短波電臺(tái)的選址和天線的架設(shè)

1、短波電臺(tái)的選址和天線的架設(shè)這里簡(jiǎn)要介紹短波通信的一般概念，短波電臺(tái)的選址和 天線的架設(shè)。一、短波通信的一般原理1.1 、無(wú)線電波傳播無(wú)線電廣播、無(wú)線電通信、衛(wèi)星、雷達(dá)等都依靠無(wú)線電 波的傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)線電波一般指波長(zhǎng)由 100,000 米到 0.75 毫米的電磁 波。根據(jù)電磁波傳播的特性，又分為超長(zhǎng)波、長(zhǎng)波、中波、 短波、超短波等若干波段，其中：超長(zhǎng)波的波長(zhǎng)為 100,000 米 10,000 米，頻率 330 千赫；長(zhǎng)波的波長(zhǎng)為 10,000 米 1,000 米，頻率 30300 千赫；中波的波長(zhǎng)為 1,000 米 100 米，頻率 300 千赫1.6 兆赫；短波的波長(zhǎng)為 100 米10米，

2、 頻率為 1.630 兆赫；超短波的波長(zhǎng)為 10 米1毫米，頻率為 30300,000 兆赫（注：波長(zhǎng)在 1 米以下的超短波又稱(chēng)為微波） 。 頻率與波長(zhǎng)的關(guān)系為：頻率 =光速波長(zhǎng)。電波在各種媒介質(zhì)及其分界面上傳播的過(guò)程中，由于反 射、折射、散射及繞射，其傳播方向經(jīng)歷各種變化，由于擴(kuò) 散和媒介質(zhì)的吸收，其場(chǎng)強(qiáng)不斷減弱。為使接收點(diǎn)有足夠的 場(chǎng)強(qiáng)，必須掌握電波傳播的途徑、特點(diǎn)和規(guī)律，才能達(dá)到良 好的通信效果。常見(jiàn)的傳播方式有： 地波（地表面波）傳播 沿與空氣的分界面?zhèn)鞑サ碾姴ń械乇砻娌ǎ?jiǎn)稱(chēng)地波。 地波的傳播途徑如圖 1.1 所示。其傳播途徑主要取決于地面 的電特性。地波在傳播過(guò)程中，由于能量逐漸被

3、吸收，很快 減弱（波長(zhǎng)越短，減弱越快） ，因而傳播距離不遠(yuǎn)。但地波 不受氣候影響， 可靠性高。 超長(zhǎng)波、 長(zhǎng)波、 中波無(wú)線電信號(hào)， 都是利用地波傳播的。短波近距離通信也利用地波傳播。天波傳播 天波是由天線向高空輻射的電磁波遇到大氣電離層折 射后返回地面的無(wú)線電波。電離層只對(duì)短波波段的電磁波產(chǎn) 生反射作用，因此天波傳播主要用于短波遠(yuǎn)距離通信。1.2 、電離層的作用 電離層對(duì)短波通信起著主要作用，因此是我們研究的重 點(diǎn)。電離層是指從距地面大約 60 公里到 2000 公里處于電離 狀態(tài)的高空大氣層。 上疏下密的高空大氣層， 在太陽(yáng)紫外線、 太陽(yáng)日冕的軟 X 射線和太陽(yáng)表面噴出的微粒流作用下，大氣

4、氣體分子或原子中的電子分裂出來(lái)，形成離子和自由電子， 這個(gè)過(guò)程叫電離。產(chǎn)生電離的大氣層稱(chēng)為電離層。電離層分 為D、E、F1、F2四層。D層高度6090公里，白天可反射 29MHz的頻率。E層高度85150公里，這一層對(duì)短波的反 射作用較小。 F 層對(duì)短波的反射作用最大，分為 F1 和 F2 兩 層。 F1 層高度 150200 公里，只在日間起作用， F2 層高度 大于 200 公里，是 F 層的主體，日間夜間都支持短波傳播。電離層的濃度對(duì)工作頻率的影響很大，濃度高時(shí)反射的 頻率高，濃度低時(shí)反射的頻率低。電離的濃度以單位體積的自由電子數(shù)（即電密度）來(lái)表示。 電離層的高度和濃度隨地區(qū)、季節(jié)、時(shí)間

5、、太陽(yáng)黑子活 動(dòng)等因素的變化而變化，這決定了短波通信的頻率也必須隨 之改變。1.3 、 短波頻率圍電離層最高可反射 40MHz 的頻率，最低可反射 1.5MHz 的頻率。根據(jù)這一特性，短波工作頻段被確定為 1.6MHz - 30MHz。1.4 、短波傳播途徑短波的基本傳播途徑有兩個(gè)： 一個(gè)是地波， 一個(gè)是天波。 如前所述，地波沿地球表面?zhèn)鞑?，其傳播距離取決于地 表介質(zhì)特性。海面介質(zhì)的電導(dǎo)特性對(duì)于電波傳播最為有利， 短波地波信號(hào)可以沿海面?zhèn)鞑?1000 公里左右；陸地表面介 質(zhì)電導(dǎo)特性差，對(duì)電波衰耗大，而且不同的陸地表面介質(zhì)對(duì) 電波的衰耗程度不一樣（潮濕土壤地面衰耗小，干燥沙石地 面衰耗大）。短

6、波信號(hào)沿地面最多只能傳播幾十公里。地波 傳播不需要經(jīng)常改變工作頻率，但要考慮障礙物的阻擋，這 與天波傳播是不同的。短波的主要傳播途徑是天波。短波信號(hào)由天線發(fā)出后， 經(jīng)電離層反射回地面，又由地面反射回電離層，可以反射多 次，因而傳播距離很遠(yuǎn)（幾百至上萬(wàn)公里） ，而且不受地面 障礙物阻擋。但天波是很不穩(wěn)定的。在天波傳播過(guò)程中，路 徑衰耗、時(shí)間延遲、大氣噪聲、多徑效應(yīng)、電離層衰落等因 素，都會(huì)造成信號(hào)的弱化和畸變，影響短波通信的效果。1.5 、 單邊帶的定義調(diào)幅信號(hào)的頻譜是由中央載頻和上下兩個(gè)邊帶組成的。 將載頻和其中一個(gè)邊帶加以抑制，剩下的一個(gè)邊帶就成為單 邊帶信號(hào)。1.6 、 單邊帶的優(yōu)點(diǎn)單邊帶

7、的優(yōu)點(diǎn)是： 提高了頻譜利用率，減少信道擁擠； 節(jié)省發(fā)射功率約四分之三； 減少信道互擾； 抗選擇性衰落能力強(qiáng)。一部 100W 單邊帶電臺(tái)的實(shí)際通話效果，相當(dāng)于過(guò)去 1000W以上雙邊帶電臺(tái)。1.7 、改善短波信號(hào)質(zhì)量的三大要素由于短波傳輸存在固有弱點(diǎn)，短波信號(hào)的質(zhì)量不如超短 波。不過(guò)我們可以通過(guò)一些途徑改善短波信號(hào)質(zhì)量，使其盡 可能接近超短波。改善短波信號(hào)質(zhì)量的三大要素是：正確選 用工作頻率；正確選擇和架設(shè)天地線；選用先進(jìn)優(yōu)質(zhì)的電臺(tái) 和電源等設(shè)備。二、如何架設(shè)天地線2.1 、如何架設(shè)天線地線天線和地線是很多短波用戶(hù)容易忽視的問(wèn)題。當(dāng)通信質(zhì) 量不好時(shí)，很多人習(xí)慣于從電臺(tái)上找原因，而實(shí)際上信號(hào)不 良

8、常常源自天線或地線。短波和超短波使用的天線是完全不同的。超短波通信因 為使用頻率高，波長(zhǎng)短，天線可以做得很小，通常為直立鞭 狀天線。而短波通信因使用的頻率較低，天線必須做得足夠 大才能有效工作。簡(jiǎn)單的規(guī)律是：天線的長(zhǎng)度達(dá)到所使用頻 率的 1/2 波長(zhǎng)時(shí)，天線的效率最高。短波天線的理論原理比較高深。短波天線的種類(lèi)繁多， 用途各異，究竟應(yīng)該選購(gòu)何種天線 , 怎樣安裝架設(shè)才能獲得 良好的通信效果？根據(jù)我們了解和掌握的情況作如下簡(jiǎn)要 介紹：(1) 了解天線的基本工作原理(2) 短波天線分地波天線和天波天線兩大類(lèi)。(3) 我在這里主要介紹天波天線。 天波天線主要以天波形式發(fā)射電磁波，分為定向天線和 全向

9、天線兩類(lèi)。典型的定向天波天線有：雙極天線、雙極籠 形天線、對(duì)數(shù)周期天線、菱形天線等，它們以一個(gè)方向或兩 個(gè)相反方向發(fā)射電磁波，用天線的架設(shè)高度來(lái)控制發(fā)射仰 角。典型的全向天波天線有：角籠形天線、倒V 形天線等。它們是以全方向發(fā)射電磁波，用天線的高度或斜度來(lái)控制發(fā) 射仰角。天波天線簡(jiǎn)單的規(guī)律為：天線水平振子(一臂的)長(zhǎng)度 達(dá)到 1/2 波長(zhǎng)時(shí)，水平波瓣主方向的效率最高；天線高度越 高，發(fā)射仰角越低，通信距離越遠(yuǎn)；反之，天線高度越低， 發(fā)射仰角越高，通信距離越近；天線高度與波長(zhǎng)之比(H/入) 達(dá)到二分之一時(shí)，垂直波瓣主方向的效率最高。2.2 、正確架設(shè)天線和連接饋線選購(gòu)好合適的天線后，還必須正確地

10、安裝架設(shè)，才能發(fā) 揮出最佳效果。天線的長(zhǎng)度和架設(shè)規(guī)是不能改變的，但對(duì)于某些天線而 言，架設(shè)的方向和高度是靠用戶(hù)自己掌握的，應(yīng)嚴(yán)格按通信 的方向和距離來(lái)確定方向和高度。天線的架設(shè)位置以開(kāi)擴(kuò)的 地面為好，沒(méi)有條件的單位也可以架在兩個(gè)樓房之間或樓 頂。天線高度指天線發(fā)射體與地面或樓頂?shù)南鄬?duì)高度。架在 樓頂時(shí)，高度應(yīng)以樓頂與天線發(fā)射體之間的距離計(jì)算，不是 按樓頂與地面的高度計(jì)算。我們提醒用戶(hù)，切忌因?yàn)榧茉O(shè)場(chǎng) 地不理想或怕麻煩，就隨便把天線架起來(lái)完事，這樣做通信 效果很可能是不好的。另一個(gè)要點(diǎn)是饋線的選用和布設(shè)。饋線是將電臺(tái)的輸出 功率送到天線進(jìn)行發(fā)射的唯一通道，如果饋線不暢通，再好 的電臺(tái)和天線，通信

11、效果也是很差的。饋線分為明饋線和射 頻電纜兩類(lèi)。目前100W150V電臺(tái)一般都使用射頻電纜饋電 方式。選用射頻電纜時(shí)要注意兩項(xiàng)指標(biāo)：一是阻抗為 50 歐 姆；二是對(duì)最高使用頻率的衰耗值要小。一般來(lái)講，射頻電 纜直徑越粗， 衰耗越小， 傳輸功率越大。 在實(shí)際使用中， 100W 級(jí)短波單邊帶電臺(tái)，常選用 SYV-50-5 或 SYV-50-7 的射頻電 纜，必要時(shí)也可以選 SYV-50-9 的射頻電纜。天線在進(jìn)行安裝選位和布設(shè)時(shí)，應(yīng)盡可能縮短饋線的長(zhǎng) 度，普通 SYV-50-5 饋線每 1 米造成信號(hào)衰減 0.082dB ，這意 味著100W電臺(tái)功率通過(guò)50米饋線送達(dá)天線時(shí)，功率剩下不 到40W因

12、此通常要求饋線長(zhǎng)度控制在30米以。如果因?yàn)閳?chǎng)地條件限制必須延長(zhǎng)饋線，則應(yīng)采用大直徑低損耗電纜。另 外在布設(shè)電纜， 應(yīng)盡量減少?gòu)澢?以降低對(duì)射頻功率的損耗， 如果必需彎曲，則彎曲角度不得小于 120 度。2.3 、 如何選用工作頻率短波頻率和超短波頻率的使用性質(zhì)完全不同。超短波屬 于視距通信，距離短，可以固定使用頻段的任何頻點(diǎn)；而短 波頻率則受到電離層變化、通信距離和方向、海拔高度、天 線類(lèi)型等多種因素的影響和限制。用同一套電臺(tái)和天線，選 用不同頻率，通信效果可能差異很大。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的短波工作者來(lái)說(shuō)，選頻并不困難，其中有 明顯的規(guī)律性可循。 一般來(lái)說(shuō)：日頻高于夜頻 (相差約一半) ； 遠(yuǎn)距離頻

13、率高于近距離；夏季頻率高于冬季；南方地區(qū)使用 頻率高于北方； 等等。 另外，在東西方向進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信時(shí)， 因?yàn)槭艿厍蜃赞D(zhuǎn)影響，最好采用異頻收發(fā)才能取得良好通信 效果。如果所用的工作頻率不能順暢通信時(shí)，可按照以下經(jīng) 驗(yàn)變換頻率：(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。2.4 、如何架設(shè)天線地線 天線和地線是很多短波用戶(hù)容易忽視的問(wèn)題。當(dāng)通信質(zhì) 量不好時(shí)

14、，很多人習(xí)慣于從電臺(tái)上找原因，而實(shí)際上信號(hào)不 良常常源自天線或地線。短波和超短波使用的天線是完全不同的。超短波通信因 為使用頻率高，波長(zhǎng)短，天線可以做得很小，通常為直立鞭 狀天線。而短波通信因使用的頻率較低，天線必須做得足夠 大才能有效工作。簡(jiǎn)單的規(guī)律是：天線的長(zhǎng)度達(dá)到所使用頻 率的 1/2 波長(zhǎng)時(shí)，天線的效率最高。短波天線的理論原理比較高深。短波天線的種類(lèi)繁多， 用途各異，究竟應(yīng)該選購(gòu)何種天線 , 怎樣安裝架設(shè)才能獲得 良好的通信效果？根據(jù)我們了解和掌握的情況作如下簡(jiǎn)要 介紹：(1) 了解天線的基本工作原理(2) 短波天線分地波天線和天波天線兩大類(lèi)。(3) 我在這里主要介紹天波天線。 天波天

15、線主要以天波形式發(fā)射電磁波，分為定向天線和 全向天線兩類(lèi)。典型的定向天波天線有：雙極天線、雙極籠 形天線、對(duì)數(shù)周期天線、菱形天線等，它們以一個(gè)方向或兩 個(gè)相反方向發(fā)射電磁波，用天線的架設(shè)高度來(lái)控制發(fā)射仰 角。典型的全向天波天線有：角籠形天線、倒V 形天線等它們是以全方向發(fā)射電磁波，用天線的高度或斜度來(lái)控制發(fā) 射仰角。天波天線簡(jiǎn)單的規(guī)律為：天線水平振子（一臂的）長(zhǎng)度 達(dá)到 1/2 波長(zhǎng)時(shí)，水平波瓣主方向的效率最高；天線高度越 高，發(fā)射仰角越低，通信距離越遠(yuǎn)；反之，天線高度越低， 發(fā)射仰角越高，通信距離越近；天線高度與波長(zhǎng)之比（H/入） 達(dá)到二分之一時(shí)，垂直波瓣主方向的效率最高。2.5 、正確架設(shè)

16、天線和連接饋線選購(gòu)好合適的天線后，還必須正確地安裝架設(shè)，才能發(fā) 揮出最佳效果。天線的長(zhǎng)度和架設(shè)規(guī)是不能改變的，但對(duì)于某些天線而 言，架設(shè)的方向和高度是靠用戶(hù)自己掌握的，應(yīng)嚴(yán)格按通信 的方向和距離來(lái)確定方向和高度。天線的架設(shè)位置以開(kāi)擴(kuò)的 地面為好，沒(méi)有條件的單位也可以架在兩個(gè)樓房之間或樓 頂。天線高度指天線發(fā)射體與地面或樓頂?shù)南鄬?duì)高度。架在 樓頂時(shí)，高度應(yīng)以樓頂與天線發(fā)射體之間的距離計(jì)算，不是 按樓頂與地面的高度計(jì)算。我們提醒用戶(hù)，切忌因?yàn)榧茉O(shè)場(chǎng) 地不理想或怕麻煩，就隨便把天線架起來(lái)完事，這樣做通信 效果很可能是不好的。另一個(gè)要點(diǎn)是饋線的選用和布設(shè)。饋線是將電臺(tái)的輸出 功率送到天線進(jìn)行發(fā)射的唯一

17、通道，如果饋線不暢通，再好 的電臺(tái)和天線，通信效果也是很差的。饋線分為明饋線和射 頻電纜兩類(lèi)。目前100W150V電臺(tái)一般都使用射頻電纜饋電 方式。選用射頻電纜時(shí)要注意兩項(xiàng)指標(biāo)：一是阻抗為 50 歐 姆；二是對(duì)最高使用頻率的衰耗值要小。一般來(lái)講，射頻電 纜直徑越粗， 衰耗越小， 傳輸功率越大。 在實(shí)際使用中， 100W 級(jí)短波單邊帶電臺(tái)，常選用 SYV-50-5 或 SYV-50-7 的射頻電 纜，必要時(shí)也可以選 SYV-50-9 的射頻電纜。天線在進(jìn)行安裝選位和布設(shè)時(shí)，應(yīng)盡可能縮短饋線的長(zhǎng) 度，普通 SYV-50-5 饋線每 1 米造成信號(hào)衰減 0.082dB ，這意 味著100W電臺(tái)功率通

18、過(guò)50米饋線送達(dá)天線時(shí)，功率剩下不 到40W因此通常要求饋線長(zhǎng)度控制在 30米以。如果因?yàn)閳?chǎng) 地條件限制必須延長(zhǎng)饋線，則應(yīng)采用大直徑低損耗電纜。另 外在布設(shè)電纜， 應(yīng)盡量減少?gòu)澢?以降低對(duì)射頻功率的損耗， 如果必需彎曲，則彎曲角度不得小于 120度。2.6 、電臺(tái)和天線的匹配 天線、饋線、電臺(tái)三者之間的匹配必須引起高度重視， 否則，雖然電臺(tái)、天線、饋線都選得很好，通信效果還是不 好。所謂“匹配”就是要求達(dá)到無(wú)損耗連接，只有電臺(tái)、饋 線、天線三者保證高頻輸入輸出阻抗一致，才能實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗 連接。多數(shù)短波電臺(tái)的輸出 /輸入阻抗為 50歐姆，必須選用 阻抗為 50 歐姆的射頻電纜與電臺(tái)匹配。天線的特性阻抗比 較高，一般為 600 歐姆左右，只有寬帶天線的特性阻抗稍低 一點(diǎn)，大約 200300 歐姆，因此，天線不能直接與射頻電纜 連接，中間必須加阻抗匹配器（也叫單/ 雙變換器）。阻抗匹配器的輸入端阻抗必須與射頻電纜的阻抗一致（ 50 歐姆）， 輸出端阻抗必須與天線的輸入阻抗一致 （600歐姆或 200/300 歐姆）。阻抗匹配器的最佳安裝位置是與天線連為一體。自動(dòng)天線調(diào)諧器也是匹配天線和電臺(tái)阻抗用的。自動(dòng)天調(diào)