【摘要】无人机的发展正处于一个快速阶段，其在军事领域的应用已经非常广泛，特别是在侦察、打击和通信中继等方面，且发展不仅限于单一用途，而是趋向于多功能集成，随着技术的进步和成本的降低，“无人机+”的应用模式将进一步扩展，包括更多非军事领域的应用。而这篇文章将无人机与超短波通信设备中继台结合，实现更高效、可靠的通信传输。
【关键词】无人机｜超短波｜中继通信
超短波是一种无线电波，波段在30 MHz～300 MHz，利用该波段传递信息的通信称为超短波通信，超短波通信不同于短波通信，其传输信号比较稳定，不容易受季节、昼夜变化的影响，能够用于通话、传递图像或数据等。超短波通信设备是公安、消防、武警部队等部门遂行任务中使用数量最多、最为频繁、跨越指挥层级最多的通信装备。常用的超短波通信设备分为手持台、车载台以及中继台。手持台也就是我们常说的对讲机，小巧便携，简单易用，但发射功率低，通信距离近，直通模式下手持台通信距离大约3km～5km；而车载台功率有所提高，通信距离加大，大约5km～10km，但便携性、易用性方面不及手持台；中继台通过增大发射功率来扩大信号覆盖范围，能达到约30 km～50 km，设备体积相对较大。
一、超短波通信的优点与缺点
超短波通信的主要优点如上面所讲到，信号传输稳定，超短波的传输质量较好，适合需要高可靠性的通信需求。此外设备投资较小，与短波通信设备相比，单个超短波设备成本更低，更易于大规模部署。超短波通信还具有一定的绕射能力，可以在地形复杂或建筑物密集的地区进行通信，减少了对中继站的依赖。因为超短波的频率较高，频带较宽，所以通信容量大，更适合多路通信，提高了通信效率。
对于超短波通信，其缺点主要是传播距离较近，不适合远距离通信需求。此外在数据传输速率方面，超短波不如其他现代通信方式，限制了其在某些高速数据传输场景中的应用。增加传播距离的方式一般是设置中继转发站，由此也就增加了通信的复杂性和成本。
综上所述，超短波通信在提供稳定可靠的通信服务方面具有明显优势，但同时也存在传播距离短、传输速率低等限制，适用于近距离、成本敏感的通信需求。
二、影响超短波通信距离与效果的主要因素
超短波电台通信的距离和效果受到多个因素的影响。以下是主要因素的详细分析：
从发射机功率及调制制度来看，发射机功率越大，通信距离越远；调制制度（如调幅和调频）也会影响通信距离和质量。调频制抗干扰性能更好，通信质量较高。
接收机灵敏度也会影响通信效果，接收机的灵敏度越高，对微弱信号的接收能力越强，通信距离越远。
元器件的损耗和天线的增益也会影响信号的传输效率，损耗越大，通信距离越短；天线的增益越大，通信距离越远。
天线的架设在超短波通信中也是关键的一环，天线受到遮挡会影响信号的传播，遮挡物越多，通信距离越短；天线架设高度越高，通信距离越远。通常，视距传播中，超短波信号通过直射波传播，要求尽量高架天线，因为地球曲率半径和地面突起物（如山地、楼房）会影响电波的传播路径，进而影响通信距离。
还有大气折射率的变化也会影响电波的传播轨迹，进而影响通信距离。气候和季节变化会影响大气折射率，从而影响通信效果。
这些因素共同作用，决定了超短波电台通信的距离和效果。在实际应用中，通过调整这些因素，可以优化通信效果。
三、中继台能够有效改善超短波通信距离与效果
无论是对讲机手持台还是车载台，受到通信现场环境的限制，通话距离都是有边界的。上面讲到一般手台通信的边界在3-5公里左右，车载台边界5-10公里左右，但在实际使用中一般难以达到，尤其是在市区，建筑物密集的路段，想要突破边界延长通信范围就需要找一个中间节点架设中继台。中继台主要的功能就是信号的中转覆盖，也叫转信台，如图1所示。中继台一般架设在要覆盖范围的中间区域的制高点。中继台也有多种制式和频率，在选择时要考虑与对讲机手持台、车载台的技术标准制式、频率一致。
图1：中继台示意图
中继台有模拟中继台和数字中继台，目前主流的应用已经都是数字中继台了，数字中继台同一台设备可以提供多个信道，供多个对讲机群组使用。支持数字对讲机的单呼、组呼、群呼的应用。根据部署位置也有固定中继台和背负式中继台，固定中继台可以部署在固定机房，通过天线馈线连接天线。可以实现大规模的覆盖。背负式中继台主要应用在一些应急和临时应用，比如在应急救援的情况下，需要临时为现场人员对讲机提供中继信号覆盖能力，解决现场应急无线对讲机通话距离延伸的问题。
中继台包括收发信机、电源、配电盘、天线等。收发信机负责信号的发送和接收，电源模块用于为设备提供稳定的电源，配电盘用于分配电源和监控设备状态，另外设备通常配备高增益玻璃钢天线，用于接收和发送信号。
中继台的工作原理主要包括信号接收、转换、译码、控制接线系统等步骤。中继台通过接收无线电信号，这些信号通常来自其他通信设备或基站，然后中继台内部单元模块将接收到的信号进行转换和译码，这个过程包括将模拟信号转换为数字信号，以及进行信号解码，以便进一步处理。
译码后，中继台会发出指令，这些指令控制接线系统将用户双方线路连通。最后通过预设的电路（如6×6×2交叉接线器）实现不同信道之间的信号传递和话音通信的自动接续，这种交叉接线器可以高效地在多个线路之间分配信号，确保通信的顺畅进行。通过上述步骤，中继台实现了无线电信号的接收、转换、译码和自动接续等功能，确保了通信的高效和稳定。
四、基于“无人机+”模式对超短波通信设备转信台的设计
对讲机中继台的覆盖范围远大于普通手持对讲机，可以达到整个市区甚至更大范围。中继台的安装位置、天线高度、功率和频段选择都会影响其覆盖范围。在实际应用中，中继台常用于长途通讯和应急通讯中。
安装位置包括高度和场地选择。中继台通常安装在高楼顶或高山山顶上，以增大信号覆盖范围，一般安装固定台站，定期巡检维护。场地的选择也是同样关键，注意避开在电波传播方向上高大树木、建筑物的阻挡，选择尽量开阔的地带安装。
“无人机+中继台”的模式能够很好解决中继台登高开设困难、不能灵活选择场地的问题，其思路就是根据无人机的运载重量选择合适的机动通信中继台站进行托举，达到在一定高度内灵活开设中继台的目的，如图2所示。需要保证电源有一定续航能力对无人机和中继台站分别进行供电，该模式适用于不同运用场景、不同地形中的临时性或应急通信。
图2：无人机＋中继示意图
为了使中继台开设更加灵活，以托举为思路设计成集无人机与中继台为一体的中继飞行器应用场景更为广泛。
五、结语
无人机在超短波中继通信中的应用主要就是通过无人机搭载超短波中继设备作为空中节点，从而达到扩展地面通信覆盖范围的目的，运用这种技术能够在复杂或偏远的环境中建立临时的通信网络，实现多跳传输，网络写作，更好地实现超短波通信效度。
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