龐玉保

摘 要 近年來(lái)，通信技術(shù)在迅猛的發(fā)展，其中，短波通信作為一種經(jīng)典的應(yīng)急通信方式并沒(méi)有隨著技術(shù)的更新而被淘汰，反而得到了快速的發(fā)展和進(jìn)步。在短波通信中，天線(xiàn)的選擇對(duì)通信質(zhì)量具有很大的影響。文章在分析短波通信基本理論基礎(chǔ)上，研究了天線(xiàn)在短波通信中的應(yīng)用，針對(duì)天線(xiàn)對(duì)短波通信質(zhì)量的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞 通信技術(shù)；短波通信；通信質(zhì)量；天線(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào) TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）226-0103-02

1 短波通信技術(shù)概述

短波的基本新式有地波和天波兩種，主要形式是天波。顧名思義，地波是指沿著地表傳輸?shù)牟?，而天波是指從地面發(fā)出，經(jīng)過(guò)電離層折射后返回地面的波。因此，在地形比較復(fù)雜，地面建筑物比較多的地方，由于地波無(wú)法傳輸，更多地利用天波進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電通信，所以我們把天波稱(chēng)為短波的主要形式。

1.1 無(wú)線(xiàn)電波

無(wú)線(xiàn)電波是一種電磁波，根據(jù)電磁波的波長(zhǎng)，一般可以將其分為超短波、短波、中波、長(zhǎng)波和超長(zhǎng)波等幾種類(lèi)型，短波通信即利用短波來(lái)作為信息的載體進(jìn)行通信。無(wú)線(xiàn)電波在介質(zhì)中和介質(zhì)交界處傳播時(shí)會(huì)存在反射、折射以及散射等現(xiàn)象，對(duì)其傳播的方向路徑會(huì)產(chǎn)生一定的影響，并且由于介質(zhì)的吸收其場(chǎng)強(qiáng)會(huì)發(fā)生變化，只有對(duì)無(wú)線(xiàn)電波傳播規(guī)律進(jìn)行深入研究才能更好的利用其特性進(jìn)行通信。

1.2 電離層

在短波通信過(guò)程中，電離層起到了十分關(guān)鍵的作用。電離層是一種處于電離狀態(tài)的大氣層，電離狀態(tài)是指大氣分子收到微粒流作用后成為離子和電子的過(guò)程。對(duì)于短波通信而言，無(wú)線(xiàn)電波需要經(jīng)電離層而發(fā)生發(fā)射作用，電離層的離子和電子濃度較高時(shí)，其反射頻率也相對(duì)較高。當(dāng)季節(jié)發(fā)生變化或者時(shí)間變化時(shí)，對(duì)于不同的地區(qū)來(lái)說(shuō)，電離層的濃度也不相同，因此對(duì)短波通信也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。

1.3 傳播途徑

短波的傳播途徑一般分為兩種，分別為地波傳輸和天波傳輸。地波傳輸指無(wú)線(xiàn)電波沿地表進(jìn)行傳播，地波傳輸?shù)膫鬏斁嚯x和地表的介質(zhì)息息相關(guān)。由于水具有導(dǎo)電性，因此海面更利于無(wú)線(xiàn)電波的傳輸，相反，大地的導(dǎo)電性最差，因此對(duì)于無(wú)線(xiàn)電波造成的衰減也最大。地波傳輸必須對(duì)障礙物進(jìn)行考慮，否則會(huì)對(duì)傳輸產(chǎn)生較大的影響。

另一種短波的傳播途徑為天波傳輸，也就是說(shuō)信號(hào)被發(fā)射之后，需要多次往返于地面和電離層，不斷的經(jīng)過(guò)電離層的作用來(lái)進(jìn)行短波的傳輸，天波傳輸?shù)膫鬏斁嚯x一般比較遠(yuǎn)并且基本不會(huì)受到地表障礙物的阻礙，但由于其傳播方式，同樣存在一些問(wèn)題，由于要多次經(jīng)過(guò)電離層，因此，電離層的衰弱作用會(huì)對(duì)通信質(zhì)量產(chǎn)生影響，季節(jié)、氣候以及地區(qū)的影響在鋪設(shè)短波通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)不能忽略。

2 天線(xiàn)的應(yīng)用概述

2.1 天線(xiàn)的選擇和架設(shè)

短波通信的通信網(wǎng)絡(luò)由三種臺(tái)站組成，分別為固定臺(tái)、車(chē)載臺(tái)以及便攜臺(tái)，通過(guò)三種臺(tái)站相結(jié)合的方式可以使短波通信網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具有大型天線(xiàn)的應(yīng)急性樞紐功能，同時(shí)也具有小型天線(xiàn)的可移動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有良好的通信性能。

不同的通信需求對(duì)天線(xiàn)的選擇也提出了不同的要求，在對(duì)天線(xiàn)進(jìn)行選擇和架設(shè)時(shí)一般需要考慮到通信距離、傳輸方向和功率需求等多個(gè)因素，通過(guò)各個(gè)方面的結(jié)合考慮，最終確定天線(xiàn)的選擇方案。下面針對(duì)不同的臺(tái)站進(jìn)行所需天線(xiàn)的需求分析。

2.1.1 固定臺(tái)

固定臺(tái)的天線(xiàn)選擇要符合中心站的選擇要求，滿(mǎn)足近距離通信以及遠(yuǎn)距離通信的要求，同時(shí)需要實(shí)現(xiàn)固定臺(tái)和固定臺(tái)間、固定臺(tái)與車(chē)載臺(tái)間以及固定臺(tái)與便攜臺(tái)間的通信需求。一般在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)采用三角組合型天線(xiàn)和高增益三線(xiàn)式天線(xiàn)來(lái)滿(mǎn)足固定臺(tái)的需求，進(jìn)行全方位的通信。

三角組合型天線(xiàn)可以對(duì)全方向進(jìn)行輻射，并且對(duì)于遠(yuǎn)近距離均有較好的通信效果，因此可以滿(mǎn)足近距離通信以及遠(yuǎn)距離通信等多種需求。高增益三線(xiàn)式天線(xiàn)的特點(diǎn)時(shí)具有較高的增益，并且抗風(fēng)能力很強(qiáng)，因此可以有效抵抗自然環(huán)境的影響，通常用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的定向通信。

2.1.2 車(chē)載臺(tái)

車(chē)載電臺(tái)是為了滿(mǎn)足移動(dòng)性的通信而在車(chē)上安裝的車(chē)載臺(tái)站，實(shí)現(xiàn)靈活的移動(dòng)通信。車(chē)載臺(tái)一般采用鞭狀天線(xiàn)進(jìn)行通信。鞭狀天線(xiàn)可以全方位的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行通信，并且體積很小，適合在車(chē)輛的狹小空間里進(jìn)行安裝使用。鞭狀天線(xiàn)在車(chē)輛中的安裝位置十分重要，不同的安裝方式最佳的安裝位置也有所差異。一般來(lái)說(shuō)，鞭狀天線(xiàn)具有吸盤(pán)式安裝、卡邊式安裝等，吸盤(pán)式最好在車(chē)的四個(gè)角落安裝，而卡邊式可以在任何部位進(jìn)行安裝。車(chē)載臺(tái)的鞭狀天線(xiàn)在10到100千米內(nèi)可能會(huì)有信號(hào)盲區(qū)的存在，和其他形式天線(xiàn)配合通信可以減少盲區(qū)的存在。

2.1.3 便攜臺(tái)

便攜臺(tái)進(jìn)行通信時(shí)選用短的鞭狀天線(xiàn)，但其傳輸距離較短，當(dāng)需要延長(zhǎng)其通信距離的情況下，可以在靜止過(guò)程中配合使用快速天線(xiàn)進(jìn)行通信。便攜臺(tái)常用的有單線(xiàn)行波天線(xiàn)，該天線(xiàn)體積小，安裝方便且可以實(shí)現(xiàn)全方位的通信，在某些車(chē)輛無(wú)法到達(dá)的地方可以采用便攜臺(tái)通信的方式，通信方便靈活，因此十分適合軍事上的應(yīng)急通信等，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 不同環(huán)境下的天線(xiàn)選型

固定站間遠(yuǎn)/近距離通訊。當(dāng)站間固定的情況下通訊方向也是不變的，因此在短波天線(xiàn)的選擇上需要考慮方向性強(qiáng)的性能。當(dāng)通信距離過(guò)長(zhǎng)的情況下，可以選擇對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)，此類(lèi)天線(xiàn)有著較好的增益，但缺點(diǎn)在于價(jià)格有點(diǎn)昂貴。如果考慮到成本因素不需要太高通信質(zhì)量的天線(xiàn)，可以選擇長(zhǎng)線(xiàn)天線(xiàn)、八木天線(xiàn)等。當(dāng)通信距離較短時(shí)可以使用水平雙極天線(xiàn)，此類(lèi)天線(xiàn)的弊端在于需要較大的占地。

固定站與移動(dòng)站間通訊。這種情況下沒(méi)有固定的通訊方向，因此應(yīng)該選擇全向天線(xiàn)來(lái)使用，如可以選擇多膜短波寬帶天線(xiàn)，無(wú)論對(duì)于近距離通訊還是遠(yuǎn)距離通訊都能適用，但這種天線(xiàn)的價(jià)格會(huì)比較昂貴?；蚴鞘褂脦в刑炀€(xiàn)調(diào)諧器的鞭狀天線(xiàn)，此類(lèi)天線(xiàn)在遠(yuǎn)距離通訊有著良好的效果，但不適用于近距離通訊。

干擾環(huán)境下的天線(xiàn)選型。干擾環(huán)境主要指的是附近無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的干擾，在某些軍用環(huán)境下甚至可能是惡意干擾，且出現(xiàn)此類(lèi)干擾情況造成的后果往往比較嚴(yán)重。相比較普通環(huán)境干擾而言，電臺(tái)干擾有著不可預(yù)測(cè)性的特點(diǎn)，為了能夠應(yīng)對(duì)這種情況，可以選擇對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)，且還需要天線(xiàn)具備強(qiáng)方向性、高增益的性能特征。此外，還可以加強(qiáng)調(diào)制解調(diào)器的性能，選擇具有交織功能的解調(diào)器，以此面對(duì)干擾環(huán)境也能夠有一定的抵抗能力。

2.3 接收不確定位置點(diǎn)短波通信的辦法

這里主要針對(duì)的是當(dāng)某一通信點(diǎn)處于另一通信電的盲區(qū)之內(nèi)，在這種情況下短波通信將變得不夠順暢。公式如下：

fv為垂直入射電離層的最大反射頻率，a為輻射到電離層的入射角，d為兩個(gè)通信點(diǎn)之間的距離。根據(jù)上述公式可以計(jì)算出入射角以及兩電臺(tái)之間大概的通信距離，以此解決無(wú)線(xiàn)短波通信中的盲區(qū)問(wèn)題。

3 結(jié)論

短波通信作為無(wú)線(xiàn)電通信的一種方式，因其具備不少優(yōu)勢(shì)性，在實(shí)際應(yīng)用中具有重要的地位，許多軍用場(chǎng)景以及應(yīng)急通信中離不開(kāi)短波通信。天線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展使得越來(lái)越多種類(lèi)的天線(xiàn)出現(xiàn)，增益更高、體積更小、盲區(qū)更小的天線(xiàn)不斷得到了應(yīng)用，也使得短波通信的通信性能不斷得到提高。在短波通信網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)時(shí)，需要考慮天線(xiàn)種類(lèi)特點(diǎn)，架設(shè)方式等多方面的問(wèn)題，以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，提高通信效率。因此，為了更好的應(yīng)用短波通信，我們需要深入研究不同天線(xiàn)的特性以及適用范圍，做好天線(xiàn)和臺(tái)站的對(duì)接匹配，因地制宜的鋪設(shè)好短波通信網(wǎng)絡(luò)，為通信做好有力的保障工作。

參考文獻(xiàn)

[1]王聲瑤，張志剛.基于短波天波場(chǎng)強(qiáng)的仿真分析及最佳值研究[J].艦船電子工程，2018，38（9）：79-83.

[2]張博軒.短波在無(wú)線(xiàn)電通信中的作用及特點(diǎn)[J].科技風(fēng)，2018（27）：76

[3]王利敏.頻率管理系統(tǒng)在短波通信中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)新通信，2018，20（16）：52.

[4]宋啟明.一種機(jī)載短波無(wú)盲區(qū)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2018.

[5]孟祥欣，張鵬，張博，等.通信天線(xiàn)布局電磁仿真設(shè)計(jì)[J].火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào)，2018，39（1）：72-76.