淺談VHF傳輸路徑衰減

milblock

淺談VHF傳輸路徑衰減
VHF電波主要是靠直射波，單純的傳播路徑來說天線位置看到的地方就是電波能輻射到的地方，只是隨著距離越來越遠，電波強度逐漸衰減變弱。
若輻射出的電磁波強度經過傳輸路徑衰減，對方仍能收的到訊號表示電波輻射強度的能力，大於衰減路徑。
既然傳輸路徑的衰減如此重要，因此解決排除傳輸路徑衰減問題就能讓對方收到訊號。
天線的電波輻射能力及效果，討論這部分大家直覺會說看駐波比，
其實天線要區分兩個部分來看:
一是發射機與天線阻抗匹配的問題，也就是大家討論的VSWR，
VSWR只討論發射機到天線這部分，使用假負載VSWR也一定很棒，只是沒輻射電波。
因此討論VSWR只須討論到天線阻抗，討論VSWR這部分完全跟輻射出去的電波強度意義不大。
目前廠製天線都標稱50歐姆，VSWR規格在1.5以下，原則上傳輸線(同軸電纜)與天線沒什麼問題VSWR也自然正常。
(諧振不良產生的阻抗無法趨近50歐姆，造成VSWR變差不在這討論範圍)

另一是功率從天線進入後轉換成輻射的電磁波，有關的論述名詞有:天線增益、ERP、EIRP。天線是一種系統，他有進有出，進入的是射頻功率，出去的是輻射電磁波的強度，
因此討論這部分會比VSWR來的重要，既然有進有出，簡單說似乎可能可以用效率的方式解釋:效率=出去的功率/進入的功率   可是進入的功率可以用W瓦來看待，但是輸出卻不是W的單位，這樣不能比較。因此有另一名詞取代天線效率的解釋: ERP、EIRP
有關ERP、EIRP網路上都能找的到相關解釋說明，這段我就不再說明
https://www.metag.tw/post/common-uhf-rfid-terminologies
https://kknews.cc/zh-tw/news/q5qxvzr.html
既然天線的增益值就能表現出他的效果(不能說是效率)，因此買天線，就單純以天線角度來看，這增益規格是值得信賴的唯一表示。

前面談到電波是直射波，討論出來的天線增益ERP、EIRP是經過測試數據的結果，可是實際應用上不可能像測試中的天線是無阻擋物的，在與未知地點的電台通訊傳輸路徑是很難清楚知道，只有實際通過才知道通的到還是通不到，在這裡我簡單區分三種狀態or傳播路徑:

A:雙方傳播路徑都是無阻擋:
這意味著只要兩地天線高度超過地球圓弧度之間的可視線範圍，這樣的傳播路徑通訊上不會有什麼問題。甚至地面台對衛星通訊，在無雲無雨狀況下距離2000公里以上的低軌衛星高度仍能達到通訊。

B:一方處於制高點或空曠地，一方處於都市平面或山凹底的傳播路徑。
這類狀況大多就是我們目前遇到的問題，想想你通聯的友台他的位置多數一定不是在視線範圍，可是我們也通的到，VHF電波能靠對流層水氣的反射，或是建築物或山面等反射，再反射造成的繞射等等，簡單說電波是亂竄的，亂竄到你能接收到對方訊號。
最近台北淡水山區有一位友台，他能在淡水山上通到台南電台，甚至5瓦就能達到通聯，可是這樣已經超出地球圓弧曲面，有人說是直射波，但明顯不符合直射波的條件，我將此現象歸類於對流層散射。
何謂對流層散射:我的解釋是如同早晨5點多天剛亮，沒看到太陽，可是天空卻是微亮的，這就是太陽光穿到大氣層藉由空氣、水氣造成的散射。同樣電波也有此特性，只是散射面積非常大，電磁波路徑衰減程度會比直射波大很多。
夏季常在社群照片中看到瓜哥去外木山與日本2米通訊，最近也有南部電台與香港通聯，這類特殊傳播可遇不可求，機會也不是天天都有，有OM依文獻資料說明是Es電離層傳波。這論述我比較陌生僅提供大家參考知道。如同考2等時有一題庫說在極光區域能靠此做2米VHF通訊………

C:雙方電台天線都處於都市平面或山凹底的傳播路徑。
這個敘述上比較簡單，因為雙方都很難通的到，沒辦法經由對流層散射、繞射再繞射等等…….就算能收到也非常微弱，這種非常艱難的通訊通常對話的結尾是:等(你)我條件改善後再與聯絡….通不到就是通不到沒什麼好談的。
這種情況我想用迷宮來比喻表較貼近，迷宮的入點與出點就是兩地的電台，電波在迷宮裡繞射再繞射，迷宮距離短的猶如兩台移動台同在同城市免強能通聯，迷宮距離長的如同兩移動台在不同城市完全收不到。
當然也有人嘗試增大功率推龜，不過效果非常有限。

討論完上述3種狀態接下來我要探討一些很奇怪的現象:
有人表示曾經用雙車定向天線及500木瓜做測試，結果定向天線的高增益反而比500木瓜的較低增益效果來的差??也就是說用500木瓜比定向效果好???
我覺得確實有些情況也許是如此，因為我也曾遇到這樣問題。
天線ERP、EIRP的增益測試是很單純測試，不是經過複雜的傳輸路徑，增益值是經過單純的測試比較出來的數據。因此我們要把這件事區分在只是單純的比較，而且只能歸納能看得到，能理解到傳輸路徑測量後的天線。
而實際兩地友台傳輸路徑是多麼複雜，電波輻射到那裡?路徑有幾百個?誰會知道?我也不知道啊。
我先排除A:雙方傳播路徑都是無阻擋:這個選項，我認為這模式是B
我的解釋是:使用定向天線傳輸路徑是直的，電波只有一個輻射方向，就像手電筒光線是直射，就算你方位對準後也只是電波打到你看不到的阻擋物，如同迷宮的比喻。可是如果是無方向性天線(500木瓜)電波輻射方向會自己亂竄到某一條能傳輸的路徑，這樣自然比定向效果好。
另一個爭議點是通常500木瓜長度高約5米，而定向天線高度通常只有1~2米，架設雖然是同點位但高度不同情況下，似乎木瓜比定向有利，高度多那2~3米可能效果就不同。

以上文章個人敘述論點，不一定我說的就是對的，有相關疑問歡迎提出大家探討交流。也感謝大家花了幾分鐘賞文~~謝謝

Amigo9453

## 感 謝 分 享 ##                        

感 謝 OM 發 表 對 訊 號 的 見 解 ............................................................................

coward

長知識了感謝分享!!

neonchang

謝謝OM的研究與經驗分享，RSGB(英國無線電學會)一篇對於VHF Propagation的研究，其說明地球大氣對流層(冷暖空氣交界、雨水、Tropospheric ducting等)對於VHF電波傳播的影響甚多，也呼應了OM的B點見解，也請參考下列網址。

https://www.dxinfocentre.com/propagation/tr-modes.htm

台北沒屋頂

VHF越低頻越有天波的性質,經驗中夏季有較好的長距離非直線波的傳播
接收點在台北盆地南邊,平日會監聽松山及桃園機場的ATIS,松山的訊號雖很強但早晚會有強弱差變化差異
桃園的訊號很微弱且會有規律消失幾個小時的現象,收到的桃園訊號,應是走天空反射下來的

GP 比 Yagi 在接收上有電波multipath 的優勢但雜訊大

揮哥(火鍋)

感謝發表對訊號的見解!

chih0714

感謝分享!