天線技術(shù)交流

目錄基礎(chǔ)概念短波天線分類幾種常見短波通信天線短波天線選型短波天線在使用中的常見問題基本概念天線：一種變換器，接收天線實(shí)現(xiàn)空中無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟茏R(shí)別電信號(hào)發(fā)射天線實(shí)現(xiàn)電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭罩袩o(wú)線電信號(hào)（電磁波）互易定理：一般天線都具有可逆性，即同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線。同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。這就是天線的互易定理基本概念工作頻帶：天線指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求的頻率范圍,例如短波工作頻段3-30MHz通信頻率：在工作頻段中選取合適（最佳）的頻點(diǎn)（1個(gè)或多個(gè)）作為通信頻率.

日頻、夜頻、夏頻、冬頻；主頻、備頻；收頻、發(fā)頻回波損耗：反射功率/入射功率（取對(duì)數(shù)，值為負(fù)，越小越好，一般-14dB以下，對(duì)以駐波系數(shù)1.5）輸入阻抗：天線輸入端信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比,稱為天線的輸入阻抗。一般饋線選擇50歐姆同軸電纜。駐波系數(shù)VSWR=(1+Г)/(1-Г)，其中Г為反射系數(shù)。表示了天線與饋線或發(fā)射接收機(jī)機(jī)的匹配程度。1為理想值，越小越好，1.5：1一般認(rèn)為能耗較為關(guān)鍵的低能應(yīng)用上被視為臨界值?；靖拍钐炀€增益：在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)天線把輸入功率集中輻射的程度。是用來(lái)衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信號(hào)的能力，它是選擇天線最重要的參數(shù)之一。對(duì)于發(fā)射系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。對(duì)于接收系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，增益越高，接收微弱信號(hào)的能力就越大天線效率：天線輸入功率一部分轉(zhuǎn)化為輻射功率，另一部分即為損耗功率，二者比值即為天線效率它由天線的材料決定，包括裝配工藝水平，通常銅質(zhì)天線要比鋁質(zhì)和鐵質(zhì)天線效率高，鍍金的材料效果會(huì)更好。也和網(wǎng)絡(luò)損耗有關(guān)，以及在天線支架、周圍物體和大地中的電磁感應(yīng)所引起的損耗等有關(guān)功率容量：功率容量是指器件由電阻和介質(zhì)損耗所消耗產(chǎn)生的熱能所導(dǎo)致器件的老化、變形以及電壓飛狐現(xiàn)象不被出現(xiàn)所允許的最大允許功率負(fù)荷

。天線能承受的最大功率負(fù)載方向圖：是指在離天線一定距離處，輻射場(chǎng)的相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)（歸一化模值）隨方向變化的圖形，通常采用通過天線最大輻射方向上的兩個(gè)相互垂直的平面方向圖來(lái)表示。波瓣基本概念主瓣：最大輻射方向上的波瓣副瓣：除主瓣以外的波瓣后瓣：位于主瓣后方的副瓣半功率波瓣寬度（3dB波瓣寬度）：包含主瓣平面內(nèi)，輻射功率為最大輻射功率1半的兩個(gè)方向的間的夾角。前后比：主瓣最大值和后瓣最大值的比值。參數(shù)的說(shuō)明天線有很多參數(shù)，之間相互影響，相互聯(lián)系的，例如發(fā)射系數(shù)小，則駐波比小不能單一的從某一參數(shù)說(shuō)明天線的好壞。例如駐波系數(shù)小，只能說(shuō)明天線匹配好，但天線是否能輻射或接收電磁波還要看，此頻率上天線是否在“諧振”。50歐姆的電阻完全無(wú)發(fā)射，駐波系數(shù)為1參數(shù)有時(shí)相互矛盾，甚至是“此消彼漲”的一個(gè)關(guān)系：例如方向性強(qiáng)與高增益互易定理應(yīng)在符合功率容量、接收噪聲系數(shù)等的前提下使用。判斷天線，要綜合的看各種參數(shù)是否在工作頻率上符合指標(biāo)要求。天線分類天線分類按方向性分類按能量來(lái)源分類全向天線定向天線按工作頻段分類短波頻段超短波頻段衛(wèi)星/微波頻段有源天線無(wú)源天線按信號(hào)極化分類線極化天線水平/垂直（橢）圓極化天線左旋/右旋短波測(cè)向天線----固定站測(cè)向籠形天線-弱定向?qū)掝l帶近距離每一臂是6-8根3mm的硬銅線（銅包鋼線）排列成一個(gè)圓筒，兩端用籠圈固定后逐漸縮小，最后將導(dǎo)線扎結(jié)一起。工作頻帶較寬，適用于近距離通信角形天線—寬波段弱定向近距離屬于對(duì)稱天線的一類，但它的兩臂不排列在一條直線上，而成90°或120°角，故稱角形天線角籠形天線為得到寬頻段特性，角形天線的雙臂也可采用籠形結(jié)構(gòu)，常用于近距離廣播業(yè)務(wù)或備用天線倒V天線具有寬頻帶發(fā)射、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、架設(shè)方便、重量輕、近距離、全向等特點(diǎn)

同相水平天線是由若干個(gè)同相饋電的水平對(duì)稱振子組成的邊射式平面天線陣，具有強(qiáng)方向性、低駐波、高增益等優(yōu)點(diǎn)。通常用n1/n來(lái)表示同相水平天線形式，其中n1表示同一層內(nèi)振子的個(gè)數(shù)，n表示層數(shù)。常用的有2/2，4/2，4/4，8/4等規(guī)挌，單元數(shù)越多，增益越高。同相水平天線為定向天線，可以雙向輻射，也可以在振子后面加反射網(wǎng)單向輻射，根據(jù)仰角要求設(shè)計(jì)天線掛高。水平對(duì)稱振子天線近距離定向容易架設(shè)，由3-4mm的銅線或銅包鋼線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但增益和方向系數(shù)較差，只能做近距離通信斜（拉）天線一般指單根多股銅線，以20米為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易架設(shè)三線式天線水平拉方式架設(shè)主要向?qū)掃叿较蜉椛洌糜邳c(diǎn)對(duì)點(diǎn)定向或點(diǎn)對(duì)扇面的通信三線式天線倒V式同時(shí)兼顧近、中、遠(yuǎn)各種距離全向通信，因此能夠勝任通信網(wǎng)的中心站天線三線式天線優(yōu)勢(shì)兩極由三條平行振子組成，工作頻段2～30MHz，不用天調(diào)。與普通雙極寬帶天線相比，三線天線具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：

1、三線天線有3～5dbi的相對(duì)增益，而且在全頻段基本上保持2:1以下的優(yōu)異駐波比，而普通寬帶天線在很多頻率上的駐波比超過2.5:1，因此三線天線的幅射效率明顯高于普通寬帶雙極天線。

2、普通雙極天線重心偏斜，隨風(fēng)擺動(dòng)，狀態(tài)不穩(wěn)定，影響通信效果且容易損壞。而三線天線的形態(tài)和結(jié)構(gòu)非常合理，架設(shè)后三條振子始終保持水平，性能穩(wěn)定，且抗風(fēng)能力強(qiáng)，不易損壞。

3、普通寬帶天線只能平拉架設(shè)，而三線天線有平拉和倒‘V’兩種架設(shè)方式，具有多種用途。

4、三線天線在近距離（覆蓋盲區(qū)）的通信效果遠(yuǎn)比普通雙極天線和籠型天線為佳，中遠(yuǎn)距離通信效果也相當(dāng)好。

三線式短波天線架設(shè)平拉架設(shè)

平拉架設(shè)主要用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定向通信，或點(diǎn)對(duì)扇面的通信。三線天線平拉架設(shè)方法與普通寬帶天線相同，都是在天線的兩端架設(shè)高桿，將天線在兩桿之間拉直。但是三線天線平拉架設(shè)的方向圖與普通寬帶天線不同。在較低頻率下，普通寬帶天線的方向圖是雙球形，方向性強(qiáng)，在天線的窄邊方向沒有幅射；而三線天線的方向圖是橢圓形，不僅在寬邊方向幅射很強(qiáng)，在窄邊方向也有一定幅射。因此三線天線在平拉狀態(tài)下能夠兼顧窄邊方向的通信，適應(yīng)性比普通寬帶天線要強(qiáng)得多。

倒V架設(shè)

倒V架設(shè)方式是三線天線獨(dú)有的特點(diǎn)。這種架設(shè)方式產(chǎn)生360°全向幅射，在較低頻率下還能夠產(chǎn)生高仰角幅射，能夠勝任通信網(wǎng)的中心站天線。特別是對(duì)于移動(dòng)通信，三線天線的優(yōu)勢(shì)更為明顯。它符合移動(dòng)通信中心站的各種要素：全向；兼顧近、中、遠(yuǎn)各種距離；與各種類型各種極化方式的車載、船載、固定臺(tái)的天線都能良好兼容。

鞭狀天線–用于移動(dòng)通信是一種垂直桿狀天線，其長(zhǎng)度一般為1/4或1/8波長(zhǎng)，在水平面內(nèi)無(wú)方向性，垂直面內(nèi)低仰角輻射，適合于地波近距離通信和天波遠(yuǎn)距離通信環(huán)形天線是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的天線，形狀可以做成矩形、三角形或圓形等，根據(jù)天線直徑與波長(zhǎng)的比例，又分為小環(huán)和大環(huán)。在短波移動(dòng)通信中，只使用小環(huán)天線單線行波天線單線行波天線由主振子、輔助振子、寬帶匹配器等組成，具有快速架設(shè)、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。不用天調(diào)、節(jié)省攜帶臺(tái)電池，全頻段保持低駐波比，輻射效率高，最遠(yuǎn)可通1500公里以上。斜拉架設(shè)可實(shí)現(xiàn)高、中仰角全向通信，平拉架設(shè)可實(shí)現(xiàn)中、低仰角定向通信。業(yè)務(wù)應(yīng)用固定通信業(yè)務(wù)水平對(duì)稱振子天線、籠形天線、三線式天線、對(duì)數(shù)周期天線、多模多饋天線移動(dòng)通信業(yè)務(wù)車載鞭狀天線、小型環(huán)天線短波廣播業(yè)務(wù)同相水平天線、角形天線、垂直籠形天線陣應(yīng)急通信業(yè)務(wù)單線行波天線、鞭狀天線常用短波天線性能短波天線選型固定站之間通信固定站和移動(dòng)車通信近距離通信遠(yuǎn)距離通信占地面積、地理環(huán)境成本（包括維護(hù)成本）短波天線在使用中的常見問題防干擾天線架設(shè)場(chǎng)地前需要測(cè)試當(dāng)?shù)仉姶怒h(huán)境，選擇電磁環(huán)境較好的場(chǎng)地，尤其是要注意工作頻點(diǎn)上是否有其他電磁干擾。天線場(chǎng)地

天線場(chǎng)地應(yīng)選擇在電臺(tái)附近的空曠地，不要接近建筑物、高土坎或架空電線，更忌諱高大建筑物和高壓輸出電線，如果架設(shè)在山上或山附近，要考慮高山對(duì)電磁波的吸收，另外樹木對(duì)電磁波吸收也是較強(qiáng)的，因此也要避開樹木架設(shè)，如果有些地方條件限制不得不接近樹木，就要考慮使用雙極、籠形天線主臂遠(yuǎn)離樹木。要避開架設(shè)天線力求做到在保護(hù)距離內(nèi)無(wú)阻擋。例如某單位三線式天線架設(shè)在辦公樓頂，四周被高樓包圍，造成無(wú)法通信，更換開闊的天線架設(shè)地點(diǎn)以后，問題得以解決避免發(fā)射天線距離過近天線距離較近會(huì)引起互調(diào)干擾。例如某大型短波廣播電臺(tái)，在試運(yùn)行期間發(fā)生過由于2付天線距離不夠，發(fā)射頻率又相近，一部發(fā)射機(jī)的功率通過天線耦合到另一發(fā)射機(jī)內(nèi)，引起發(fā)射機(jī)互調(diào)，互調(diào)產(chǎn)物影響到航空導(dǎo)航頻率。這種情況下調(diào)整天線間距或加裝單向器，就能有效排除干擾。天饋線饋線盡量選用質(zhì)量較好的產(chǎn)品，降低電磁干擾，提高收發(fā)信號(hào)質(zhì)量，同時(shí)饋線要有一定的機(jī)械強(qiáng)度，避免損壞。天饋線在安裝過程中，由于施工人員疏忽，造成饋線接頭污垢、進(jìn)水，或者饋線尾巴線綁扎不牢，久經(jīng)風(fēng)吹雨打造成密封處斷裂等情況，引起駐波比上升，甚至于損壞發(fā)射設(shè)備。例如某單位大型對(duì)數(shù)周期天線在冬季施工，當(dāng)年使用無(wú)故障，第二年春天卻不能使用。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)是冬季施工時(shí)，有冰雪進(jìn)入集合線中，春天融化后造成饋線進(jìn)水，致使天線故障。防雷與接地天線應(yīng)做防雷措施，天線置于直擊雷防護(hù)區(qū)域，同時(shí)饋線加SPD防雷管，天線鐵搭及饋線金屬外殼部分必須做好接地處理，接地網(wǎng)良好。每年雷雨來(lái)臨季節(jié)做好維護(hù)檢查，雷電天氣盡量不使用，防止雷電引入損壞接收機(jī)或有源天線。接地可使用銅板、銅棒深埋入地下，如果有凍土，需在凍土以下，如果大地接地電阻較高，需要做降阻處理。接地電阻不應(yīng)大于4歐姆饋線不應(yīng)與鐵塔連接，可做絕緣處理。架設(shè)高度及方向架設(shè)高度一般會(huì)影響發(fā)射和接收天線的仰角，應(yīng)根據(jù)不同天線類型和通信站之間的距離及電離層高度等參數(shù)計(jì)算天線架設(shè)的高度。對(duì)于有方向性通信的天線，有時(shí)需要1對(duì)1或1對(duì)多要求的，把握的原則是盡量將天線主瓣對(duì)準(zhǔn)主站?？紤]天氣的影響大風(fēng)、暴雨、嚴(yán)寒、酷暑等天氣需要天線及饋線不能拉的太緊，同時(shí)一定的張力，防止天線及饋線損壞。正確選擇工作頻率原則（1）接近日出時(shí)，若夜頻通信效果不好，可改用較高的頻率；（2）接近日落時(shí)，若日頻通信效果不好，可改用較低的頻率；（3）在日落時(shí)，信號(hào)先逐漸增強(qiáng)，而后突然中斷，可改用較低頻率；（4）工作中如信號(hào)逐漸衰弱，以致消失，可提高工作頻率；（5）遇到磁暴時(shí)，可選用比平常低一些的頻率。電源對(duì)通信質(zhì)量的影響很多人認(rèn)為只要穩(wěn)壓電源的輸出電壓和電流的數(shù)值符合要求就可以用，這種認(rèn)識(shí)不夠全面。其實(shí)有些干擾可能來(lái)自電源，有些話音失真也可能是電源動(dòng)態(tài)范圍不足所致。數(shù)據(jù)傳輸對(duì)電源的要求更嚴(yán)格，如果電源的電磁屏蔽特性不好，輸出紋波大，將直接導(dǎo)致數(shù)傳工作不正常。功率容量和設(shè)計(jì)余量也是考核穩(wěn)壓電源優(yōu)劣的重要依據(jù)，有些電源為了降低生產(chǎn)成本，加強(qiáng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)能力，把功率容量設(shè)計(jì)在臨界狀態(tài)，并盡量簡(jiǎn)化電路，選用低指標(biāo)元器件等等。這類電源的技術(shù)性能和可靠性肯定是做不高的。在選購(gòu)電源時(shí)，一定要挑選功率容量大、輸出電壓紋波小、電磁屏蔽特性好、電路設(shè)計(jì)余量大的靜化電源產(chǎn)品鞭狀天線可選擇兩種架設(shè)形態(tài)遠(yuǎn)距離通信時(shí)多用直立形態(tài)，這時(shí)可以利用地面以下部分的“鏡象天線”效應(yīng)，使天線鞭的電長(zhǎng)度比實(shí)際架高增加將近一倍。近距離通信時(shí)通常將天線鞭拉彎俯臥，利用車頂?shù)姆瓷渥饔迷黾痈哐鼋禽椛浞至浚纳泼^(qū)通信效果。天線、饋線、電臺(tái)三者之間的匹配只有電臺(tái)、