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MC1-0713-决定超短波视距传播距离极限的主要因素是

MC1-0713 考超短波视距传播距离极限的决定因素。视距受地球曲率限制,取决于收发天线离地面的相对高度,几何视距约等于三点五七乘以高度米数的平方根,计入大气折射后常用系数四点一二。波长比与增益都改变不了几何视线。

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【题目编号】MC1-0713

【题目】决定超短波视距传播距离极限的主要因素是:

【答案】A

[A]发射天线和接收天线距地面的相对高度

[B]发射天线和接收天线距海平面的绝对高度

[C]发射天线和接收天线的挂高波长比,即,离地高度除以波长

[D]发射天线和接收天线的增益

考点速览

题目问的是超短波视距传播距离极限由什么决定。超短波以空间波方式传播,跑不出视线太远,而视线被地球的球面切断。把两头天线往高处架,地平线就退得远,可通联距离随之增加——所以决定因素是发射天线与接收天线离地面的相对高度。答案选 A。

几何视距的一行算式

把地球看成一个半径约六千三百七十一千米的理想球体,站在高度 h 处的人能看到的地平线距离 d 满足勾股关系:地球半径加上眼高,比地球半径略长,斜边与半径之差构成直角三角形。展开后因为 h 远小于地球半径,高次项可以丢掉,结果简化为 d 约等于三点五七乘以 h 的平方根,其中 h 用米作单位,d 用千米作单位。

如果要算收发两端相加的总视距,把两端各自的地平线距离相加即可。业余爱好者常用一个更省事的经验式:通信距离(千米)约等于四点一二乘以两个天线高度(米)的平方根之和。这里的一米、一千米都是实际工程单位,记住四点一二这个系数就够了。

举两个具体数字,感受一下数量级。两副天线都架在十米高,两端之和约等于四点一二乘以三点一六再加三点一六,结果约二十六千米。都把天线加到一百米高,则约等于四点一二乘以十再加十,得到约八十二千米。高度提高到十倍,距离只增加三倍多,因为距离与高度的平方根成正比,这笔账一定要算清。

系数为什么不是三点五七

上面那个经验式里的四点一二比纯几何的三点五七大了约百分之十五,多出来的部分是大气折射的功劳。前面讲过,正常对流层里折射率随高度下降,电波会略微向下弯曲,射线不再是直线而是一条向下凸的弧线,因此比几何直线更早、也更远地擦过地面。工程上把这种效应折算成"等效地球半径",把地球半径乘以三分之四之后仍然套用几何公式,得到的系数就落在四点一二附近。

这也是为什么超短波的实际可靠通信距离常常略大于纸面几何视距。地形的起伏又是一重变量:架在山顶,天线脚下的地面本身就高出周围,等效于把相对高度放大,距离自然更远;架在盆地或城市高楼之间,除了视距还被遮挡吃掉一截。

逐项辨析

选项 A 正确。视距传播的距离极限由收发天线各自离所在地面的高度决定,把高度代入地平线算式即可得到几何视距,这是超短波链路规划最基本的参数。

选项 B 错误。"距海平面的绝对高度"听着像一回事,实际不是。视距取决于天线与它周围地面的相对高差,也就是决定视线能不能切过地球弧面的那个量。两副天线海拔都很高,但一副架在高原上、另一副架在深谷里,实际视线关系与海拔数字毫无对应;反过来,海拔很低的海岛上把天线架到塔顶,视距照样可以很远。

选项 C 错误。把相对高度除以波长得到的挂高波长比确实是天线工程里的一个重要参数,它决定天线在垂直面上的波瓣结构、辐射仰角和增益。但视距极限是个几何问题,波长只影响天线尺寸与近场边界,不会改变地球的曲率,也不会改变视线能延伸到哪儿。把波长比当成视距的决定因素,是拿天线参数去回答几何问题。

选项 D 错误。天线增益改善的是把功率朝特定方向集中的能力,提高增益意味着同一发射功率下接收点的场强更强,链路余量和信噪比更好。但增益改变不了视线被地球挡住这个事实:处在几何视距之外的地平线下区域,无论增益多大都收不到直达波。增益管的是"能通多好",不是"能通多远"。

视距极限和链路预算要分开算

这两个问题常被搅在一起。视距极限回答"几何上够不够得着",输入量是两端天线高度和地形剖面;链路预算回答"够得着的地方信号够不够强",输入量是发射功率、两端增益、馈线损耗、路径损耗和接收机灵敏度。前者是一道几何题,后者是一道功率账。设备升级能让链路余量从负变正,却一步都推不动地平线;反过来,把天线升高十米可能让距离增加十几千米,这与功率一瓦都不加也能办到。

应试要点

记住三点五七和四点一二这两个系数,以及"距离与天线高度的平方根成正比"。看到"绝对高度""挂高波长比""天线增益"这三个干扰项,用一句话就能否掉:视距是收发两端相对地面高度的几何结果,与波长和功率无关。

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