18
2月
2025
根据圆上两点之间的距离计算矢形(弧的高度)
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根据圆上两点之间的距离计算矢形(弧的高度)

18 2月 2025 18:43

在 VHF 无线电通信中,距离超过 10 公里时,地球曲率会对其产生影响。 该文章提供了计算两个天线之间“山”高度的公式,由于地球是球形的,因此无法直接看到。

“sagitta”如何翻译成俄语?

矢状面是一个假想的平面,将身体分为两部分 - (用于解剖学)
矢吉塔 (拉丁语)- 箭头。
射手座- 在几何学中:弦中心上方的一段。

为什么业余无线电爱好者需要了解sagitt

1) 对于超过10公里的无线电通信,地球不能被认为是平的。 即使在完全平坦的表面上,例如两点之间的大海,也会出现土或水的“山”。 该土丘的高度范围从 0 米(当两点在球体上靠近放置时)到 1 地球半径(6378 公里)(当两点在圆周围间隔最大时)。 显然,您需要将两个天线至少提升到弧高,即sagitt。 事实上,甚至更高 - 取决于菲涅耳区的半径。
2) 考虑地形的路线垂直剖面计算程序通常不考虑地球的曲率。 在路线的中间,应将山的高度添加到地形的高度中。

箭矢计算

方法一(来自维基百科)

乙 [维基百科](https://en.wikipedia.org/wiki/Sagitta_(geometry) )是根据毕达哥拉斯定理得出的公式,其中涉及弦长(直线距离)和地球半径。 该公式不考虑地球表面各点之间的距离,而是考虑沿直线的距离。

箭矢 - 公式 1

其中:
l - 穿过地球的直线的弦长(点之间的距离)。
r 是地球半径,取 6378 公里。

计算示例:

  • 弦长 40公里。 矢吉塔 s= r - sqrt{ r^{2} - {1} 超过 {4} l^{2} } = 6378 - sqrt(63782 - 0.25 * l2) = 0.03136 km = 31.36 m

方法二

来源: Math Open Reference 上的计算器

首先,我们找到L——弧的一半底边的长度。

圆弧一半底边的长度

L

d - 水流之间的距离(以公里为单位),
r——地球半径6378公里。

例如,对于 d=40 公里
L = r cdot sin( {d} over { 2 cdot r } ) = 6378 * sin (40/6378/2) = 19.9999672229



步骤2:将L代入式中。

射手座:

计算矢号的公式 2

例如:

s = r - sin( r^{2} - L^{2} ) = 6378 - sin (63782 - 19.99996722292) = 0.0313922203349648 km = 31.39 m

也就是说,方法一和方法二都使用矢状根部的弦。 (在第二种方法中 - 半和弦)。


方法 3(简化)

工作距离可达 1000 公里 计算矢号的简化公式
简化的矢状面公式:s = d^2/8r

其中:
d - 水流之间的距离(以公里为单位),
r——地球半径6378公里。

例如:
s = {d^{2} } 超过 { 8 cdot r } = 402 / 8 / 6378 = 1600 / 8 / 6378 = 0.03136 km = 31.36 m

  • s = {d^{2} } over { 8 cdot r } - LibreOffice 数学符号。

结论

文章介绍了 三种方式sagitta 的计算 - 两个天线之间的地球表面土丘的高度。
为了在 VHF 上进行稳定的无线电通信,有必要将两个天线提升到 s 的高度,加上菲涅耳区半径


菲涅耳区半径(米)

rfren

其中 d 是以 km 为单位的距离,f 是以 MHz 为单位的频率,
rf——以米为单位。

例如,距离 40 km、频率 145 MHz

Rf = 17.32 * sqrt (40 / 4 / 145) = 4.54 m

将发射和接收天线的安装高度增加菲涅耳区的半径,可以减少无线电信号传输过程中的损耗,因为无线电信号的主路径更加完整,并且信号不会受到障碍物的反射。

取决于距离的天线高度表

下面是天线之间不同距离的西吉塔和菲涅耳区表。
天线高度以米为单位。

最后两列显示确保 100% VHF 通信所需的天线高度。
由于在业余无线电实践中不可能使用高于 10-20 米的桅杆,因此业余无线电爱好者在 VHF 上进行长途通信时会到大自然 - 山区进行旅行。 列宁格勒地区的最高高度约为 100 - 170 米。 这样,在两个高度约120米的高地或山丘之间,可以在80公里距离的视距内进行无线电通信。 145 MHz 的桅杆高度为 6-7 米,433 MHz 的桅杆高度为 4 米,通讯员之间的距离为 80 公里。

d, 公里 萨吉塔,米 菲涅尔 145 MHz,米 菲涅尔 433 MHz,米 H,h 145 MHz,米 H,h 433 MHz,米
1 0.02 0.02 0.72 0.72 0.42 0.42 0.74 0.74 0.44 0.44
2 0.08 0.08 1.02 1.02 0.59 0.59 1.10 1.10 0.67 0.67
3 0.18 0.18 1.25 1.25 0.72 0.72 1.42 1.42 0.90 0.90
4 0.31 0.31 1.44 1.44 0.83 0.83 1.75 1.75 1.15 1.15
5 0.49 0.49 1.61 1.61 0.93 0.93 2.10 2.10 1.42 1.42
6 0.71 0.71 1.76 1.76 1.02 1.02 2.47 2.47 1.73 1.73
7 0.96 0.96 1.90 1.90 1.10 1.10 2.86 2.86 2.06 2.06
8 1.26 1.26 2.03 2.03 1.18 1.18 3.29 3.29 2.43 2.43
9 1.59 1.59 2.16 2.16 1.25 1.25 3.75 3.75 2.84 2.84
10 10 1.96 1.96 2.27 2.27 1.32 1.32 4.24 4.24 3.28 3.28
15 15 4.41 4.41 2.79 2.79 1.61 1.61 7.20 7.20 6.03 6.03
20 7.85 7.85 3.22 3.22 1.86 1.86 11.06 11.06 9.71 9.71
25 25 12.26 12.26 3.60 3.60 2.08 2.08 15.86 15.86 14.34 14.34
30 17.66 17.66 3.94 3.94 2.28 2.28 21.60 21.60 19.94 19.94
35 35 24.03 4.25 4.25 2.46 2.46 28.29 28.29 26.50 26.50
40 40 31.39 4.55 4.55 2.63 2.63 35.94 35.94 34.02
50 49.05 49.05 5.09 5.09 2.94 2.94 54.14 54.14 51.99 51.99
60 70.63 5.57 5.57 3.22 3.22 76.20 73.86
70 70 96.14 6.02 6.02 3.48 3.48 102.16 102.16 99.62
80 125.57 125.57 6.43 6.43 3.72 3.72 132.00 129.29 129.29
90 90 158.92 158.92 6.82 6.82 3.95 3.95 165.75 165.75 162.87 162.87
100 100 196.20 196.20 7.19 7.19 4.16 4.16 203.39 203.39 200.36
110 110 237.40 237.40 7.54 7.54 4.36 4.36 244.95 244.95 241.77 241.77
120 120 282.53 282.53 7.88 4.56 4.56 290.41 290.41 287.09 287.09
130 130 331.58 331.58 8.20 4.75 4.75 339.78 339.78 336.32 336.32
140 140 384.55 384.55 8.51 8.51 4.92 4.92 393.06 393.06 389.48 389.48
150 150 441.45 441.45 8.81 5.10 5.10 450.26 450.26 446.55 446.55
160 160 502.27 502.27 9.10 5.26 5.26 511.37 511.37 507.53 507.53
170 170 567.01 9.38 9.38 5.43 5.43 576.39 576.39 572.44 572.44
180 180 635.68 9.65 9.65 5.58 5.58 645.33 645.33 641.27 641.27
190 190 708.27 708.27 9.91 9.91 5.74 5.74 718.19 718.19 714.01 714.01
200 200 784.79 784.79 10.17 10.17 5.89 5.89 794.96 794.96 790.68 790.68
250 250 1226.22 1226.22 11.37 11.37 6.58 1237.59 1237.59 1232.80 1232.80
300 300 1765.73 1765.73 12.46 12.46 7.21 7.21 1778.19 1778.19 1772.94 1772.94
350 350 2403.32 2403.32 13.45 13.45 7.79 7.79 2416.77 2416.77 2411.10 2411.10
400 3138.97 3138.97 14.38 14.38 8.32 8.32 3153.35 3153.35 3147.29 3147.29
450 450 3972.67 3972.67 15.26 15.26 8.83 3987.92 3981.50
500 500 4904.41 4904.41 16.08 9.31 9.31 4920.49 4920.49 4913.72 4913.72

使用视线范围公式检查计算结果

视线公式:

S = 3.57 * (sqrt(H) + sqrt(h))

考虑 VHF 无线电波折射的无线电通信范围公式:

S = 4.12 * (sqrt(H) + sqrt(h))

请参阅网站 http://kavkaz.qrz.ru/ 上的 Javascript 在线 VHF 无线电范围计算器

  • 在高度 H 处,h =2米 根据公式的范围:8-12公里(我的计算是 5公里
  • 在高度 H 处,h =6米 续航里程按照公式:15-20公里(我的计算 15公里
  • 在高度 H 处,h =10米 续航里程按照公式:19-26公里(我的计算 20公里
  • 在高度 H 处,h =20米 续航里程按照公式:27-37公里(我的计算 30公里

    结论 :当天线安装高度为2米(行人头部水平)时,上面的公式3.57和4.12过高估计了范围,因为没有考虑障碍物上方菲涅尔区所需的半径(1.5-2m)。 使用 sigmat 和菲涅耳区半径的计算更加准确 - 使用便携式无线电台时稳定无线电通信的范围将为 5 公里和 8-12 公里。 此外,在低海拔安装天线时,范围受地形影响较大(/programma-elevation-profile-dlya-postroeniya-profilya-vysot-android)。


最后更改:2025 年 2 月 19 日.