自驾时到底用手台好还是车台好?
这是一个在业余无线电圈子和越野车圈子经常被讨论的问题,普遍的理解是车台比手台信号好,但是手台比车台方便。但还有一种使用方式是给手台接上天线,那到底这几种方式信号强度差多少呢?
没看到有人详细讨论过,这里我根据一些参考资料做一下理论探讨。
信号频率在讨论信号衰减时,是一个关键信息。虽然国内大部分对讲机提供了 136MHz ~ 174MHz 的 VHF 段和 400MHz ~ 480MHz 的 UHF 段,但实际上除了在水面上,大部分人日常使用的大概率是 UHF 段。
为了防杠,假设大家都是合规发射,例如使用 409~410 MHz 的公众对讲频道 。
汽车入口损耗
金属外壳的汽车,相当于一个法拉第笼。那 UHF 无线电信号穿透汽车时,会衰减多少呢?我找到了一个国际电信联盟的文档作为参考。
国际电联无线电通信部门 2015 年 2 月的 ITU-R BT.1368-12 建议书,《VHF/UHF频段内地面数字电视业务的规划准则(包括保护比)》文档[1, 2],附件 5 第 2.3 节(第 96 页 )中给出:
对于在汽车内以手持装置进行接收,应当考虑汽车车体引入的损耗。根据蜂窝无线电试验,UHF频段、IV/V波段内典型的汽车入口损耗为6 dB。
3 dB 损耗相当于信号衰减 50%,6 dB 损耗相当于信号衰减 75%,可以看到信号衰减相当之大了。但是车载无线电台就没有信号衰减吗?
馈线损耗
目前大部分车台使用国标 50-3(接近美标 RG58) 同轴电缆作为馈线,对于这种同轴电缆的电气特性,有以下资料:
- 根据《GB/T 14864-2013 实心聚乙烯绝缘柔软射频电缆》国家标准 [3],50-3 同轴电缆在 20 度室温 400MHz 频率下的衰减常数是 0.558 dB/m。
- 根据 w4rp 网站[4],RG-58 同轴电缆在 450MHz 频率下的衰减常数是 34.8 dB/100m。
- 根据 B 站 Up 主“成都M哥”实测 [5],5 米长 50-3 同轴电缆(含接头)在 430MHz 频率下的衰减是 41.94%,相当于 0.472dB/m。
针对馈线的 UHF 接头(通常称 M-公头/M-母头,美标 PL-259/SO-239),也有一些讨论,有人实测 [6] UHF 公母接头在 433MHz 下的损耗仅为 0.11dB。
假设车台使用的 50-3 同轴电缆符合国标,假设车台使用了 5 米馈线,加上两对 M 接头,馈线的理论损耗是 3.01 dB,相当于信号衰减 50%。这个衰减率与“成都M哥”实测 41.9% 数据差不太多;如果车台使用了 10 米馈线,那理论损耗就可能达到 5.8dB。
是不是很惊讶,馈线的损耗居然比汽车入口损耗差不了多少?别着急,故事还没有结束。
人体损耗
由于人体对天线的传播也有影响,信号会被人体吸收或者发生方向畸变,所以手持无线电台发射时,信号也是有衰减的。根据通用电气 1972 年的 Systems Application Manual “Two-way personal radio system design.”[7],450MHz ~ 470MHz 下,人体手持无线电台的衰减是:
- 手持,天线垂直时,衰减 17dB
- 手持,天线倾斜时,衰减 18dB
- 挂在髋部,衰减 17dB
也就是,人体手持时信号衰减 98%。正好这文章里也测量了在车里手持无线电台的衰减:
- 挂在驾驶员的髋部,衰减 25dB (25 - 17 =8 dB,约等于上面的汽车入口损耗)
- 手持,天线垂直时,衰减 16dB
- 使用放在车顶的单位增益天线,用 15 英尺(4.57米) RG58 馈线,衰减 4dB
结论
通过参考资料,我们可以得出结论:
手持无线电台最大的信号衰减来自于人体,对 UHF 段的信号衰减可达 98%;汽车对 UHF 段的信号衰减可达 75%;馈线带来的损耗和馈线长度有关,可能到 50% 以上。
如果车台使用 3~5 米馈线,在符合国标的情况下,信号衰减大约是 2~3 dB(37%~50%);如果手台使用馈线,信号衰减大约 4dB(60%),与车台大致相同;如果直接使用手台,信号衰减 17~25 dB(98%~99.6%),远大于使用天线。
所以,如果希望信号质量好,应该尽量使用车台或者手台+车外天线进行无线电发射。
[1] https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.1368-12-201502-S!!PDF-C.pdf
[2] https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.1368-12-201502-S!!PDF-E.pdf
[3] http://www.xianlan18.com/uploadfile/2016/0520/20160520040157273.pdf
[4] https://www.w4rp.com/ref/coax.html
[5] https://www.bilibili.com/video/BV1eJ4m1u7FC
[6] https://www.iz2uuf.net/wp/index.php/2016/01/15/pl-259-vs-n-round-2-hard-testing
[7] https://www.softwright.com/faq/engineering/Building%20and%20Body%20Loss%20Values.html