無線通信設備熱帶典型地貌環境通信效能研究

鄭志國，林美蓉

（1.海南科技職業大學信息工程學院，海口 570100； 2.海南大學信息與通信工程學院，海口 510500）

引言

熱帶自然環境條件復雜，地形地貌具有多樣性，同時又具有高溫、高濕和高鹽霧等特征。在各種地形地貌環境下通指裝備要想獲得較好的通信效能，需要加強在此地貌環境下的通信效能試驗，只有選擇適當的通信方式及通信頻率，才能順利的完成在此條件下的通信任務。本文就開展通信裝備典型自然條件下環境試驗組織方法進行研究，提出通指裝備在熱帶典型地貌環境下通信試驗的試驗方法和具體內容，得到了在五種典型地貌環境下的短波無線設備和超短波無線設備的通信特征，為在以上條件下如何更好的使用無線通信設備提供指導。

1 試驗方案

1.1 典型地貌的選取

根據熱帶自然環境的特點，我們選取了熱帶地區的典型地理地貌條件進行研究，包括海邊、叢林、山區、城區和鄉村等五種條件。我們將重點研究在這些條件下的通信方式和通信效能，以了解熱帶地區通信系統面臨的通信效果、面臨的挑戰以及解決方案。

1）海邊地區是熱帶地區的一個典型環境，但由于其高濕度和腐蝕性，對通信設備的可靠性和穩定性提出了要求。我們需要采用防水和防腐蝕技術，并考慮大氣濕度對無線信號傳輸的干擾。此外，信號放大和干擾抑制技術也需要加強，以提高通信效能。

2）叢林地區是熱帶地區的另一個典型條件。茂密的植被、復雜的地形和有限的視野對無線信號傳輸造成了阻礙。在叢林地區，我們需要克服植被阻擋和信號衰減的問題，選擇合適的頻段和傳輸技術。同時我們要考慮使用的頻段問題，如使用超短波頻段時可能會因為視距影響而影響通信的效果。

3）山區地形是熱帶地區的另一個典型條件。陡峭的山坡、峽谷和起伏的地勢給通信系統的布局和信號傳輸帶來了挑戰。我們需要考慮信號在山體反射、折射和衰減的影響，并選擇合適的天線高度和傳輸功率來優化信號覆蓋范圍。此外，無線中繼和微基站等技術可以提高通信的可靠性和覆蓋范圍。

4）城區是熱帶地區的人口密集區域，通信需求很高。然而，高樓大廈、繁忙的街道和電磁干擾源等因素給通信系統的設計和部署帶來了挑戰。在城區，我們需要考慮信號的穿透能力和抗干擾能力，采用合適的天線設計和頻譜管理策略，以確保信號的可靠傳輸和良好的通信質量。

5）鄉村地區是熱帶地區的農業和農村地帶。鄉村地區通常具有廣闊的土地和分散的人口，對通信覆蓋和可及性提出了要求。我們需要考慮信號傳輸的距離和衰減，選擇合適的傳輸技術和頻段，以確保信號覆蓋到較遠的地區。此外，使用移動通信車輛或便攜式設備可以提供臨時性的通信解決方案。

綜上所述，通過研究熱帶自然環境下不同地理地貌條件下的通信方式和通信效能，我們可以為熱帶地區提供更可靠、高效的通信解決方案。海邊、叢林、山區、城區和鄉村等條件下的通信系統都面臨著獨特的挑戰，我們需要根據實際情況選擇適當的技術和策略來應對這些挑戰根據熱帶自然環境的特點，選取熱帶自然環境的典型地理地貌條件。因此，在本文中共選取海邊、叢林、山區、城區、鄉村等五種典型條件，研究在以上五種條件下的通信方式和通信效能。

1.2 典型地貌通信效能實驗方案

熱帶叢林濃密的植物會極大的減少無線電傳播的范圍，也就是說通信距離會變短。本方法主要研究的是短波、超短波無線通信設備在典型地形地貌下通信距離的變化規律。背負式短波無線設備還將進行鞭天線、便攜式雙極天線的通信測試。

1）試驗內容

無線通信設備在典型地形地貌條件下的通信效能測試。

圖1 熱帶典型地貌環境選取

2）初始檢測

①無線設備基本電性能指標測試；

②近距離通信測試。

3）大氣環境監測項目

需要監測的大氣環境項目包括：太陽輻射、空氣濕度、風速、溫度等。

4）試驗時間

試驗選擇在5 月~10 月期間進行。

5）試驗步驟

步驟1：在被測環境的一方固定（近點），另一方（遠點）以該點作為參考進行拉距通信試驗；

步驟2：近點無線設備固定不動，不斷移動遠點無線設備，測量在不同的距離和通信方式條件下的通信質量，記錄下最遠的通信距離；

步驟3：近點無線設備的短波無線設備在使用鞭天線通信后，換成便攜式雙極天線進行通信，記錄此時的通信效能。

6）結果分析

①在近點和遠點無線設備通信距離不斷增加的情況下的通信效能；

②短波無線設備在通信距離不變條件下，使用不同天線的通信效能分析。

2 試驗內容及結果分析

2.1 試驗內容

根據熱帶自然環境的特點，在本次試驗中選取了五種能代表熱帶地區的自然環境進行試驗，分別為海邊、城區、鄉村、山區、叢林等五種地形。

2.2 試驗結果分析

1）超短波無線通信設備試驗情況：

從圖2 可以看出，超短波無線設備在使用相同的頻率相同的發射功率條件下，通信距離較遠為鄉村地形，最短為城區繁華地形。

圖2 超短波無線通信設備不同地貌的通信距離

無線通信一般要求話音質量等級要達到3 級以上才合格，通過圖3 可以看出：山區地形3 級以上話音質量等級較其他地形高，相同條件下城區通話效果較差。

圖3 不同地形環境下定頻通話質量

通過圖4 可以看出：在叢林和山區地形使用跳頻通信，話音質量等級相對定頻通信差；在叢林中由于灌木叢密集使用跳頻通信效果較差。

圖4 不同地形環境下調頻通話質量

2）短波無線通信試驗情況：

從圖5 可以看出，短波無線設備在使用相同的頻率相同的發射功率條件下，通信距離較遠為海邊地形，最短為城區繁華地形。

圖5 短波無線通信設備典型地貌下通信距離

圖6 短波無線通信設備在不同地貌下定頻通話效果

城區和鄉村地形使用種地頻率以下頻率進行通信的基本無法使用，叢林和山區使用頻率短波頻段范圍內均可以通信，通過比較幾種地形，海邊的可通率較其他地形高。

3 結束語

通過上述實驗，可以看出利用短波和超短波無線通信設備進行需要根據通信的地點來選取不同的通信頻段和通信方式，從而保證通信效果。比如在城區和鄉村地區，由于城區的工業噪聲較大，對短波的干擾嚴重，建議使用短波無線設備的高端頻率進行通信，或者選用超短波通信。