От чего зависит дальность радиосвязи?

Обычно под дальностью связи понимается максимальное расстояние, на котором обеспечивается обмен информацией между приемником и передатчиком с заданным качеством. Как правило, такой обмен должен быть возможен в любое время, а для мобильной связи еще и на всей обслуживаемой территории. Поэтому, когда говорят о дальности связи, необходимо уточнить, при какой обеспеченности связью по времени и месту она возможна. 

Например, дальность связи между мобильными радиостанциями 10 км при обеспеченности 90% означает, что в среднем в 9 случаях из 10 связь между ними будет успешной, а сеансы связи возможны в произвольные моменты времени и в произвольно выбранных местах. При этом связь осуществима и на расстояниях в 30 км, но успешными будут только 5 из 10 попыток связи, т. е. обеспеченность связью при такой дальности будет составлять 50%.

Дальность связи определяется многими факторами, но, прежде всего, она зависит от частоты радиосигнала, так как с изменением частоты меняются условия распространения радиосигнала).

Другим фактором, существенно влияющим на дальность связи, является высота подвеса антенн приемника и передатчика над уровнем земли. На это имеются две причины: необходимость радиовидимости между антеннами и поглощение радиосигнала подстилающей поверхностью.

Понятие радиовидимости соответствует наличию пути распространения радиосигнала между антеннами передатчика и приемника. Известно, что радиоволны обладают свойствами дифракции, интерференции, рассеивания и отражения, характерными для любых других волн. C увеличением частоты поведение радиоволн приближается к поведению светового луча, и радиовидимость приближается к оптической. Очевидно, что с увеличением высоты подвеса антенн увеличивается расстояние оптической видимости, растет и расстояние радиовидимости.

Минимальное затухание при распространении сигнал испытывает в свободном пространстве. При распространении радиоволны вдоль поверхности земли возникают дополнительные потери. Поэтому, чем выше над землей подняты антенны, тем меньше влияние подстилающей поверхности на затухание сигнала.

Таким образом, при увеличении высоты подвеса антенн дальность связи увеличивается благодаря увеличению расстояния радиовидимости и уменьшению поглощения сигнала подстилающей поверхностью.

Дальность связи зависит от мощности передатчика и чувствительности приемника. Однако, при детальном рассмотрении эта зависимость не столь однозначна. В диапазонах радиоволн, в которых работают средства профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР), сигнал распространяется прямолинейно вплоть до границы радиовидимости которой является линия горизонта, за которой он резко затухает. Поэтому, если мощности передатчика достаточно для обеспечения связи на обслуживаемой территории, ограниченной расстоянием радиовидимости, то дальнейшее увеличение мощности передатчика нецелесообразно, так как практически не приведет к расширению зоны связи. 

С другой стороны в случае, если на пути распространения сигнала существуют препятствия которые приводят к дополнительному затуханию радиосигнала, например, какие-то строения, то это может привести к снижению дальности радиосвязи ниже максимально возможных определяемых высотами повеса антенн и значит к возникновению локальных мертвых зон. В этих случаях увеличение мощности передатчика может привести к улучшению обеспеченности связи внутри зоны действия системы радиосвязи.

Улучшение чувствительности приемника тоже не всегда приводит к увеличению дальности связи. Прием сигнала всегда осуществляется на фоне шумов или помех. Если чувствительность ограничена шумами, возникающими в самом приемнике, то, используя приемник с лучшей чувствительностью, возможно увеличение дальности связи. Однако, если прием сигнала осуществляется на фоне внешних шумов или помех, то улучшение чувствительности приемника не даст никакого эффекта, т. к. чувствительность будет ограничена внешними шумами.

Также нужно учитывать, что в случае профессиональной мобильной радиосвязи связь в большинстве случаев является двусторонней от базовой станции к мобильной (downlink) и от мобильной станции к базовой (uplink). Т.к. мощности передатчика и чувствительность приемника базовой и мобильной станции отличаются, то дальность радиосвязи в прямом и обратном направлении также может отличаться. При этом дальность связи в системе будет определяться меньшим из двух значений. Поэтому не имеет смысла увеличивать мощность передатчика базовой станции выше определенного предела.

Таким образом, при повышении мощности сигнала и улучшении чувствительности приемника возможно увеличение дальности связи, но только при соблюдении определенных условий.

Применение эффективных антенно-фидерных устройств (АФУ) является одним из способов увеличения дальности связи. В простейшем случае АФУ состоит из антенны и кабеля снижения. Используя антенны с большим коэффициентом усиления и кабель снижения с малыми потерями, можно повысить уровень сигнала на входе приемника без увеличения мощности передатчика.


Хотите узнать больше о системах радиосвязи?

Хотите узнать, как построить или модернизировать
систему радиосвязи?