供電：12V；8、 發(fā)射啟動(dòng)模式：信號(hào)驅(qū)動(dòng)；9、 工作模式：半雙工。5發(fā)射饋線(xiàn)1、 接口形式為N型2、 衰減5dB6發(fā)射天線(xiàn)1、 天線(xiàn)增益：6.5dB2、 天線(xiàn)駐波：1.5；3、 工作頻率：220240MHz；4、 天線(xiàn)長(zhǎng)度：2m7衛(wèi)星接收天線(xiàn)1、 電壓：3.35V2、 增益：40dB3.4移動(dòng)測(cè)試平臺(tái) 3.4.1移動(dòng)測(cè)試平臺(tái)原理框圖數(shù)傳天線(xiàn) 數(shù)傳電臺(tái)RS232衛(wèi)星接收天線(xiàn)電臺(tái)數(shù)據(jù)供電數(shù)據(jù)控制單元（CU）供電電源單元28V轉(zhuǎn)12V/5V/3.3V3.4.2顯控終端主要技術(shù)指標(biāo)序號(hào)名稱(chēng)主要功能及技術(shù)指標(biāo)備 注1電源單元1、 輸入28V，輸出為12V/5V/3.3V2、 為數(shù)據(jù)控制單元、電臺(tái)供電。2數(shù)據(jù)控制單元1、 能夠用自主定位，提供時(shí)間依據(jù)；2、 實(shí)現(xiàn)測(cè)試終端和數(shù)傳電臺(tái)之間的交互；3、 地面站的狀態(tài)指示；4、地面站的硬件自檢。3數(shù)傳電臺(tái)1、將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線(xiàn)電信號(hào)；2、傳輸頻率220240MHz；3、發(fā)射功率：1W；4、接收林敏度：108dBm；5、供電：1030V；6、調(diào)制方式：CPFSK；7、串口速率：最大38400；8、空中傳速率：9