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大于6MHz以上频段,八木天线在理想情况下增益可达到19dB,八木天线应用于窄带和高增益短波通信,可架设安装在铁塔上具有很强的方向性。在一个铁塔上可同时架设几个八木天线,八木天线的主要优点是价格便宜。
2.对数周期天线(Log Periodic Antenna) 对数周期天线价格昂贵,但可以使用在多种频率和仰角上。对数周期天线适合于中、短波通信,利用天波信号,效率高,接近于发射期望值。与其它高增益天线相比,对数周期天线方向性更强,对无用方向信号的衰减更大。
3.长线天线(Long-Wire Antennas) 长线天线优点是结构简单,价格低,增益适中。与八木天线和对极周期天线比,长线天线长度方向性和增益低。但其优势在于,由于其增益与线长度有关,用户可以找到最佳接收线的长度和角度。通过比较信号波长,计算出线的长度,非常适合于远距离通信。当线长4倍波长在仰角为25度时与双极天线比增益高3dB,当线长8倍于波长时,增益高6dB,仰角下降到18度,
4.车载移动天线(Mobile Antennas) 移动天线一般工作在2.0~25MHz频段上,为垂直极性天线,性能与机械特性有关,天线长度较短,在低仰角工作时,发射效率适中。在通常情况下,车载天线仰角应大于45度,因为天线长度较短,是低效天线。在汽车上,机械特性限制了天线的选择,但天线可以放置为倒\L\型,这样增加了天线的垂直辐射面,可以提高发射效率,倒\L\天线适宜用于中短波通信。 三、常用短波天线性能
方向性天线、简单的双极天线适用于短距离通信,但短波远距离通信信号微弱,甚至被各种噪音淹没时,天线就需要选择比双极天线增益更高的天线。理想方向性天线在工作方向上具有很高增益而无用方向上增益为0。 四、不同环境下天线选型
1.固定站间远/近距离通讯 由于固定站间通讯方向是固定不变的,所以一般采用高增益,方向性强的短波天线。通信距离在1000-3000公里,可使用高增益,低仰角对数周期天线(LP),但天线价格昂贵。在实践中100W短波自适应电台配这种天线,可基本实现北京至昆明,乌鲁木齐甚至拉萨全天候通信。如果通信质量要求不是太高也可使用价格相对便宜的天线如八木天线,长线天线,但长线天线需用天调。距离在600Km以内时采用水平双极天线可取得较好效果,但水平双极天线占地较大,中心站电台较多不适合布天线阵。 2.固定站与移动站间通讯 由于移动站在运动中,通讯方向不固定,所以中心站的天线应选用全向天线,例如,多膜短波宽带天线或配有天线调谐器的鞭状天线。多膜天线虽然价格较贵,但是一个天线竿上可以绕三副天线(俩副高仰角天线,一副低仰角天线)远、近距离通信均可兼顾。中心站也可用鞭状天线,鞭状天线的仰角低,近距(20--100公里)通信困难,远距离(500--3000公里)只要频率合适,通信效果较好。 移动站天线由于安装面的限制,多采用鞭状天线,国内有时用栅网、双环、三环天线。远距离通信时,鞭状天线竖直,近距离通信则可以放置为倒\L\型,这样使用增加了天线的垂直辐射面,可以提高发射效率。只要天线的发射角、电台的工作频率合适,可以克服短波盲区(30--80公里)的通信困难。
3.干扰环境下的天线选型 电台干扰是指工作在当前工作频率附近的无线电台的干扰,其中包括敌方有意识的电子干扰。由于短波通信的频带非常窄,而且现在短波用户越来越多,因此电台干扰就成为影响短波通信顺畅的主要干扰源。特
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别对于军用通信系统,这种情况尤其严重。电台的干扰与其他自然条件引起的干扰有很大的不同,它带有很大的随机性和不可预测性。在敌方有意识的电子干扰情况下,采用高增益、方向性强的对数周期天线可取得一定的效果。当然,克服干扰主要提高短波电台性能(发射功率、接收灵敏度等等)或者采用频率自适应、短波宽带跳频技术。如果需要数传,调制解调器性能也非常关键,带有交织功能的串行体制短波高速调制解调器具有良好的抗干扰性能。 在影响短波通信效果的主要因素中,天线是首要的。选择一副好天线可以使电台的有效幅射功率成倍甚至成几倍增加。 根据通信距离、通信方向(定向或全向)、承受功率的不同,短波天线品种可以有多种选择,但我国用户更喜欢使用宽带双极天线,从国际上看使用宽带天线也是流行趋势,这是因为宽带天线具有结构简单,架设方便,不用天调,不接地线,频率范围宽等优点。但问题是,我国用户目前广泛使用的是效率很低的普通双极宽带天线,这种天线虽然价格便宜,但是幅射效率很低,通信质量差,此外还存在质量粗糙,架设状态不稳等多种问题。 本文介绍一种新型天线三线式高效宽带天线。这种天线的两极由三条平行振子组成,工作频段2~30MHz,不用天调。与普通双极宽带天线相比,三线天线具有以下显著优势: 1、三线天线有3~5dbi的相对增益,而且在全频段基本上保持2:1以下的优异驻波比,而普通宽带天线在很多频率上的驻波比超过2.5:1,因此三线天线的幅射效率明显高于普通宽带双极天线。 2、普通双极天线重心偏斜,随风摆动,状态不稳定,影响通信效果且容易损坏。而三线天线的形态和结构非常合理,架设后三条振子始终保持水平,性能稳定,且抗风能力强,不易损坏。
3、普通宽带天线只能平拉架设,而三线天线有平拉和倒‘V’两种架设方式,具有多种用途。
4、三线天线在近距离(覆盖盲区)的通信效果远比普通双极天线和笼型天线为佳,中远距离通信效果也相当好。
以下分别介绍三线天线的两种架设方式及其不同用途: 平拉架设
平拉架设主要用于点对点定向通信,或点对扇面的通信。三线天线平拉架设方法与普通宽带天线相同,都是在天线的两端架设高杆,将天线在两杆之间拉直。但是三线天线平拉架设的方向图与普通宽带天线不同。在较低频率下,普通宽带天线的方向图是双球形,方向性强,在天线的窄边方向没有幅射;而三线天线的方向图是椭圆形,不仅在宽边方向幅射很强,在窄边方向也有一定幅射。因此三线天线在平拉状态下能够兼顾窄边方向的通信,适应性比普通宽带天线要强得多。 倒V架设
倒V架设方式是三线天线独有的特点。这种架设方式产生360°全向幅射,在较低频率下还能够产生高仰角幅射,因此能够胜任通信网的中心站天线。特别是对于移动通信,三线天线的优势更为明显。它符合移动通信中心站的各种要素:全向;兼顾近、中、远各种距离;与各种类型各种极化方式的车载、船载、固定台的天线都能良好兼容。
我们发现不少用户使用双极宽带天线或鞭状天线作为短波移动网的中心站天线,这是造成通信不好的原因之一。从原理上看这两种天线都不适合用做中心站天线。原因在于:1、它们的方向图都不适合全方位全距离通信,不适合移动通信的要
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求;2、在高仰角方向辐射微弱,近距离效果不好,存在通信盲区。
一些移动通信网的用户往往只注意移动台(车和船)的天线改造,这当然非常重要。但应当指出,仅仅改造移动台天线是不够的,中心基站的天线也必须同时改造,才能从根本上提高移动通信的质量。
以下使用实例能够充分说明三线天线的通信效果: 在我国沿海城市架设,与北太平洋和南太平洋的船队保持不间断联络,通信距离超过5500海里;
在我国北部的黑龙江和南部的海南岛之间通信,距离超过3200公里,通信质量良好;
在多数省会城市架设,与全省境内行驶的车辆和地区分台保持不间断联络,其中包括西藏、内蒙、新疆等高原或戈壁地区。
三线天线造价略高于普通宽带天线,但低于其它短波基站天线,符合我国用户的经济条件。对于正在使用的通信网,花费少量投资将旧天线更换为三线天线,显著提升通信质量,显然是事半功倍。 三线式短波基站天线 2
全频段、高效率、状态平稳、架设方便、抗风力强、不易损坏
三线式天线是一种性能优秀的新型短波天线,在1.6~30MHz频段工作,不用配接天调,不用连接地线,能够在近中远各种距离都保持很好的通信效果,近年来在全世界获得广泛应用。
三线式天线的结构完全不同于宽带双极天线。它采用独特的三线偶极结构,损耗小,辐射效率高,重量轻,全频带内保持低驻波比。三线式天线彻底克服了普通宽带双极天线重心偏斜,随风摇摆,损坏的痼疾,架设状态平稳,不但保证通信效果的稳定,而且抗风能力强,不易损坏。 实践证明,原来配用宽带双极天线的台站,换用三线天线后信号等级显著提升。此外三线天线造价较低,适合在我国推广应用,大面积提高短波通信的质量。 三线式天线可以选择两种架设方式,分别适应不同的用途: 倒‘V’方式架设 (用于全方向通信)
倒V架设是将天线中央部位悬挂在支撑杆顶端,两边斜向拉直,振子对地夹角约55o这种架设方式产生全方位辐射,而且兼顾水平极化波和垂直极化波,对外围各方向的水平天线、鞭状天线、环状天线的通信效果都很好,适合做中心站天线,配用其所长125W电台通信半径可达1500公里。
天线长度为30米时,中央架高15米,两侧架高2米,间距18米。 平拉方式架设
(用于定向通信)
这种架设方式在天线的宽边方向的辐射强于窄边方向(例如:东西向架设时,南北向为宽边),因此适合点对点、点对扇面定向通信。配用125W电台最大通信距离可达2000~3000公里。 两侧支架高度以1/4波长为佳(例如:F=10MHz,支架最佳高度约7.5米),通常以常用频率的均值设计支架高度。若受场地限制,也可以利用建筑物作为支架。 说明:
三线天线长度取决于最低工作频率,提供30米和50米两种标准长度,均满足1.6~30MHz下限工作频率。如果实际使用的下限频率较高,可以适当缩短天
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线长度。