國(guó)家無線電監(jiān)測(cè)中心哈爾濱監(jiān)測(cè)站 羅士偉

短波天線常見問題分析

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隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在短波天線通信方式上也發(fā)生了巨大的改變。其中在陣元間隔距離進(jìn)行簡(jiǎn)化分析，選取適當(dāng)?shù)木嚯x作為短波天線的放置位置。此外在阻抗值選定范圍上，盡量保證饋線和無線電發(fā)射機(jī)的阻抗值一致，這樣才能減少原有功率的損耗。筆者在此進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以便于提供可參考性的依據(jù)。

短波天線；阻抗值；功率損耗

引言

在原有模式中短波天線在傳輸效應(yīng)模式上具有一定的限制因素，其中包括：選取距離的限制因素，極限距離與傳輸頻段成反比關(guān)系，當(dāng)頻段無限增大時(shí)，便會(huì)造成極限距離的縮短。此外在抗阻因素上也沒有進(jìn)行詳細(xì)的劃分，造成大氣層產(chǎn)生的無線電流與天線產(chǎn)生的電流產(chǎn)生共軛效應(yīng)。而現(xiàn)代模式中的傳輸模式具有新型轉(zhuǎn)化階段，解決了短波天線的常見問題。

1.短波傳輸損耗方式

1.1 地波傳輸損耗

短波的傳輸方式有多種，其中包括：地波傳輸和天波傳輸，地波傳輸損耗功率較小，短波在遇到障礙物時(shí)，會(huì)將輻射源傳輸至導(dǎo)電地質(zhì)內(nèi)，減少傳輸途中的能量損耗。其中在海水中傳輸損耗的能量較小，主要是因?yàn)楹Ｋ羞€有的雜質(zhì)較少，并且短波沿經(jīng)的路線會(huì)發(fā)生漫反射，這樣便會(huì)將原有路線中的短波能量集中至一個(gè)層面上。

圖1 天波傳輸路徑模型

但在地面介質(zhì)傳輸?shù)膿p耗便會(huì)較大，主要是因?yàn)榈孛娴貏?shì)的起伏，造成在沿經(jīng)線路上會(huì)發(fā)生無線短波的散射，至此短波之間形成疊加和衰減，衰減區(qū)便會(huì)使兩側(cè)的短波信號(hào)減弱，造成無線短波傳輸線路的中斷。此外地球曲率對(duì)短波的傳輸損耗也具有一定的影響，在判定短波傳輸損耗上要根據(jù)短波信號(hào)的類型以及傳輸功率來劃分，并且也要根據(jù)輻射源與接收機(jī)之間的傳輸路徑來分析短波傳輸損耗的多少。在公式：

do表示在傳輸路程中的極限距離，f表示在短波信號(hào)輻射頻率。當(dāng)f=20MHz時(shí)，可得出短波的理想傳輸路程為74km。但由于外部介質(zhì)密度的差異性，最終的傳輸距離在20公里左右，假設(shè)短波在傳輸過程中遇到較大的障礙物，則會(huì)使得傳輸?shù)木嚯x繼續(xù)縮短。

1.2 天波傳輸損耗

天波傳輸損耗可分為四種模式，分別為：電離層短波傳輸損耗、短波反射損耗、空間能量擴(kuò)散損耗以及附加損耗，可用的表達(dá)式為：N=N1+N2+N3+N4，在空間能量擴(kuò)散損耗中主要受信號(hào)源的工作頻段、短波的傳輸距離、地球半徑以及射線的輻射角。在地球半徑確定情況下，信號(hào)源的工作頻段在10MHz時(shí)，射線的輻射角越大，使之達(dá)到電離層的距離縮短；射線的輻射角越小，使之達(dá)到電離層的距離便會(huì)延長(zhǎng)；具體傳播模式如圖1所示，在電子負(fù)荷濃度較大的區(qū)域，輻射角度便會(huì)隨著信號(hào)源工作頻段的改變而改變，表達(dá)式中N1=20kdB，N2=13kdB，N3=22kdB，N2=18kdB,最終的傳輸損耗N=73kdB。

2.短波天線常見問題及解決措施

2.1 短波天線陣元的選取

在短波天線傳輸途徑中，設(shè)計(jì)天線的陣元過短或者過長(zhǎng)都會(huì)造成一定因素的影響。假設(shè)在設(shè)計(jì)天線短波陣元間距為高頻段的半波長(zhǎng)時(shí)，便能使得在傳輸過程中找到一定的方向性。但對(duì)于該頻段的內(nèi)的短波便會(huì)造成波長(zhǎng)的差異性，減少原有波長(zhǎng)的傳輸距離，此外在天線耦合方式上造成一定限度的耦合效應(yīng)，使得短波在該頻段失去對(duì)前方物質(zhì)的掃描能力和判斷能力。假設(shè)短波天線陣元的間距為低頻段的半波長(zhǎng)時(shí)，便會(huì)使得在低頻段傳輸過程中會(huì)有較好的傳輸效果，但對(duì)于短波在高頻段的傳輸路徑中，便會(huì)加大波長(zhǎng)的傳輸距離，使得傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)增加至原有的三倍。所以在選取短波天線陣元間距時(shí)，要根據(jù)天線的輻射角度和頻段的選定范圍來選取，這樣便能在有限的傳輸路徑中減少天線的傳輸功率。

2.2 短波天線外圍因素的影響

短波天線外圍因素的影響包括：天線的放置方式和架設(shè)施工的盲目性，其中在天線的放置過程中要根據(jù)地面的磁感線的強(qiáng)度來方式短波天線。主要是因?yàn)榭臻g磁感線由N極指向S極過程中，會(huì)引發(fā)感應(yīng)電流。便會(huì)與短波天線產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互疊加，造成磁感線的強(qiáng)度變大，使天線在傳輸路徑中的阻抗以及方向發(fā)生變化，嚴(yán)重影響了短波天線信號(hào)的傳輸。在阻抗傳輸效應(yīng)上也具有一定的影響因素，其中主要受饋線與無線電發(fā)射信機(jī)影響，當(dāng)饋線與無線電發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的阻抗一致時(shí)，便會(huì)獲得較大的傳輸功率，這樣能夠在有效時(shí)間內(nèi)保證傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的有效性。假設(shè)饋線產(chǎn)生的阻抗值為2000Ω，無線電發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的阻抗值也為2000Ω時(shí)，在短波天線電壓一定的情況下，根據(jù)公式：

可得，傳輸?shù)墓β士傻玫阶畲笾?。在外界干擾因素中周圍帶有磁場(chǎng)的障礙物對(duì)短波天線信號(hào)的監(jiān)測(cè)也具有一定的限制因素，其中短波天線在發(fā)射高功率信號(hào)時(shí)，遇到前方不明障礙物時(shí)，便會(huì)使傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)生反射效應(yīng)造成傳輸信號(hào)的中斷。所以盡量假設(shè)短波天線時(shí)減少周圍具有高層的建筑群體。

3.結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)短波天線常見問題的分析，使之在現(xiàn)有層面上有了重新的規(guī)劃，有效保證了短波天線傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的有效性。

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