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对讲机的通信距离可以有多远
来源: | 作者:新领信通 | 发布时间: 2022-09-12 | 1159 次浏览 | 分享到:

当人们在市场上购买双向无线电或无线对讲机时,最常见的问题之一是他们的通信距离有多远?不幸的是,问这个问题是在问“有多远?”。涉及的变量很多,没有简单、明确的答案。要了解整个范围问题,需要简短的无线电信号传输课程。

如果您足够大,可以记住 AM 广播何时流行,您可能还记得收听数百英里外的广播电台。对于这些低于 2 兆赫 (MHz) 的频率,这些信号会跟随地球的曲率,因为它们会被大气层反射。因此,低噪声环境中的 AM 无线电信号可以被数百英里外地平线以下的无线电接收。

可供您购买的双向对讲机和对讲机通常在 150MHz 到 900MHz 的频率范围内。与 AM 无线电波不同,这些频率的无线电波以直线传播,并且通常不能越过地平线或在固体障碍物后面传播。

但与所有一般规则一样,规则也有例外。即使这些频率通过“视线”路径传播,无线电信号也可以通过许多非金属物体传播并通过墙壁或其他障碍物被拾取。即使我们看不到发射器和接收器的天线之间,这仍然被认为是无线电的视线。此外,无线电波可能会被反射或从表面反弹,因此无线电之间的直线可能并不总是那么直。

知道我们的无线电波以直线传播,然后要计算出双向无线电的最大范围,我们必须考虑地球的曲率。当你站在地球上按下收音机上的通话按钮时,无线电波会直线传播,它们最终会在穿过地平线后直接进入太空。因此,从技术上讲,水平距离是双向无线电的最大通信范围。但是您还必须考虑天线高度。

要找到给定天线高度的站点到地平线的距离线,我们可以使用以下公式:以千米为单位的地平线 = 3.569 乘以以米为单位的天线高度的平方根。图 1 说明了这个公式。

因此,如果收音机的天线高度为 6 英尺,即 1.82880 米高,则地平线为 4.83 公里,或 2.99 英里,即图中的 B 点。当然,这个计算假设接收天线直接铺设在地面上,因此提高它的高度会延长站点线。

插图中的 C 点显示了另一台收音机,其天线在 6 英尺处,因此理论上您应该能够进行近 6 英里的通信。如此现实地,对于携带手持双向无线电的两个人来说,平坦地面上无障碍物的最大通信距离约为 4 到 6 英里。

因此,您可能想知道为什么您会看到声称范围为 25 英里或更高的无线电。从技术上讲,他们可以交流那么远。图 1 中的点 D 显示了一座位于山顶的塔。如果你站在这座塔顶,现在你的天线高度克服了地球的大部分曲率,你可以进行更进一步的交流。

还有其他因素会影响双向无线电的范围,例如天气、使用的确切频率和障碍物。收音机的功率输出也有一个因素。

双向无线电功率

双向无线电通信距离的另一个重要因素是其功率输出。该功率输出以瓦特为单位。您可能听说过 FM 广播电台说他们的广播功率为 50,000 或 100,000 瓦。好吧,手持式商务型双向收音机通常以 1-5 瓦的功率广播。车载移动无线电可以在 5 到 100 瓦之间的任何地方广播。无线电的瓦数越多,它可以传输的距离越远。

为什么是这样?当水流过管道时,它会沿途失去压力。当电流沿着电线流动时,它会失去能量。当一个物体滚动时,它最终会因摩擦而停止滚动。无线电波与其他所有事物一样遵循相同的物理定律,因此在此过程中会有信号损失。在源头增加以瓦特为单位的功率有助于克服沿途的任何“阻力”。

请记住,对于电池供电的手持无线电,更多的瓦特并不总是一件好事。瓦数越高,电池耗尽的速度就越快。


无线电频率

确定双向无线电通信距离的另一个因素是它使用的频率和使用频率的环境。

大多数双向收音机有两种主要格式。它们是超高频(UHF)无线电和甚高频(VHF)无线电。两个频段本质上都不比另一个频段好。他们每个人都有自己的优点和缺点。这两种格式都是与他人交流的有效方式,因此为您选择合适的收音机取决于您的应用程序。

双向无线电通过使用无线电波相互通信。无线电波具有不同的频率,通过将无线电接收器调谐到特定频率,您可以接收特定信号。

无线电波作为一系列循环传输,一个接一个。您将始终看到用于指示无线电频率的“Hz”缩写。赫兹等于每秒一个周期。

无线电波的测量单位是千赫兹 (kHz),它等于每秒 1000 个周期,或兆赫兹 (MHz),它等于每秒 1,000,000 个周期——或 1000 kHz。这些单位之间的关系是这样的:1,000,000 赫兹 = 1000 千赫兹 = 1 兆赫兹。

两路无线电波长


当您听到无线电波时,您可能还会听到“波长”一词。该术语来自无线电的早期,当时频率是根据无线电波的两个连续周期的峰值之间的距离而不是每秒的周期数来测量的。较低的频率产生较长的波长(每个周期的宽度在较低频率上变大)。

 

对于双向无线电,波长的重要意义在于它在某些条件下会影响传输范围。一般而言,对应于较低频率的较长波长可使无线电信号传播更远的距离。

较低频率或较长波长也具有较大的穿透力。这就是它们用于与潜艇通信的原因之一。VLF(甚低频)无线电波(330 kHz)用于穿透海水至大约 20 米的深度。因此,浅水潜艇可以使用这些频率。

因此,根据您在上面阅读的内容,您可能认为 VHF 始终是双向无线电的更好选择,无论您在哪里使用它,因为它的频率低于 UHF 并且信号可以传播更远的距离。这不一定是真的。尽管 VHF 具有更好的穿透能力并且可以传播更远,但这并不一定使其成为在建筑物中使用的更好选择。还记得上面关于波长的对话吗?波长对传输距离有很大影响。

为了解释这一点,假设我们正在从金属商业建筑的一侧与另一侧进行通信。在这两点之间是一堵三英尺高的金属墙。金属是无线电波的敌人,它们通常不会穿过它。


UHF 或 VHF 频率

对于我们的示例,我们假设无线电使用的 UHF 波长约为一英尺半宽,而类似的 VHF 无线电约为五英尺宽。这些都在它们正常波长的范围内。

当 UHF 无线电传输其信号时,一英尺半宽的波将通过门,因为门比波长宽。VHF 信号将被完全反射,因为它比门的开口宽。

您的微波炉就是一个例子。玻璃前门有一个带有非常小孔的金属网。具有极高频率的微波的波长只有几英寸长。网孔将微波困在烤箱中,但它可以让您看到内部,因为光波具有微观波长。

想象一下拿着一根五英尺宽的杆子穿过大楼。您将遇到 VHF 信号遇到的相同挑战。现在想象一下用一根只有一英尺半宽的杆子穿过建筑物,就像 UHF 波一样。进不去的门要少得多。

需要注意的是,无线信号会穿透石膏板、砖石、人体、家具、墙板和其他固体物体。所有这些物体都会降低信号强度。物体越密集,它减少的信号就越多。VHF 将比 UHF 更好地穿透这些障碍,但这并不一定意味着 VHF 更适合室内应用,因为我们将在下面的 UHF 部分继续讨论原因。

在上面的示例中,我们假设您有一个带开口的金属墙。如果你反过来,你在发射无线电前面有一个三英尺的金属物体,那么 VHF 会赢。由于物体是三英尺宽,它会完全阻挡 UHF 信号,而 VHF 信号会绕过它。VHF 等较低频率更容易绕着大型光滑障碍物衍射,而且它们也更容易穿过砖块和石头。

对于大多数应用,较低的无线电频率更适合更长的范围。一个广播电视台说明了这一点。一个典型的 VHF 站的工作功率约为 100,000 瓦,覆盖半径范围约为 60 英里。覆盖半径为 60 英里的 UHF 电台需要 3,000,000 瓦的发射功率。
因此,没有明确的选择,即 VHF 或 UHF 哪个更好。无线电技术有很多“黑魔法”,因此并不总是很容易判断哪种方法更适合您的应用程序。为了帮助您确定最适合您的技术,下面提供了有关每项技术的更多详细信息。

商用无线电的 UHF 无线电频段介于 400 至 512 MHz 之间。直到最近,它还没有被广泛使用。现在,UHF 无线电频率用于双向无线电、GPS、蓝牙、无绳电话和 Wi-Fi。

UHF 有更多可用频道,因此在人口较多的地区,UHF 可能不太可能受到其他系统的干扰。在大多数情况下,UHF 的范围也远不及 VHF,但这种减小的范围在某些情况下可能是积极的。由于 UHF 的范围较小,因此远距离无线电干扰您的信号的可能性较小。

虽然 VHF 可能更擅长穿透墙壁等物理障碍,但这并不意味着它会在建筑物中为您提供更大的覆盖范围。如上所述,UHF 的较短波长意味着它可以穿过建筑物中的更多空间。在我们给您的举着杆子四处走动的例子中,UHF 信号完全阻挡它的障碍物更少。

为了突出室内范围的差异,以下是领先双向无线电制造商手册的摘录,其中介绍了他们的手持式 VHF 和 UHF 双向无线电产品线的预测范围:

“覆盖范围估计:在全功率、视距、没有障碍物的情况下,范围约为 4 英里以上。VHF 的室内覆盖范围约为 270,000 平方英尺和 UHF 的 300,000 平方英尺。预计 VHF 及以上的垂直覆盖范围约为 20 层UHF 到 30 层。注意:范围和覆盖范围是估计值,不能保证。

更长的 VHF 波长使其更难反射穿过墙壁、建筑物和崎岖的景观。因此,在这些环境中 VHF 无线电的范围将减小。如果所需的范围只有几百英尺,那可能不一定是问题。您还可以将外部天线添加到室内 VHF 基站,以减少或消除遇到的一些问题。

UHF 的缺点之一是 FCC 要求您获得在这些频率上运行的许可证,尽管 VHF 商业频段中的许多频率也需要许可证。如果您选择 VHF MURS 频率的无线电,您可以在没有许可证的情况下操作它(如下所述)。

由较高 UHF 频率产生的短波长的另一个优点是无线电上的天线可以比等效的 VHF 无线电更短。尽管大多数制造商找到了一种方法来缩短其 VHF 便携式收音机上的天线,但这可以使其作为便携式收音机随身携带更加方便。

甚高频无线电

FM 收音机、双向收音机和电视广播使用 VHF 进行操作。专门用于商业无线电的 VHF 无线电频段在 130 -174 MHz 之间。

UHF 和 VHF 无线电都容易受到视线因素的影响,但 VHF 更容易受到影响。波浪穿过树木和崎岖的景观,但并不总是像 UHF 频率那样好。但是,如果 VHF 波和 UHF 波在没有障碍物的区域上传输,VHF 波的传播距离几乎是两倍。这使得 VHF 更容易远距离广播。

如果您主要在户外工作,那么 VHF 无线电可能是选择,特别是如果您在室内使用基站无线电并且添加了外部天线。天线放置得越高,发射和接收的距离就越远。在户外使用 VHF 无线电的一个例外是,如果您在树木繁茂的地区使用它。在这些条件下,UHF 无线电可能能够更好地通过树木进行传输。

VHF 无线电也有较少的可用频率。与其他无线电的干扰更可能是一个问题。然而,FCC 最近开放了一种称为 MURS 服务的双向无线电频谱,从而减少了这个问题。MURS 代表多用途无线电服务。此服务适用于美国和一些遵守 FCC 规定的国家/地区。它是 VHF 150 MHz 无线电频谱中的低功率、短距离服务。MURS 频率中有 5 个频道,每个频道下有 38 个隐私代码,使您只能从传输代码的无线电中接听对话。FCC 不要求 MURS 产品的用户获得许可。

使用 MURS,您可以添加更大的或外部的天线来提高范围。如果您想在建筑物或塔顶放置天线,您可以使用 MURS。一些天线制造商声称,外部天线可以将发射机的有效辐射功率提高 4 倍。这些 MURS 对讲机可以传输数英里,根据地形和天线的高度,使用外部天线可能会传输更多英里(可以距离地面 60 英尺)。

VHF 无线电的一个好处是电池寿命几乎总是比类似的 UHF 装置长。对于手持收音机,这是一个加号。

总之,如果您计划主要在建筑物内使用双向无线电,那么 UHF 可能是您的解决方案,但在许多应用中 VHF 仍然可以正常工作,因为它不必传输很远。如果您主要使用双向无线电在外面进行通信,那么 VHF 将是一个不错的选择,除非您所覆盖的区域树木繁茂或有很多建筑物阻挡无线电信号。

如果您真的没有很长的覆盖范围,任何一种无线电技术都可以为您工作。您还可以安装中继器来中继 UHF 信号,但这通常非常复杂。您也许可以在您所在的城市找到一个中继器服务,它会为您提供按月收费的服务。对于大多数应用,中继器不是必需的,VHF 或 UHF 无线电本身就可以解决问题。