超短波远距离山区通信关键技术分析

超短波远距离山区通信关键技术分析
本文首先对超短波进行了概括性介绍，并在此基础上对超短波远距离山区通信中的关键技术措施进行了研究。

期望通过本文的研究能够对提高超短波在山区远距离通信中的实际应用效果有所帮助。

标签：超短波；山区通信；频率；信号
一、超短波概述
（一）超短波简介
超短波也被称之为米波、甚高频波，是指波长范围在1m-10m，频率范围在30兆赫-300兆赫之间的无线电波。

超短波具备传插频带宽的特点，是短波频带宽度的10倍左右，并且超短波依靠电磁辐射特性进行短距离传播，已经被广泛应用于无线话筒、调频广播、移动通信、传送电视等音频信号传输领域，在使用锐方向性的天线情况下，可有效补偿超短波传输中的损耗。

与短波相比，超短波拥有传输频率高的特性，一般情况下，依靠空间直射波传播的超短波可穿透电离层射向太空，避免因电离层的阻隔而反射回地面。

超短波与光线类似，传输距离不仅会受到视距的影响，而且还会受到高大建筑物和高山的限制。

即使架设的电视塔高达几百米，其服务半径也就仅为150公里左右，为了延长传输半径，就必须建立中断站对音频信号进行转发。

（二）超短波通信的特点
大量的实验结果显示，当无线电的频率逐步升高时，波长会随之变得越来越短，如果无线电的频率升高到超短波的频段时，其传播特性便会出现根本性的变化，具体体现在以下两个方面：一方面是电离层与它之间的传播关系会逐步减少；另一方面是绕射障碍物的能力会变得越来越弱。

就山区而言，其具有非常典型的地貌特征，即高山环绕，在这一前提下，超短波的传播路径会受到高山的重重阻碍，从而会造成十分严重的信号衰减现象，即便在非常近的距离内，也很难实现有效的沟通联系。

针对这种情况，业界的专家学者对超短波在山区的传播规律进行了深入的研究，結果发现虽然超短波本身的绕射能力较低，但是当它遇到高山等障碍物之后的折射能力却会大幅度增强，同时，超短波的绕射能力并非是绝对值，其与很多因素有关，如障碍物的几何尺寸等。

由此可见，超短波的绕射能力与折射能力是其最为显著的特点。

二、超短波在远距离山区通信中的关键技术研究
在山区当中想要实现超短波的远距离通信，就必须采取有效的技术措施解决高山等障碍物对超短波的阻挡问题。

在对前人研究成果进行分析总结的基础上，本文提出以下几种技术措施：
（一）采用定向天线技术增强超短波的信号强度
天线是超短波通信中不可或缺的重要组成部分之一，在超短波的实际应用中，一般采用的都是全向天线，而定向天线因其自身的体积相对较大，从而使得天线的架设有一定困难，并且其移动性也比较差。

虽然与全向天线相比，定向天线的整体结构过于复杂，但是从增益的角度上讲，定向天线却要比全向天线高很多，在山区远距离通信中，恰恰需要的就是高增益。

为此，可将定向天线作为超短波在山区远距离通信的中继节点，这样能够大幅度增强超短波的信号强度，有助于解决高山等障碍物的阻挡问题。

定向天线最主要的作用是可以显著增强辐射功率的有效利用率，进而达到增强信号强度和抗干扰能力的目的。

大体上可将定向天线的结构分为两类，即面结构和振子阵结构，在解决超短波山区远距离通信问题中，对数周期天线不失为一个理想的选择，所谓的对数周期天线具体是指偶极子天线，这种天线最为显著的特征是在一些离散的频率间隔点上其结构成比例，其会随着频率的对数做周期变化，这类天线的增益最高可达8-10dBi，通过它能够有效解决超短波在山区中的远距离通信问题。

（二）自组织对等式多跳移动通信网络技术
自组织对等式多跳移动通信网络，即Ad Hoc网络，是一种不需要无线中介设备AP就能组建起来的对等网络结构。

Ad Hoc网络在安装无线网卡的情况下，可以实现计算机之间的无线互联，其工作原理为：计算机主机在网络中建立起点到点的连接，该连接的功能如同虚拟的AP，使得其他计算机可以通过连接实现网络共享。

Ad Hoc网络采用分布式、动态拓扑技术，能够确保网络处于自动运行状态。

在开关机、节点移动、无线干扰、发射功率变化等因素的作用下，使得网络拓扑结果也随之发生变化，所以应当引入动态路由技术，对网络拓扑结构进行实时监控，在确定节点位置的基础上，选择适宜路由将数据转发出去，确保网络具备良好的连通性。

而采用Ad Hoc网络可以使将整个区域内的移动电台相连成一体，增强网络自组织能力，实现通信距离的延伸，满足远距离通信的需求。

（三）增大功率的技术措施
现阶段，在短波和微波频段可应用军用大功率技术（功率在kW、10kW级以上），而在战术超短波频段采用的发射功率较低（功率为50W）。

对于民用大功率设备而言，因其具备设备体积大、基站模式固定、运行维护要求高等特点，所以难以满足军用机动性的要求。

超短波大功率技术的频率较高、输出功率较大，并且对器件的要求也十分严格，随着大功率器件和晶体管技术的不断发展，超短波功率技术中的全固态kW级超短波频段发射机技术也随之日臻成熟，已经被广泛应用到移动通信、广播传播、电视传播等领域，但是在战术超短波通信领域却尚未得到应用。

为此，有必要从超短波干扰、技术、成本等因素入手，选择具备功率合成、宽带匹配、功率回退、功率自动控制等技术，并且兼具工作频带宽、功率大、线性度高、增益波动小等特性的超短波射频功率放大器（功率超过500W 以上），从而可提高发射功率增益10dB。

（四）应用空中平台技术扩大通信范围
空中平台技术具备超视距连接的能力，不但可以通过多个升空平台在空中转发信号，而且还能够与地面网络相连接，形成一体化的通信网络，确保网络能够覆盖整个空间。

空中平台的高度决定了其覆盖范围，并且平台高度越高，覆盖范围也就越大。

当前，空中平台技术可依托无人机实现其功能，无人机具备安全性高、适应性强、可全天候飞行、运行成本低、经济实用等优势，可用于空中区域中继平台的构建，通过无人机进行空中中继通信，能够将通信范围扩大至100km 以上。

结论：
总而言之，想要实现超短波在山区中的远距离通信，就必须解决高山等障碍物对超短波的阻挡问题，这既是前提，也是关键。

本文在结合前人研究的基础上，提出了几种有效的技术措施，在实际中，可将这几种技术措施进行有机结合，这样能够使超短波在山区中的通信距离成倍数增加，并且还能进一步扩大超短波通信的覆盖范围。

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