短波天線場的研究與設(shè)計(jì)

1、短波天線場的研究與設(shè)計(jì)來源：網(wǎng)絡(luò)資源 作者：馮景海，符紅，陳文漢，李澤 時(shí)間：2009-12-16 17:22:26關(guān)鍵字：短波通信天線場設(shè)計(jì)fortran語言一、引言如波通信是歷史最為久遠(yuǎn)的無線電通信。它是戰(zhàn)略通信網(wǎng)的重要組成部分。短波通信 設(shè)備簡單、機(jī)動靈活、成本低廉，對用較小的發(fā)射功率直接進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。所以，在很長 段時(shí)期中，一直是重要的通信手段，特別是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信的主要手段。山于衛(wèi)星通信的 出現(xiàn)和發(fā)展，使短波通信受到了較長時(shí)間的冷落。和衛(wèi)星通信比較，短波信道是隨機(jī)參量信 道，穩(wěn)定性和可靠性差，通信速率低。人們以為短波通信會被衛(wèi)星通信取代。由此造成對短 波通信投資的急劇減少和科研的削

2、弱。連美軍1976年制定的綜合戰(zhàn)術(shù)通信計(jì)劃中，僅把短 波通信列為補(bǔ)充和備用手段。山于短波通信技術(shù)的進(jìn)步，其可靠性、穩(wěn)定性、通信質(zhì)量與通 信速率提高到新的水平。與衛(wèi)星通信及有線通信相比，短波通倍介質(zhì)的電離層不易遭受人為 破壞。短波通信被重新確定了其重要的位置。美國重新把短波信道作為戰(zhàn)略的和戰(zhàn)術(shù)主干線 和二級線路。在我國短波通信網(wǎng)是戰(zhàn)略通信網(wǎng)z 。是戰(zhàn)時(shí)作戰(zhàn)指揮通信中的“殺手銅”乙一, 是和平時(shí)期防暴亂、搶險(xiǎn)救災(zāi)的應(yīng)急通信手段。短波通信有時(shí)哄至是唯一的通信手段。短波 通信愈來愈受到重視。當(dāng)前短波通信建設(shè)屮，應(yīng)當(dāng)重視的幾個(gè)問是題是：1、加快短波通信 設(shè)備的研制更新。2、防偵破、抗干擾。3、優(yōu)化愆波通

3、信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，協(xié)同通信及與其它骨干 網(wǎng)的接口。4、準(zhǔn)確的頻率預(yù)報(bào)。5、抗干攏加密技術(shù)體制。6、技術(shù)骨干培養(yǎng)保簾。7、天線 場的規(guī)范設(shè)計(jì)。下面著重?cái)⑹龆滩ㄌ炀€場的設(shè)計(jì)問題。二、短波天線場眾所周知，愆波通信天線是倉波通信系統(tǒng)的重要組成部分。固定臺站的短波天線場不 合符技術(shù)規(guī)范，就不能進(jìn)行正常通信，甚至不能通信。在新建和改建短波犬線及天線場時(shí), 應(yīng)特別重視短波發(fā)射天線的設(shè)計(jì)和發(fā)射天線場的勘測設(shè)計(jì)。固定臺站短波通信天線分雙極天 線、籠形天線、分支籠形天線、角形及角籠形天線、菱形天線、魚骨形天線、對數(shù)周期天線 等等。選擇那種形式的天線要根據(jù)通信距離、通信頻率及要求的頻帶寬度，地理?xiàng)l件等等多 方面因索考慮。

4、近年，有的單位研制出了一種短波通信犬線，即全頻段多饋多模全向大線。 電離層反射高度為300公里時(shí)，通信仰也10度，電波單跳通信距離為2200公里。可同時(shí)供3部發(fā)射機(jī)工作在不同的頻段和不同的通信距離。這種天線需要一塊平地，且10度仰角方 向沒有庶擋。不需要高度、方向等方而的數(shù)學(xué)計(jì)算。該天線價(jià)格昂貴，要求與通信機(jī)房距離 在50米范圍。一個(gè)大的天線場一般架設(shè)2副左右。現(xiàn)在點(diǎn)對點(diǎn)通信大量應(yīng)用的仍是雙極天 線和分支籠形天線。價(jià)格便宜，安裝簡單。在0300公里范圍，可用低架雙極天線，成為全 方位通信的高射天線。在500公里范圍，雙極天線仍是一種廣泛應(yīng)用的天線。分支籠形天線由于頻帶寬，波段性能好，可用一副天

5、線基本滿足日夜工作的耍求。是 一種廣泛應(yīng)用的短波天線。本文中不準(zhǔn)備敘述某種短波天線的具體設(shè)計(jì)過程。而是敘述與如 波天線密切相關(guān)的短波犬線場的兒個(gè)重要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算問題。計(jì)算短波天線場的數(shù)學(xué)式子 如下：cos(m)=sin(na)xsin(nb)+cos(na)xcos(nb)xcos(ea-eb) (1)d=mxlh.18(2)tg(el)=(cos(m/2)-6370/(6370+300)/sin(m/2) (3)h=l/(4xsin(el) (4)式中：na:a點(diǎn)的緯度nb:b點(diǎn)的緯度，b點(diǎn)作高緯度點(diǎn)，以方便后血判斷方位角。ca:a點(diǎn)的經(jīng)度eb:b點(diǎn)的經(jīng)度m:a、bl'可的大園弧角

6、距離el:通信仰角d:a、b兩點(diǎn)間的距離(公里)h沃線高度1:通信波長c= | ea-eb | (5)tg(y+x)/2)=ctg(c/2)xcos(nb-na)/2)/sin(nb+na)/2) (6)tg(y-x)/2)=ctg(c/2)xsin(nb-na)/2)/cos(nb+na)/2) (7)y=(y+x)/2+(yx)/2 (8)x=(y+x)/2-(y-x)/2 (9)式屮：c:為a、b兩點(diǎn)經(jīng)度差，必須取正值。方位角的判斷方法：a、b兩點(diǎn)都在北半球，a點(diǎn)在b點(diǎn)西而，a點(diǎn)對b點(diǎn)的方位角為x, b點(diǎn)對a點(diǎn)的方位角為(360°-y)o a點(diǎn)在b點(diǎn)的東面，a點(diǎn)対b點(diǎn)的方位角為

7、(360°-x), b點(diǎn)対 a點(diǎn)的方位角為y0如果是20多副大線的人型天線場，按照上面公式丿ij計(jì)算器一個(gè)一個(gè)數(shù)據(jù)的算，并且為 了防止計(jì)算錯(cuò)謀，再對每個(gè)數(shù)據(jù)復(fù)核計(jì)算，大約要半個(gè)月左右時(shí)間。為了提高天線場的設(shè)計(jì) 計(jì)算速度和防止出錯(cuò)，可采用計(jì)算機(jī)fortran語言對-其編程計(jì)算。三、用計(jì)算機(jī)fohrari語言設(shè)計(jì)計(jì)算短波天線場將上面的(1)至(9)式,用fortran編制的程序如下:program dbtxcdbj!na、nb： a、b點(diǎn)緯度，ea、eb： a、b點(diǎn)經(jīng)度。高緯度點(diǎn)為b,nb>na0!m、d： a、b兩點(diǎn)大園弧角距離和通信距離。el：通信仰角。!l：波長，h：天線高度

8、!方位角：eb>ea 時(shí),ab=x,ba=360-y; ebdouble precision m, d, el, h, am, aeldouble precision na, nb, ea, eb, 1, cnb=39.9eb= 116.467na=30.65ea= 104.0831=32.0c=abs(ea-eb)m=acosd(sind(na)*sind(nb)+cosd(na)*cosd(nb)*cosd(c)d=m* 111.18el=atand(cosd(m/2.0)-6370.0/(6370.0+300.0)/sind(m/2.0)h=l/(4.0* sind(el)yl=a

9、tand(cosd(nb-na)/2.0)/(tand(c/2.0)*sind(nb+na)/2.0)y2=atand(sind(nb-na)/2.0)/(tand(c/2.0)*cosd(nb+na)/2.0)y=yl+y2x=yly2print叮距離,仰角，高度,方位角y,方位角x*print f12.6,fl2.6,fl2.6,fl2.6,fl2.6)； d, el, h, y, xend四、設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例以 na=30.65,ea=l04.083,nb=39.9,eb=l 16.467,1=32 輸入計(jì)算機(jī),只 2 秒鐘就算出了 a, b 兩點(diǎn)天線場的距離是1520.724公里，通信仰角是17.638度，天線在平地架設(shè)高度是26.402 米，a點(diǎn)對b點(diǎn)的方位角是44.089度，b點(diǎn)對a點(diǎn)的方位角是231.283度。與用計(jì)算器一 個(gè)一個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算的結(jié)果一樣，但計(jì)算的速度快得多，而且程序采用雙精度計(jì)算，精確度高, 并且不象計(jì)算器那樣容易出現(xiàn)操作錯(cuò)課。只要輸入a, b兩點(diǎn)的經(jīng)、緯度和波長，兩秒鐘就 能算出天線場天線的參數(shù)。應(yīng)用該程序設(shè)計(jì)了多個(gè)天線場。（在進(jìn)行短波天線場勘測設(shè)計(jì)時(shí), 如果能選用到面對通信方向的斜坡地面架設(shè)犬線，可降低犬線設(shè)高度，節(jié)省人力，物力。ftl 于篇幅所限，數(shù)學(xué)計(jì)算的理論