短波通信天線介紹PPT課件[通用]

1、短波通信天線介紹國(guó)家無線電監(jiān)測(cè)中心成都監(jiān)測(cè)站陳良目錄基礎(chǔ)概念短波天線分類幾種常見短波通信天線短波天線選型短波天線在使用中的常見問題基礎(chǔ)概念天線：電信號(hào) 無線電信號(hào)接收天線 有條件互逆 發(fā)射天線 條件：功率容量、接收噪聲系數(shù) 天線能承受的最大功率負(fù)載基礎(chǔ)概念工作頻段（帶）通信頻率（點(diǎn)）、工作頻率（點(diǎn)） 日頻、夜頻、夏頻、冬頻 ； 主頻 、備頻； 收頻、發(fā)頻天饋線 同軸電纜（50歐姆 75歐姆）基礎(chǔ)概念駐波系數(shù) VSWR=(1+)/(1-) ，饋線 、發(fā)射接收機(jī)、天線 匹配程度。 1.5 一般認(rèn)為能耗較為關(guān)鍵的低能應(yīng)用上被視為臨界值。回波損耗 反射功率/入射功率 （ -14dB VSWR=1.5）

2、輸入阻抗 50歐姆 平衡器、天線調(diào)諧（天調(diào)）、巴倫基礎(chǔ)概念天線增益 相等輸入功率實(shí)際天線與理想電源功率密度比較 增益越高 電波傳播的距離越遠(yuǎn) 接收靈敏度高提高天線增益方法 天線體積、天線結(jié)構(gòu)、介質(zhì)（銅、鋁）、有源、放大器、天線陣、方向圖基礎(chǔ)概念天線效率 材 料 銅質(zhì) 好于鋁質(zhì)和鐵質(zhì) 鍍金更好。 網(wǎng)絡(luò)損耗 天線支架、周圍物體和大地中的電磁 感應(yīng)所引起的損耗方向圖、方向系數(shù) 離天線一定距離處，輻射場(chǎng)的相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)（歸一化模值）隨方向變化的圖形，通常采用通 過天線最大輻射方向上的兩個(gè)相互垂直的平面方向圖來表示。波瓣基礎(chǔ)概念主瓣：最大輻射方向上的波瓣副瓣：除主瓣以外的波瓣后瓣：位于主瓣后方的副瓣半功率波瓣

3、寬度（3dB波瓣寬度）：包含主瓣平面內(nèi)，輻射功率為最大輻射功率1半的兩個(gè)方向的間的夾角。前后比：主瓣最大值和后瓣最大值的比值。基礎(chǔ)概念極化方式 電場(chǎng)矢量的空間指向?yàn)樘炀€輻射電磁波極化方向 HF通信 相對(duì)地面 水平極化 垂直極化 衛(wèi)星通信 圓極化 橢圓極化 （左旋 右旋）大地鏡像地網(wǎng)、接地幾點(diǎn)說明很多參數(shù)相互聯(lián)系相互影響 反射系數(shù) 駐波系數(shù) 方向系數(shù) 效率 增益 頻寬不能單一的從某一參數(shù)說明天線的好壞 駐波系數(shù)=1的天線是否為好天線？ 50歐姆的電阻完全無發(fā)射，駐波系數(shù)為1參數(shù)有時(shí)相互矛盾 全向高增益 寬帶高增益根據(jù)需求綜合衡量參數(shù)天線分類天線分類按方向性分類按能量來源分類全向定向按工作頻段分類

4、短波頻段超短波頻段衛(wèi)星/微波頻段有源無源按信號(hào)極化分類線極化水平/垂直（橢）圓極化左旋/右旋短波測(cè)向天線-固定站測(cè)向短波多模多饋天線全向?qū)掝l帶天線，三種模式，可以配3個(gè)發(fā)射機(jī)同時(shí)異頻工作，適合中、遠(yuǎn)、近距離通信，天線的工作效率取決于螺旋線的長(zhǎng)度和大口直徑 短波扇錐天線應(yīng)用于固定通信臺(tái)站，天線具有在工作頻段范圍內(nèi)免天線調(diào)諧、全方位、高效率等特點(diǎn)是固定臺(tái)站對(duì)中遠(yuǎn)距離進(jìn)行可靠通信的優(yōu)選天線對(duì)數(shù)周期天線-定向高增益有方向性、增益較高（可達(dá)9-12dB）、寬頻帶，具有阻抗特性和輻射特性與頻率無關(guān)的突出有點(diǎn)，接收遠(yuǎn)距離信號(hào)效果較好魚骨天線-寬頻帶定向接收相對(duì)菱形天線體積小，方向性不如菱形天線尖銳，但方向圖

5、形狀較好，旁瓣數(shù)目可以很好抑制，抗干擾性強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜建設(shè)成本高菱形短波天線-方向性強(qiáng)方向性強(qiáng)(方向系數(shù)可達(dá)50-100)，工作頻帶寬，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單架設(shè)方便，可作為遠(yuǎn)距離通信，缺點(diǎn)是占用場(chǎng)地大，幾十到上百米，天線效率低（40%-70%之間），副瓣多而大，信噪比較差籠形天線-弱定向?qū)掝l帶近距離每一臂是6-8根3mm的硬銅線（銅包鋼線）排列成一個(gè)圓筒，兩端用籠圈固定后逐漸縮小，最后將導(dǎo)線扎結(jié)一起。工作頻帶較寬適用于近距離通信角形天線寬波段弱定向近距離屬于對(duì)稱天線的一類，但它的兩臂不排列在一條直線上，而成90或120角，故稱角形天線 角籠形天線為得到寬頻段特性，角形天線的雙臂也可采用籠形結(jié)構(gòu)，常用于近距

6、離廣播業(yè)務(wù)或備用天線倒V天線具有寬頻帶發(fā)射、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、架設(shè)方便、重量輕、近距離、全向等特點(diǎn) 水平對(duì)稱振子天線近距離定向容易架設(shè)，由3-4mm的銅線或銅包鋼線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但增益和方向系數(shù)較差，只能做近距離通信單線行波天線單線行波天線由主振子、輔助振子、寬帶匹配器等組成，具有快速架設(shè)、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。不用天調(diào)、節(jié)省攜帶臺(tái)電池，全頻段保持低駐波比，輻射效率高，最遠(yuǎn)可通1500公里以上。斜拉架設(shè)可實(shí)現(xiàn)高、中仰角全向通信，平拉架設(shè)可實(shí)現(xiàn)中、低仰角定向通信。同相水平天線 是由若干個(gè)同相饋電的水平對(duì)稱振子組成的邊射式平面天線陣，具有強(qiáng)方向性、低駐波、高增益等優(yōu)點(diǎn)。為定向天線，可以雙向輻射，也可以在振子后面加

7、反射網(wǎng)單向輻射，根據(jù)仰角要求設(shè)計(jì)天線掛高 。斜（拉）天線一般指單根多股銅線，以20米為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易架設(shè)三線式天線水平拉方式架設(shè)主要向?qū)掃叿较蜉椛?，用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定向或點(diǎn)對(duì)扇面的通信三線式天線倒V式同時(shí)兼顧近、中、遠(yuǎn)各種距離全向通信，因此能夠勝任通信網(wǎng)的中心站天線 三線式天線優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單三條平行振子組成不用天調(diào)高增益3-5dBi寬帶 2-30MHz低駐波比 2抗風(fēng)能力強(qiáng)、形態(tài)和結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定水平和 倒V兩種架設(shè)方式近距離和中遠(yuǎn)距離效果較好三線式短波天線架設(shè)平拉架設(shè) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)扇面定向通信 普通天線低頻時(shí)輻射方向?yàn)殡p球形，窄邊無輻射 三線平拉為橢圓形，寬邊輻射更強(qiáng)，窄邊也有一定輻射倒V架

8、設(shè) 360全向幅射，較低頻率下還能夠產(chǎn)生高仰角幅射 兼顧近、中、遠(yuǎn)各種距離 兼容各種極化方式 中心站天線鞭狀天線 用于移動(dòng)通信是一種垂直桿狀天線，其長(zhǎng)度一般為1/4或1/8波長(zhǎng)，在水平面內(nèi)無方向性，垂直面內(nèi)低仰角輻射，適合于地波近距離通信和天波遠(yuǎn)距離通信 環(huán)形天線是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的天線，形狀可以做成矩形、三角形或圓形等，根據(jù)天線直徑與波長(zhǎng)的比例，又分為小環(huán)和大環(huán)。在短波移動(dòng)通信中，只使用小環(huán)天線業(yè)務(wù)應(yīng)用固定通信業(yè)務(wù)水平對(duì)稱振子天線、籠形天線、三線式天線、對(duì)數(shù)周期天線、多模多饋天線移動(dòng)通信業(yè)務(wù)車載鞭狀天線、小型環(huán)天線短波廣播業(yè)務(wù)同相水平天線、角形天線、垂直籠形天線陣應(yīng)急通信業(yè)務(wù)單線行波天線、鞭狀天

9、線常用短波天線性能短波天線選型固定站之間通信固定站和移動(dòng)車通信近距離通信遠(yuǎn)距離通信占地面積、地理環(huán)境成本（包括維護(hù)成本）短波天線在使用中的常見問題 防干擾 天線架設(shè)前需要測(cè)試當(dāng)?shù)仉姶怒h(huán)境，選擇電磁環(huán)境較好的場(chǎng)地，尤其是要注意工作頻點(diǎn)上是否有其他電磁干擾。天線場(chǎng)地 空曠地，不要接近建筑物、高土坎或架空電線 忌諱高大建筑物和高壓輸出電線架設(shè)在山上或山附近考慮高山對(duì)電磁波的吸收不接近高大樹木 考慮使用雙極、籠形天線主臂遠(yuǎn)離樹木力求做到在保護(hù)距離內(nèi)無阻擋 例如某單位三線式天線架設(shè)在辦公樓頂，四周被高樓包 圍，造成無法通信，更換開闊的天線架設(shè)地點(diǎn)以后，問題得以解決 避免發(fā)射天線距離過近 天線距離較近會(huì)引

10、起互調(diào)干擾 例如某大型短波廣播電臺(tái)，在試運(yùn)行期間發(fā)生過由于2付天線距離不夠，發(fā)射頻率又相近，一部發(fā)射機(jī)的功率通過天線耦合到另一發(fā)射機(jī)內(nèi)，引起發(fā)射機(jī)互調(diào)，互調(diào)產(chǎn)物影響到航空導(dǎo)航頻率。這種情況下調(diào)整天線間距或加裝單向器，就能有效排除干擾。天饋線 盡量選用質(zhì)量較好的產(chǎn)品 降低電磁干擾，提高收發(fā)信號(hào)質(zhì)量 一定機(jī)械強(qiáng)度，避免損壞 可靠安裝 注意接頭污垢、進(jìn)水、綁扎不牢、久經(jīng)風(fēng)吹雨 打 造成密封處斷裂 駐波比上升，甚至于損壞發(fā)射設(shè)備防雷與接地 天線應(yīng)做防雷措施，天線置于直擊雷防護(hù)區(qū)域，同時(shí)饋線加SPD防雷管，天線鐵搭及饋線金屬外殼部分必須做好接地處理，接地網(wǎng)良好。每年雷雨來臨季節(jié)做好維護(hù)檢查，雷電天氣盡量

11、不使用，防止雷電引入損壞接收機(jī)或有源天線。 接地可使用銅板、銅棒深埋入地下，如果有凍土，需在凍土以下，如果大地接地電阻較高，需要做降阻處理。接地電阻不應(yīng)大于4歐姆 饋線不應(yīng)與鐵塔連接，應(yīng)做絕緣處理。架設(shè)高度及方向架設(shè)高度一般會(huì)影響發(fā)射和接收天線的仰角，應(yīng)根據(jù)不同天線類型和通信站之間的距離及電離層高度等參數(shù)計(jì)算天線架設(shè)的高度，施工過程還要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整天線架設(shè)高度。 傾斜面架設(shè)增大仰角、降低天線高度對(duì)于有方向性通信的天線，有時(shí)需要1對(duì)1或1對(duì)多要求的，把握的原則是盡量將天線主瓣對(duì)準(zhǔn)主站?？紤]天氣的影響大風(fēng)、暴雨、嚴(yán)寒、酷暑等天氣需要天線及饋線不能拉的太緊，同時(shí)一定的張力，防止天線及饋線損壞。安全性架設(shè)天線需要考慮安全性，包括：人員安全、材料安全、設(shè)計(jì)安全。人員需要攀高，需攜帶進(jìn)行安全繩作業(yè)，建議咨詢有經(jīng)驗(yàn)的高空作業(yè)人員。材料選用結(jié)實(shí)的鋼制及鋁制材料和導(dǎo)電性好的銅質(zhì)材料，材料要防腐防銹。天線易于維護(hù)等因素工作頻率的選擇需要根據(jù)天線的類型、日夜及夏冬、通信距離選擇合適的通信頻率。 隨工作頻率升高，電離層吸收減少，穿透電離層的高度也越高，傳播距離也愈遠(yuǎn) EDF1F2仰角f0f1f2f3f4f5f5 f4 f3 f2