短波電臺的選址和天線的架設(shè)

1、短波電臺的選址和天線的架設(shè)這里簡要介紹短波通信的一般概念，短波電臺的選址和天線的架設(shè)。一、短波通信的一般原理1.1、無線電波傳播無線電廣播、無線電通信、衛(wèi)星、雷達(dá)等都依靠無線電波的傳播來實(shí)現(xiàn)。無線電波一般指波長由100,000米到0.75毫米的電磁波。根據(jù)電磁波傳播的特性，又分為超長波、長波、中波、短波、超短波等若干波段，其中：超長波的波長為100,000米10,000米，頻率330千赫；長波的波長為10,000米1,000米，頻率30300千赫；中波的波長為1,000米100米，頻率300千赫1.6兆赫；短波的波長為100米10米，頻率為1.630兆赫；超短波的波長為10米1毫米，頻率為30

2、300,000兆赫（注：波長在1米以下的超短波又稱為微波）。頻率與波長的關(guān)系為：頻率=光速/波長。電波在各種媒介質(zhì)及其分界面上傳播的過程中，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，其場強(qiáng)不斷減弱。為使接收點(diǎn)有足夠的場強(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。常見的傳播方式有：地波（地表面波）傳播沿大地與空氣的分界面?zhèn)鞑サ碾姴ń械乇砻娌?，簡稱地波。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。地波在傳播過程中，由于能量逐漸被大地吸收，很快減弱（波長越短，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。超長波、

3、長波、中波無線電信號，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線電波。電離層只對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，在太陽紫外線、太陽日冕的軟X射線和太陽表面噴出的微粒流作用下，大氣氣體分子或原子中的電子分裂出來，形成離子和自由電子，這個過程叫電離。產(chǎn)生電離的大氣層稱為電離層。電離層分為D、E、F1、F2四層。D層高度609

4、0公里，白天可反射29MHz的頻率。E層高度85150公里，這一層對短波的反射作用較小。F層對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，F(xiàn)2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。電離層的濃度對工作頻率的影響很大，濃度高時反射的頻率高，濃度低時反射的頻率低。電離的濃度以單位體積的自由電子數(shù)（即電密度）來表示。電離層的高度和濃度隨地區(qū)、季節(jié)、時間、太陽黑子活動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、短波頻率范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

5、.6MHz-30MHz。1.4、短波傳播途徑短波的基本傳播途徑有兩個：一個是地波，一個是天波。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)特性對于電波傳播最為有利，短波地波信號可以沿海面?zhèn)鞑?000公里左右；陸地表面介質(zhì)電導(dǎo)特性差，對電波衰耗大，而且不同的陸地表面介質(zhì)對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）。短波信號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

6、百至上萬公里），而且不受地面障礙物阻擋。但天波是很不穩(wěn)定的。在天波傳播過程中，路徑衰耗、時間延遲、大氣噪聲、多徑效應(yīng)、電離層衰落等因素，都會造成信號的弱化和畸變，影響短波通信的效果。1.5、單邊帶的定義調(diào)幅信號的頻譜是由中央載頻和上下兩個邊帶組成的。將載頻和其中一個邊帶加以抑制，剩下的一個邊帶就成為單邊帶信號。1.6、單邊帶的優(yōu)點(diǎn)單邊帶的優(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單邊帶電臺的實(shí)際通話效果，相當(dāng)于過去1000W以上雙邊帶電臺。1.7、改善短波信號質(zhì)量的三大要素由于短波傳輸存在固有弱點(diǎn)，短波信號的質(zhì)量不如超

7、短波。不過我們可以通過一些途徑改善短波信號質(zhì)量，使其盡可能接近超短波。改善短波信號質(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容易忽視的問題。當(dāng)通信質(zhì)量不好時，很多人習(xí)慣于從電臺上找原因，而實(shí)際上信號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?yàn)槭褂妙l率高，波長短，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。簡單的規(guī)律是：天線的長度達(dá)到所使用頻率的1/2波長時，天線的效率最高。短波天線的理論原理比較高深

8、。短波天線的種類繁多，用途各異，究竟應(yīng)該選購何種天線，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。(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天線兩類。典型的定向天波天線有：雙極天線、雙極籠形天線、對數(shù)周期天線、菱形天線等，它們以一個方向或兩個相反方向發(fā)射電磁波，用天線的架設(shè)高度來控制發(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控制發(fā)射仰角。天波天線簡單的規(guī)律為：天線水平振子(一臂的)長度達(dá)

9、到1/2波長時，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；天線高度與波長之比（H/入）達(dá)到二分之一時，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。天線的長度和架設(shè)規(guī)范是不能改變的，但對于某些天線而言，架設(shè)的方向和高度是靠用戶自己掌握的，應(yīng)嚴(yán)格按通信的方向和距離來確定方向和高度。天線的架設(shè)位置以開擴(kuò)的地面為好，沒有條件的單位也可以架在兩個樓房之間或樓頂。天線高度指天線發(fā)射體與地面或樓頂?shù)南鄬Ω叨?。架在樓頂時，高度應(yīng)以樓頂與天線發(fā)射體之間的距離計(jì)算，不

10、是按樓頂與地面的高度計(jì)算。我們提醒用戶，切忌因?yàn)榧茉O(shè)場地不理想或怕麻煩，就隨便把天線架起來完事，這樣做通信效果很可能是不好的。另一個要點(diǎn)是饋線的選用和布設(shè)。饋線是將電臺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。目前100W150W電臺一般都使用射頻電纜饋電方式。選用射頻電纜時要注意兩項(xiàng)指標(biāo)：一是阻抗為50歐姆；二是對最高使用頻率的衰耗值要小。一般來講，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級短波單邊帶電臺，常選用SYV-50-5或SYV-50-7的射頻電纜，必要時也可以選SYV-50-9的

11、射頻電纜。天線在進(jìn)行安裝選位和布設(shè)時，應(yīng)盡可能縮短饋線的長度，普通SYV-50-5饋線每1米造成信號衰減0.082dB，這意味著100W電臺功率通過50米饋線送達(dá)天線時，功率剩下不到40W。因此通常要求饋線長度控制在30米以內(nèi)。如果因?yàn)閳龅貤l件限制必須延長饋線，則應(yīng)采用大直徑低損耗電纜。另外在布設(shè)電纜，應(yīng)盡量減少彎曲，以降低對射頻功率的損耗，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，可以固定使用頻段內(nèi)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、天線類型等多種因素的影響和限制。用同一

12、套電臺和天線，選用不同頻率，通信效果可能差異很大。對于有經(jīng)驗(yàn)的短波工作者來說，選頻并不困難，其中有明顯的規(guī)律性可循。一般來說：日頻高于夜頻(相差約一半)；遠(yuǎn)距離頻率高于近距離；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，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，可按照以下經(jīng)驗(yàn)變換頻率：(1) 接近日出時，若夜頻通信效果不好，可改用較高的頻率;(2) 接近日落時，若日頻通信效果不好，可改用較低的頻率;(3) 在日落時，信號先逐漸增強(qiáng)，而后突然中斷，可改用較低頻率；(4) 工作中如信號逐漸衰弱，以致消失，可提

13、高工作頻率;(5) 遇到磁暴時，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容易忽視的問題。當(dāng)通信質(zhì)量不好時，很多人習(xí)慣于從電臺上找原因，而實(shí)際上信號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?yàn)槭褂妙l率高，波長短，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。簡單的規(guī)律是：天線的長度達(dá)到所使用頻率的1/2波長時，天線的效率最高。短波天線的理論原理比較高深。短波天線的種類繁多，用途各異，究竟應(yīng)該選購何種天線，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要介紹：(

14、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。(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天線兩類。典型的定向天波天線有：雙極天線、雙極籠形天線、對數(shù)周期天線、菱形天線等，它們以一個方向或兩個相反方向發(fā)射電磁波，用天線的架設(shè)高度來控制發(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控制發(fā)射仰角。天波天線簡單的規(guī)律為：天線水平振子（一臂的）長度達(dá)到1/2波長時，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

15、；天線高度與波長之比（H/入）達(dá)到二分之一時，垂直波瓣主方向的效率最高。2.5、正確架設(shè)天線和連接饋線選購好合適的天線后，還必須正確地安裝架設(shè)，才能發(fā)揮出最佳效果。天線的長度和架設(shè)規(guī)范是不能改變的，但對于某些天線而言，架設(shè)的方向和高度是靠用戶自己掌握的，應(yīng)嚴(yán)格按通信的方向和距離來確定方向和高度。天線的架設(shè)位置以開擴(kuò)的地面為好，沒有條件的單位也可以架在兩個樓房之間或樓頂。天線高度指天線發(fā)射體與地面或樓頂?shù)南鄬Ω叨?。架在樓頂時，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，切忌因?yàn)榧茉O(shè)場地不理想或怕麻煩，就隨便把天線架起來完事，這樣做通信效果很可能是不好的。另一

16、個要點(diǎn)是饋線的選用和布設(shè)。饋線是將電臺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。目前100W150W電臺一般都使用射頻電纜饋電方式。選用射頻電纜時要注意兩項(xiàng)指標(biāo)：一是阻抗為50歐姆；二是對最高使用頻率的衰耗值要小。一般來講，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級短波單邊帶電臺，常選用SYV-50-5或SYV-50-7的射頻電纜，必要時也可以選SYV-50-9的射頻電纜。天線在進(jìn)行安裝選位和布設(shè)時，應(yīng)盡可能縮短饋線的長度，普通SYV-50-5饋線每1米造成信號衰減0.082dB，這意味著1

17、00W電臺功率通過50米饋線送達(dá)天線時，功率剩下不到40W。因此通常要求饋線長度控制在30米以內(nèi)。女口果因?yàn)閳龅貤l件限制必須延長饋線，則應(yīng)采用大直徑低損耗電纜。另外在布設(shè)電纜，應(yīng)盡量減少彎曲，以降低對射頻功率的損耗，如果必需彎曲，則彎曲角度不得小于120度。2.6、電臺和天線的匹配天線、饋線、電臺三者之間的匹配必須引起高度重視，否則，雖然電臺、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)到無損耗連接，只有電臺、饋線、天線三者保證高頻輸入輸出阻抗一致，才能實(shí)現(xiàn)無損耗連接。多數(shù)短波電臺的輸出/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匹配。天線的特性阻抗比較高，一

18、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。自動天線調(diào)諧器也是匹配天線和電臺阻抗用的。自動天調(diào)的輸入端與電臺連接，輸出端與單極天線連接。自動天調(diào)與偶極天線連接時要根據(jù)不同產(chǎn)品而定。有些天調(diào)要求加單/雙變換器，天調(diào)與單/雙變換器之間用50歐姆射頻電纜相連（芯線接天調(diào)輸出端，外皮接天調(diào)的地端），單/雙變換器的雙輸出端與天線連接；多數(shù)新型天調(diào)不用加單/雙變換器，用天調(diào)的輸出端和接地端分別連接偶極天線的兩臂，匹配效果更好，而且效率更高。2.7、正確埋設(shè)接地體和連接地線地線是很多用戶容易草率處理的問題。短波通信臺站的地線是至關(guān)重要的，地線實(shí)際上是整個天饋線系統(tǒng)的重要組成部分。我們所說的地線，不是交流供電系統(tǒng)中的電源地或保安地。這里所說的地線是信號地，也稱高頻地。信號地一般不能接到電源地或保安