短波天线原理和应用

短波天线的原理和应用

摘要：本文从电波传播和电离层分布特性的角度解释了短波电波辐射的特点，并介绍了常用短波天线的种类和特性。对各类短波天线的架设要求和注意事项给出了建议和参考。最后对短波天线的接地系统的设计给出了一些参考方案。

关键词：天线、电离层、极化、接地

1.序

无线电通信就是依赖于无线电电波在空间的传播而建立通信链路的,因此电波传播是

无线电的一个重要环节。对于不同的工作频段，电波的传播特性将有所不同。同时所采用的辐射天线也将有很大的不同。本文将就电波的传播特性和短波常用天线以及电台架设的注意问题作一些介绍。

1．1 电离层特性

电波在空间传播将会受到电离层的影响，尤其是中短波的传播就是依赖于电离层的反射进行传输的，因此对电离层应有一些了解。

a）电离层的产生

地球表面有1000公里高的大气层，由于太阳光辐射（x射线，紫外线）空气不断电离同时不断复合，这样空气中将存在着游离的带电粒子；

b）带电粒子随高度增加而增加，在离地面较近的地方每立方米只有几个或几十个粒子，到接近1000公里时，每立方米将有上千或上万个带电粒子。因电离层一般按如下分层：

C层D层E层F1层F2层

0～50kM 60～90kM 100～120kM 170～220kM 225～450kM

c）电离层在白天、黑夜，一年四季将会有不同的变化。白天由于有阳光，低层(D层)电离层浓度升高，反之黑夜时将降低。一年四季变化也是由于因受阳光照射时间长或短而变化。

d）电离层在不断上下或水平运动，从而造成电波反射传播过程中的瑞利衰落和多普勒效应。

e）电离层具有非均匀分布性，类似云彩的特点，因而造成电波反射时的散射,多径时延。f）电离层对电波的吸收随工作频率升高而减少。对中长波吸收很大，如10～20kW的中波广播机覆盖面在100km左右，而1kW的短波可传送3000km。即频率愈高的中短波信号愈容易穿越低层(D层)的电离层。

1．2 大地对电波的影响

大地对电波的影响主要是地波传播的影响，大地不能视为良导体也不能视为绝缘体，由于地质不同应区分对待。

a）对于如海水、淡水、湿地，对电波的吸收较小，但由于地面反射波与入射波有180o 相位差，将会吸收紧靠地面的电波，使波瓣抬高；

b）对于干燥地质对电波吸收会较大（主要对短波吸收）；

c）对于金属矿藏地质如铁矿地带，对电波吸收是非常大的，千万不要在这里设立电台（收发信台）；

d ） 总体看地面对电波都有一定的吸收，而且随频率愈高，吸收愈大，但地面对

0.15MHz~5MHz 吸收较小。

2 各波段电波传播

2．1 中长波的电波传播

由于地面对中长波吸收较小，而电离层对中长波吸收很大，因此中、长波的电波传播主要以地波为主，在工作频率接近2MHz 时，才有一部分以天波传播。 长波的波长达1～10km ，其天线的体积非常庞大。

中波常用桅杆天线，容抗很高，而天线电阻很小只有2～10Ω，电波以垂直极化传播。

接收场强

P —— 发射功率（瓦）

h 1 —— 发射天线有效高度（m ） h 2 ——接收天线有效高度（m ） r —— 与发射台站距离（m ） K —— 视地面影响的系数

2．2 短波电波传播

短波的电波传播有地波和天波传播，主要是天波传播，因此和电离层有紧密的联系。 2．2．1 地波传播

地面对短波吸收较为严重，因此短波的地波传输距离都很短，而且工作频率在短波的低频段（< 5MHz ）。

如在平原地带，20瓦电台（4米鞭天线）地波通信距离只在25km 左右，100瓦电台地波通信距离约为40～50km ，200瓦电台约在50～60km 。

在海平面短波的地波传输可以远一些，如100瓦电台通信距离可达150km ～300km 。 2．2．2 短波的天波传播

短波之所以可以远距离通信，得益于天波的传播。天波是靠电离层的反射而传播的。

12

2

h E K r

a) 盲区

在短波传播中,在工作频率固定,发送波瓣固定时,会出现地波达不到,天波也达不到的地段,接收机在这段地区将无法接收,这个地段称为盲区。

盲区的克服,改变工作频率或改变天线发送波瓣。

注意:辐射仰角过高电波会不反射,频率愈高高仰角的电波会愈容易穿透电离层而不产生反射。

b ）随工作频率升高，电离层吸收减少，穿透电离层的高度也越高，传播距离也愈远。

f 1 f 2

f 3 f 4 f 5 f 5

电离层 高电离层 发信台 发信台

要进行远距离通信一般选用高一些的频率,同时压低波瓣仰角。功作频率太高，尽管仰角不是过分高，但它将穿透电离层不产生反射。（地球电离层有一个低损耗的短波窗口，那就是22MHz 左右的工作频率） 短波远距离通信传播路径设计：

1）短波一跳传输距离一般可考虑在3000km 以内，电离层反射层一般考虑在E 、F 层，路径损耗要靠实验获得，同时接收地点的无线电噪声电平，如城市通常有20~35μV/m,农村5~15μV/m 。如北京到广州2450公里，白天路径损耗约280W ，夜间损耗约180~200W 。这样才能保证接收方有10dBSINAD 。

2）短波的多跳传输

在二十世纪七十年代以前,远程通信都是以短波为主.在洲际短波通信上就要考虑多跳传输。为减少损耗，地面反射点应选择在海面或湖泊。 如：

C ）电离层反射中的最佳频率传输

在过去短波通信中，只规定了2~3个白天或夜间的工作频率，由于电离层经常在变化（浓度、高低），短波通信的可靠性非常低。近年来自适应通信技术的发展，可以自动寻找最佳频率工作，使短波可通率有很大的提高。

由于电离层不断的“运动”——电荷变化，使得某一频率传播路径中的吸收、散射情况也在不断变化。因此在某些时候，就会存在某段频率集所对应的传输路径上损耗最小，散射最小的情况，这一频率集就是这一传输路径的最佳信道。如天津到上海最佳频率上通信，只需10瓦功率，天津到乌鲁木齐最佳频率上通信只需60瓦功率。 d ）电离层变化对电波传输的影响和对策 电离层变化对电波传输的影响主要有：

——衰落---几次~上百次/秒，变化100dB 以上； ——散射---造成衰落；

——多径延时---造成码元模糊±2ms~4ms ； ——多普勒效应---频率偏移±4Hz~8Hz ； ——大气噪声干扰---降低信噪比。 对策：1）针对衰落、散射

——加强接收机AGC 设计（控制特性大于120dB 以上，不同通信方式具有不同的

放电常数）；

——不用或少用调幅方式；

——采用交织、分集等资料纠错。 2）针对多径时延、多普勒效应

F F S N D

SINAD N D ++=

+

上海

太湖 电离层 发射接收

——降低传输波特率；

——调制器增加多普勒频偏纠正。

3）降低大气噪声干扰影响

——采用功率自适应技术；

——提高天线方向性；

——提高接收机选择性和倒易混频等与抗干扰有关指针。

2．3 超短波的电波传输

超短波段的波长已经在10m以下，电离层已不在进行反射。而大地、建筑物对它有很大的吸收，所以超短波的电波只能直线或称视线传播。由于地球表面是一球面，因此当发射台站以50m高天线发射时，他传播距离应在半径50km左右圆周内。城市里的建筑物对它产生吸收和反射。

对于30MHz~100MHz频段，除视线传播外，在地球表面C层电离层比较浓密时，地面和电离层之间视为“波导”，这时电波将会绕射传播，电波将会传输100多公里远。超短波亦常用于散射通信，即利用流星在大气中燃烧时产生的反射进行通信。

3．常用短波天线

3．1 天线是接收和发送设备的重要组成部分，优良的天线可以节省数十倍的发射功率，又很好的净化电磁环境。

对于天线要了解以下几个基本概念：

偶极子——元天线

点源天线

天线增益

天线方向性

电波极化——垂直极化、水平极化、椭圆极化

天线有效高度

天线阻抗

天线效率

a）元天线

元天线即偶极子天线，是一种基本辐射单元。

()sin

fθθ

=z 向

x-y面为圆

dl<<λy

天线辐射功率P

辐射电阻 2

2

80(

)A dl

R πλ

=

b) 点源天线

理想天线元,它的方向性为半径均匀的球形,辐射效率为100%。这种天线是不存在的，仅作为标准。

C ） 天线增益G

产生相等场强时，点源天线输入功率P oIN 和某实际天线的输入功率P IN 之比。

d) 方向性系数 D

以同等功率输入点源天线或某天线时产生的场强平方比

元天线的方向系数D=1.5，单独方向性系数意义不大，主要是方向图。 e ）电波极化方向

电波从天线辐射，有不同的极化方向（与天线有关），利用不同的极化方向可增加通信容量或躲避干扰。

以电场垂直于地面的为垂直极化，电场和地面平行的为水平极化。

短波电波经电离层反射后，由于电离层的不均匀性，通常要造成椭圆极化即垂直极化和水平极化都存在。

222

80()s

dl

P SdA I πλ

==?2A A

P I R =

oIN

IN

P G P =

E Const =或

o

E G E =

IN P Const

=D

η=方向性系数 发射效率

2

2o E D E =

IN P Const =大地

大地

E 场 垂直极化 E 场 水平极化

椭圆极化

注：发射波为垂直极化，则接收也应垂直极化来接收，这才能得到最大的耦合电平。超短波电台应非常注意极化。 f ）天线有效高度 h 在估算场强时，经常采用天线有效高度作为天线高度。由于地面对高频电波有很大的吸收，尽管天线很长，但在地面上，接收和发射的效率仍然很低，当天线离开地面越高，接收场强将会随之线性增加。因此可折算接收场强上增加的天线离地面的高度,即天线有效高度。原则上是

13

()44

λλ的天线离地面高出一米可计入1米。 g ）天线阻抗（微波天线除外）

驻波天线如鞭天线、长线天线、44米双极天线，可以把它看成是开路线段，但由于它有电波辐射，有天线电流和功率输入，因而它是一个复杂的复合阻抗。

天线的电阻并非辐射电阻，而是与辐射电阻和天线自身电阻，天线环境损耗，地面损耗有关的数值，所以测量天线阻抗都规定或标明环境条件。

天线的电抗部分基本接近2ctg

π

λ

规律变化，但由于地形、地物和天线自身的结构，

将会使天线电抗变化规律有所偏离。如谐振点会随轴左右移动，并联谐振时电抗并非无穷大等。

宽带行波天线,具有固定输入阻抗的宽波段可使用天线。这些天线如菱形天线、折合振子天线等。它们的阻抗在相当宽的频段内是固定的600Ω或50Ω，驻波比≤2.5。 h ）天线效率

对天波一般为95%η>。一般在设计天线时，自身热损都很小。主要考虑天线架设强度。因此使用的铜线、钢丝都比较粗，如软天线电缆线径φ4mm ，拉拔力在60kg 左右。 3．2 短波常用天线

3．2．1 常用短波天线的分类

一般可分为两大类：

1） 窄带驻波天线——天线阻抗随工作频率变化很大。

2） 行波宽带天线——天线阻抗在较宽的频带内变化很小，SWR ≤1:2。 什么是驻波比SWR （或称电压驻波比VSWR ）？

若Z l =Z 0时，线上电压为V V max =V （1+ρ），V min =V （1-ρ）

a)常用窄带驻波天线

● 鞭天线——1.8米、2.7米、4米、6米、10米 ● 桅杆天线（船用）——6米、15米

● T 型，倒L 型天线——20米、40米、80米 ● 斜天线——15米、20米

● 双极天线——44米、64米Π型天线

● 螺旋天线——鞭天线长度压缩型（D<<

4

λ

）提高天线阻抗,输入端配以可调电容来调谐天线。

● 装车用环天线——单环、双环等

b)常用行波天线

● 笼形天线 ● 菱形天线 ● 对数周期天线 ● 折合振子宽带天线 ● 加载偶极子宽带天线 ● 加载扇形宽带天线

c)超高频常用天线

● 对称振子天线 ● 八木天线 ● 对数天线

●

35,48

λλ天线（车载） ● 螺旋天线（手持） 3．2．2 鞭天线 a)结构特点

Z 0 Z l

Z l ≠Z 0

Z l

max min

V SWR V =

=

V 入+ V 反 V 入- V 反

11SWR ρρ+=-ρ—反射系数

鞭天线相对于短波的波长都远小于4

λ

,因此容抗都比较大,为了减少容抗经常采用加顶方式,基本结构如下:

对于1.8米、2.7米、4米鞭，常用于背负台，6~10米鞭用于固定台或车载。

b)阻抗

如4米鞭电阻为6Ω（1.5MHz ）~200Ω(24MHz),容抗约-j3000Ω(低频)~-j50Ω(高频),对于更短的鞭天线如1.8米鞭,在1.5MHz 时,容抗约-j6000Ω~-j7000Ω,天线体越粗,电阻越均匀。 c)极化

垂直极化，适用于地波通信。 d)方向性图

3.2.3 斜天线 a)结构特点

15米斜天线或

加顶

固

定杆

架设方便,一般半固定台站使用。这种天线相当于把鞭天线斜放。

b)阻抗

1.5MHz时,电阻约33Ω,容抗约-j300Ω;

6.5MHz时,电阻约1000Ω,感抗容抗约±j3000Ω

其它频点的阻抗都在上述两点之间。

c)极化

水平极化和垂直极化都有。

d）方向性图

e) T形天线或倒L形天线可看成斜天线的一个变种或鞭天线加顶。阻抗比鞭天线均匀，容抗变小，同时增加了水平极化，对低频端增益可增加1~2dB,方向性比斜天线好。3．2．4 44米、64米Π型双极天线

a) 结构特点

适合固定台站或半固定台站使用（战术用天线），这种天线价格低，架设容易。

天线体用带钢丝的软天线线缆φ4~φ3mm。天线拉紧后，中间的下垂一般小于1.5米。

a)极化：水平极化

b)阻抗变化剧烈

通过但双变换器后，可以使阻抗变得均匀一些，有利于天调匹配。单双变换器一般采用4：1传输线变换器，电感控制在10~20μh 即可。

3．2．5 装车天线——单环、双环、三环天线

装车天线主要有利于运动通信使用，因此结构要牢固，有一定强度。力求有一定天线高度和全方向性。

天线体常用φ15~φ20mm 的铝管，离车体有0.5米~1米高，构成单环、双环或三环天线。 单环天线

谐振点在8MHz 左右,R A =16k Ω,X A =300Ω;其它点R A 非常低约8~10Ω。

天

调

单双变换器 双极天线 I 1 I 2 I 2

I 1 2L R 2C

R 21

I I 等效电路

2 3 8 9 1k R A （f （MHz ）

MHz ）

辐射/近场略低于4米鞭，水平方向图近似于圆。

8字形双环天线

用φ16铝管，长17米弯成8字形，在离地2.7米高场强略高于4米鞭,高仰角辐射场强高于4米鞭约4.3dB 。 阻抗：

窄带的天线还有很多，如伸缩鞭天线、盘锥天线、单环天线。

3．2．6 笼形天线 a) 结构特点

馈电 可调电容或电感

2米

133m

b) 在设计频段内以600Ω馈送，工作拼频段一般在2倍频程。

c) 方向性图：和∏形双极天线一样，天线增益一般可达8～１０ｄＢ。

３．２．７对数周期天线 ａ）结构特点

３００Ω ６００Ω渐变线

0.9

4

i

i λ与1i λ-相差≤２ＭＨｚ较好，相差较大时则波段内SWR 波动大。根据工作频段设计振子

数，如10MHz ～20MHz ，则最少需6副振子，在有些地方，为减少天线体积，在振子上加电感进行压缩，但天线的增益相应也减少。

b) 一般对数周期天线的方向性是非常好的，最高增益可达到15～21dB 。可以根据地形架设天线，使波瓣压得较低以适合远距离通信。 c) 方向性图

3.2.7 折合振子宽带天线 a) 结构特点

??

压缩振子

12.5米 匹配电阻

b) 阻抗：50Ω，在2～30MHz ，SWR 1:2.5≤，可直接与50Ω发射机相连用。 c) 方向性与∏形双极天线相同。 d) 功率损失：3dB 。

3.2.8 加载偶极子宽带天线 a) 结构特点

b) 类似折合振子天线性能，2~30f MHz =，1:3SWR ≤，40%η>。 3．2．9 加载扇形宽带天线

这种宽带天线一般用于船上，效率较低，调整较困难。

3．2．10 超高频常用天线

a) 超高频常用天线一般有对称偶极子天线和鞭天线两类

对称偶极子天线

鞭天线类

单一对称偶极子天线 对数式天线

三木天线 4λ54

λ58λ天线

螺旋天线

加载电阻 12米

a) 单一对称偶极子天线

c)三木天线

优点：提高增益8～10dB,增加了工作带宽。

d)

相当于在三木天线的基础上增加引向器，从而也提高了增益和工作带宽。

10.85

4λ=?73Ω平衡

300Ω平衡折合振子 源天线

300Ω平衡馈线

e) 超高频14λ、54λ、5

8

λ天线

f) 螺旋天线

为压缩长度,一般采用钢丝外套绝缘。

4.短波发射机接地的处理

4．1 对于中短波发射机，接地是非常重要的，接地在日常生活中也经常接触。一般认为相对为零电平的线即为“地线”，相对为零电平的面即为“地面”，如地球的地面，飞机的金属机架和金属船体等。

5

8

λ天线

车载天线

50Ω馈线

14λ天线

倒相器使各段同相位

增益增加6~8dB

地，在不同地方和不同用途会有不同称呼，但大体可分为三类： a)动力地

动力电源的零线，电子线路的零电位线，有数字地和模拟地之分。 b)安全地

对人或设备起安全保障的地，人在地球表面上生活，经常把地面当成安全地，常见的有避雷针地线，带电（市电）的地线等等。 c)高频地

这个地不是日常生活中的地，而是与正极性高频构成负极性的线或面，它不一定需要与动力地或安全地相连接。 4.2 发射台站的动力地线

小功率发射台站电源一般使用市电单相220V,而大功率台站常采用三相380V 。在采用三相的同时还会有使用单相的设备，这样动力地线将是很重要的，否则负载变化将会引起相电压变动，使三相失去平衡。

4．3 发射台站安全地

为了设备和人身安全，发射台站都要设置安全地线和避雷地线。电子设备为了电磁兼容需要，动力引线往往采用接地电容或滤波器消除外界干扰，以及减少设备干扰反馈倒动力线上。同时连接有较长的空间传输线或天线的设备，会感应到空间静电电荷或雷电电荷。这些电荷会产生很高的高压，很容易伤害人身或设备内器件。因此这些设备都需要设置放电装置以及接地柱，通过地柱连接到大地，保持设备外壳和大地同为零电位。如图所示天线放电装置。

线电压

= 相电压 阻流圈 放电器

大地

天线放电装置

接地柱

安全接地地线和避雷地线要分开,接入大地的避雷地线电阻应小于5Ω～10Ω,并能承受2000A 短瞬电流（200ms ）。而安全地线承受功率可较小一些，但都应经久耐用，牢固。因此这些地线的结构尺寸都不能过分小，并且应经常检查。 4．4 高频地

4．4．1 高频辐射机理

交变的电场会产生交变的磁场，交变的磁场会感生出交变的电场。

这就是电波传播的机理，但高频不形成偶极子电场，也就无法辐射。中短波由于波长较长，而天线较短，需要由大地构成偶极子天线，因此在这里引入高频地的概念，就能较好的处理中短波的高频地问题。

4．2．2 潮湿地面可作为良好的高频地

一般在潮湿地高频地是由金属板(如铜板)埋入地下构成,由于潮湿地导电电阻较小,可以构成导电“镜面”，当电场进入大地后，很容易到达镜像天线员极上。这样损耗电阻越小，辐射电流就会越大，从而提高辐射磁场，天线辐射效率大大提高。

同样水池、田地、海水都可以作为良好的高频地，但应注意，作为地的面积应与工作波长相似。

4．4．3 干燥地区高频地的设置

再干燥的沙土地区。石头地区，无水的楼顶均无良好的导电镜面，这样无法使天线构成偶极子辐射元。天线辐射电流会大大减少，甚至无法工作，天线的辐射方向已不是原设想的方向。解决上述问题，只有人造高频地。 a ） 条格高频地网

地网可用钢条焊接编织而成，孔目尺寸要小（

1

8

λ如1米正方）

，总的长宽一般为max 2

λ，钢条容易被腐蚀，应采取防腐蚀措施。

E

H

2

λλ+

镜像天线

b）辐射条高频地网

?

φφ多股铜导线，以地柱为圆心连接好，用15～18根20米长的带绝缘护套的4~6

然后均匀辐射拉直，固定好，这种地网作短波地网是不错的。

C）装车电台以汽车顶皮（金属）作为高频地。

结论：当今电磁环境越来越复杂和恶劣，各种频谱和信号之间的干扰越来越严重。短波通信影响日益突出，通信效果同上世纪相比，已不可同年而语。但短波通信凭借其良好的抗摧毁性、移动性、机动性仍然在国防和民用生活上发挥着不可替代的作用。实验证明，通过恰当的选择短波天线，正确的架设天线以及科学的运用频谱的变化规律，恰当合理的变换频率资源或采用更先进的数字通信技术，短波通信可以继续发挥重要的通信作用。

短波通信系统介绍

一、短波通信概述 (1) 二、短波通信的优势 (2) 三、短波通信的一般原理 (2) 3.1.无线电波传播 (2) 3.2 电离层的作用 (4) 3.3 短波频率范围 (4) 3.4 短波传播途径 (4) 四、单边带概念 (5) 4.1 单边带的定义 (5) 4.2 单边带的优点 (5) 五、优化短波通信的方法 (6) 5.1 正确选用工作频率 (6) 5.2计算机测频 (7) 5.3 正确选择和架设天线地线 (7) 六、短波电台天线知识 (7) 6.1了解天线的基本工作原理 (7) 6.2正确选择电台天线 (8) 6.3正确处理天线价格与质量的关系 (8) 6.4常用的天线 (9) 6.4.1用于全方位通信的三角组合型全向全角天线 (9) 6.4.2兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线 (9) 七、工程施工要点 (10) 7.1正确架设天线和连接馈线 (10) 7.2电台和天线的匹配 (10) 7.3正确埋设接地体和连接地线 (11) 7.4选用先进优质的电台和电源 (11) 八、短波电台的应用 (12) 9.1 近距离盲区及解决方法 (13) 小知识： (14) 一、衡量天线性能因素 (14) 二、几种常用的短波天线 (15)

一、短波通信概述 短波通信是利用波长为100-10米(3-30兆赫兹)的电磁波进行的无线电通信，也称高频通信，主要靠天波传播，可经电离层一次或数次反射，最远可传至上万公里，如按气候、电离层的电子密度和高度的日变化，以及通信距离等因素选择合适的频率，就可用较小功率进行远距离通信。但是由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。目前，它广泛应用于电报、电话、低速传真通信和广播等方面。 由于采用大气空间及电离层为传输媒介无需投资，仅需配置短波收发信机和天线、馈线系统即可组成短波通信系统。该系统通信设备较简单，机动性大，因此，可用于电话、电报、传真和广播等业务，特别适合应急通信和抗灾通信。 短波通信载频低，可用频带窄，容量不大，并且稳定性较差，所以较少用于民用通信。但近几年，随着新技术的发展，利用计算机进行自动测量传播参数和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信，不但使电报电话短波通信可随时保持畅通，而且还可以进行数据速率达4800比特/秒的低速数据通信。

天线的分类与选择

第二讲天线的分类与选择 移动通信天线的技术发展很快，最初中国主要使用普通的定向和全向型移动天线，后来普遍使用机械天线，现在一些省市的移动网已经开始使用电调天线和双极化移动天线。由于目前移动通信系统中使用的各种天线的使用频率，增益和前后比等指标差别不大，都符合网络指标要求，我们将重点从移动天线下倾角度改变对天线方向图及无线网络的影响方面，对上述几种天线进行分析比较。 2.1 全向天线 全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型，覆盖范围大。 2.2 定向天线 定向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。 根据组网的要求建立不同类型的基站，而不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。选择的依据就是上述技术参数。比如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的全向型天线，而定向站就是采用了水平方向增益有明显变化的定向型天线。一般在市区选择水平波束宽度B为65°的天线，在郊区可选择水平波束宽度B为65°、90°或120°的天线（按照站型配置和当地地理环境而定），而在乡村选择能够实现大范围覆盖的全向天线则是最为经济的。 2.3 机械天线 所谓机械天线，即指使用机械调整下倾角度的移动天线。 机械天线与地面垂直安装好以后，如果因网络优化的要求，需要调整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。在调整过程中，虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化，但天线垂直分量和水平分量的幅值不变，所以天线方向图容易变形。 实践证明：机械天线的最佳下倾角度为1°－5°；当下倾角度在5°－10°变化时，其天线方向图稍有变形但变化不大；当下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图变化较大；当机械天线下倾15°后，天线方向图形状改变很大，从没有下倾时的鸭梨形变为纺锤形，这时虽然主瓣方向覆盖距离明显缩短，但是整个天线方向图不是都在本基站扇区内，在相邻基站扇区内也会收到该基站的信号，从而造成严重的系统内干扰。 另外，在日常维护中，如果要调整机械天线下倾角度，整个系统要关机，不能在调整天线倾角的同时进行监测；机械天线调整天线下倾角度非常麻烦，一般需要维护人员爬到天线安放处进行调整；机械天线的下倾角度是通过计算机模拟分析软件计算的理论值，同实际最佳下倾角度有一定的偏差；机械天线调整倾角的步进度数为1°，三阶互调指标为-120dBc。

基站天线选型

基站天线选型 一.天线概念 在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。 在选择基站天线时，需要考虑其电气和机械性能。电气性能主要包括：工作频段、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、副瓣抑制、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。机械性能主要包括：尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。 基站所用天线类型按辐射方向来分主要有：全向天线、定向天线。 按极化方式来区分主要有：垂直极化天线（也叫单极化天线）、交叉极化天线（也叫双极化天线）。上述两种极化方式都为线极化方式。圆极化和椭圆极化天线一般不采用。 按外形来区分主要有：鞭状天线、平板天线、帽形天线等。 在继续论述天线相关理论之前必须首先介绍各向同性（Isotropic）天线。各向同性天线是一种理论模型，实际中并不存在，它把天线假设为一个辐射点源，能量以该点为中心以电磁场的形式向四周均匀辐射，为一球面波。 另外全向天线并不是没有方向性，它只是在水平方向为全向，但在垂直方向是有方向性的。它与各向同性天线是两个不同的概念。 半波振子是基站主用天线的基本单元，半波振子的优点是能量转换效率高。1.天线增益 天线作为一种无源器件，其增益的概念与一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用，但天线本身并没有增加所辐射信号的能量，它只是通过天线振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一方向。增益是天线的重要指

标之一，它表示天线在某一方向能量集中的能力。表示天线增益的单位通常有两个：dBi、dBd。两者之间的关系为：dBi=dBd+2.17 dBi定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于各向同性天线能量集中的相对能力，“i”即表示各向同性——Isotropic。 dBd定义为实际的方向性天线（包括全向天线）相对于半波振子天线能量集中的相对能力，“d”即表示偶极子——Dipole。 两种增益单位的关系见图1： 图1 dBi与dBd的关系 天线增益不但与振子单元数量有关，还与水平半功率角和垂直半功率角有关。 2.天线方向图 天线辐射的电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示的称为相位方向图。 天线方向图是空间立体图形，但是通常用两个互相垂直的主平面內的方向图来表示，称为平面方向图。一般叫作垂直方向图和水平方向图。就水平方向图而言，有全向天线与定向天线之分。而定向天线的水平方向图的形状也有很多种，如心型、8字形等。 天线具有方向性本质上是通过振子的排列以及各振子馈电相位的变化来获得的，在原理上与光的干涉效应十分相似。因此会在某些方向上能量得到增强，而某

2.4G 天线设计完整指南(原理、设计、布局、性能、调试)

本文章使用简单的术语介绍了天线的设计情况，并推荐了两款经过测试的低成本PCB天线。这些PCB天线能够与PRoC?和PSoC?系列中的低功耗蓝牙(BLE)解决方案配合使用。为了使性能最佳，PRoC BLE和PSoC4 BLE2.4GHz射频必须与其天线正确匹配。本应用笔记中最后部分介绍了如何在最终产品中调试天线。 1、简介 天线是无线系统中的关键组件，它负责发送和接收来自空中的电磁辐射。为低成本、消费广的应用设计天线，并将其集成到手提产品中是大多数原装设备制造商(OEM)正在面对的挑战。终端客户从某个RF产品(如电量有限的硬币型电池)获得的无线射程主要取决于天线的设计、塑料外壳以及良好的PCB布局。 对于芯片和电源相同但布局和天线设计实践不同的系统，它们的RF(射频)范围变化超过50%也是正常的。本应用笔记介绍了最佳实践、布局指南以及天线调试程序，并给出了使用给定电量所获取的最宽波段。

图1.典型的近距离无线系统 设计优良的天线可以扩大无线产品的工作范围。从无线模块发送的能量越大，在已给的数据包错误率(PER)以及接收器灵敏度固定的条件下，传输的距离也越大。另外，天线还有其他不太明显的优点，例如：在某个给定的范围内，设计优良的天线能够发射更多的能量，从而可以提高错误容限化(由干扰或噪声引起的)。同样，接收端良好的调试天线和Balun(平衡器)可以在极小的辐射条件下工作。 最佳天线可以降低PER，并提高通信质量。PER越低，发生重新传输的次数也越少，从而可以节省电池电量。 2、天线原理 天线一般指的是裸露在空间内的导体。该导体的长度与信号波长成特定比例或整数倍时，它可作为天线使用。因为提供给天线的电能被发射到空间内，所以该条件被称为“谐振”。 图2. 偶极天线基础 如图2所示，导体的波长为λ/2，其中λ为电信号的波长。信号发生器通过一根传输线(也称为天线馈电)在天线的中心点为其供电。按照这个长度，将在整个导线上形成电压和电流驻波，如图2所示。 输入到天线的电能被转换为电磁辐射，并以相应的频率辐射到空中。该天线由天线馈电供电，馈电的特性阻抗为50Ω，并且辐射到特性阻抗为377Ω的空间中。

第一讲 天线基本原理

第一讲天线基本原理 1、天线的基本概念 1．天线的作用 在任何无线电通信设备中，总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置，这个装置就是天线。 天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道，或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。 2．天线问题的实质 从电磁场理论出发，天线问题实质上就是研究天线所产生的空间电磁场分布，以及由空间电磁场分布所决定的电特性。空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。因此，天线问题是时变电磁场问题的一种特殊形式。 从信号系统的角度出发，天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。从通信系统的角度出发，天线可以理解为信号发射和接收器，收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程和多径衰落特性。 3．对天线结构的概念理解 采用不同的模型，对天线可以有不同的理解。典型的模型比如：开放的电容 [思考] 野外电台或电视发射塔，无线电视或电台接收机，为什么能构成一个天线，其电流回路在什么地方？ 开放的传输线 从传输线理论理解，天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰 开。 TM mn型波导 将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导，则对应的传输波型是TM型波，但在传输过程中不断遇到波导的不连续性，因此不断激励

高次模。 由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构 波的形成都需要波源和传输媒质。在一盆水中形成机械波纹，可以使用点激励源产生波，并在水面上传播。波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。将一个肉包子扔出去，这个肉包子可能产生不同的结果，或者被狗吃了，或者掉在什么地方了，都与扔包子的人不再有任何关系。而对天线来说，馈点的激励源就是这种波源，天线导体和外界空间就是传输媒质。不过电磁波的传输媒质可以是真空。 [思考] 电磁波具有波粒二象性。频率越低，波动性越强；频率越高，粒子性越强。所以光波主要表现出粒子性，而长波表现出波动性。射频电磁波就是介于这二者之间的一种电磁波，它既有显著的波动性，又有显著的粒子性。只要认清这一点，许多问题就会变得易于理解。认清事物的本质规律我们才能很好地利用它，我们不能把一头驴当马使，否则就会出现许多荒唐的错误。有人认为射频很复杂，有人认为很简单，就是这个道理。 [哲学启示] 电磁波由于看不见，摸不着，所以在很多人看来它很抽象。但考虑到世界是普遍联系的，尽管不同的事物也有许多不相同点，但找到它们之间的联系，就能获得认识抽象事物的“火眼金睛”。 2、电磁场基本方程 1．麦克斯韦方程 （电生磁。若电场变化，则磁场随之变化） （磁生电。若磁场变化，则电场随之变化） （磁力线是无始无终的封闭闭合曲线） （电力线出发和终止于自由电荷）

kW短波通信系统的性能特点及技术指标介绍

10kW短波通信系统的性能特点及技术指标介绍 1、主要用途和性能特点 10kW短波通信固态发射机是专为基地台站设计的新一代大功率发射机，该机采用DSP技术实现射频信号的数字化处理，功放采用大功率场效应管放大、大功率合成技术，电源采用PS-FB-ZVS软开关技术。整机具有远程遥控接口和CAN总线接口，并具有现场可编程功能。可与短波数字化接收机、短波综合数字业务单元等组成固定式10kW短波通信系统，能实现远距离可靠通信，在恶劣电磁环境和强烈干扰条件下能够正常工作，快速自动建立链路，进行可靠的数据通信，为数据链等应用提供短波无线数据通信。该系统关键模块可与本厂研制的20kW短波通信系统通用。 该系统主要用于短波固定台站，用于构建稳定可靠的短波通信网，遂行远程、抗干扰通信保障任务，可应用于远程通信联络。当短波通信遭遇压制干扰时，可利用系统的大功率优势直接对抗干扰，使中远程指挥通信得以顺畅。该系统同时还可以兼作干扰设备用。 2、主要性能指标 2.1 10kW短波发射机主要技术指标

1) 频率范围：4.5～26MHz; 2) 频率间隔：10Hz; 3) 工作种类：USB、LSB、ISB、AM、CW; 4) 信道存储：1000个; 5) 输出功率：平均功率10kW±1dB; 6) 频率稳定度：1×10-8/d; 7) 相对音频互调产物：≤-34dB; 8) 谐波抑制：≤-70dB; 9) 载波抑制：≤-60dB; 10) 边带抑制：≤-60dB; 11) 连续工作时间：72h。 2.2 短波数字化接收机主要技术指标 1) 频率范围：10kHz～29.999999MHz; 2) 频率间隔：1Hz; 3) 工作种类：USB、LSB、ISB、AM、CW; 4) 频率稳定度：1×10-8/d; 5) 灵敏度：≤0.5μV SINAD=12dB; 6) 音频响应：≤2dB(300～3000Hz); 7) 总失真系数：≤2%; V。 8) 倒易混频：≥95dB

天线原理与设计习题集

天线原理与设计习题集 第一章 天线的方向图 1．如图1为一元天线，电流矩为Idz ，其矢量磁位表 示为A r j 0r 4Idz ?βπμ?=e z A ，试求解元天线的远区辐射电磁场。 ?θH E ,2．已知球面波函数r e r j /βψ?=，试证其满足波动方程： 022=+?ψβψ 3．如图2所示为两副长度为λ=A 2的对称线天线，其上的电流分别为均匀分布和三角形分布，试采用元天线辐射场的叠加原理，导出两天线的远区辐射场，方向图函数?θH E ,),(?θf 和归一化方向图函数),(?θF ，并分别画出它们在yoz 平面和xoy 平面内的方向图的示意图。 4．有一对称振子长度为，其上电流分布为：A 2|)|(sin )(z I z I m ?=A β试导出： (1) 远区辐射场; ?θH E ,(2) 方向图函数),(?θf ； (3) 半波天线(2/2λ=A )的归一化方向图函数),(?θF ，并分别画出其E 面 和H 面内的方向图示意图。 (4) 若对称振子沿y 轴放置，导出其远区场表达式和E 面、H 面方向图 函数。 H E , 5．有一长度为2/λ=A 的直导线，其上电流分布为，试求该天线的 方向图函数z j e I z I β?=0)(),(?θF ，并画出其极坐标图。 6．利用方向性系数的计算公式: ∫∫ = ππ ? θθ?θπ 20 2 sin ),(4d d F D 计算：(1) 元天线的方向性系数； (2) 归一化方向图函数为 ???≤≤≤≤=其它,0 0,2/,csc ),(0 0??πθθθ?θF 的天线方向性系数。

(3) 归一化方向图函数为： ?? ?≤≤≤≤=其它,0 20,2/0,cos ),(π ?πθθ?θn F n=1和2时的天线方向性系数。 7．如图3所示为二元半波振子阵，两单元的馈电电流关系为/212j I I e π=，要求导出二元阵的方向图函数),(?θT f ，并画出E 面(yz 平面)和H 面(xy 平面)方向图。 8．有三付对称半波振子平行排列在一直线上,相邻振子 间距为d ，如图4所示。 (1) 若各振子上的电流幅度相等，相位分别为 ββ,0,?时，求xy 面、yz 面和H 面方向图函数。 (2) 若4/λ=d ，各振子电流幅度关系为1:2:1，相位 关系为2/,0,2/ππ?时，试画出三元阵的E 面和H 面方向图。 9. 由四个元天线组成的方阵，其排列如图5所示。每个单元到阵中心的距离为8/3λ，各单元的馈电幅度相等，单元1和2同相，单元3和4同相但与1和2反相。试导出该四元阵的方向图函数及阵因子，并草绘该阵列xoy 平面内的方向图。 10. 设地面为无限大理想导电平面。图6所示为由等幅同相馈电的半波振子组成的水平和垂直二元阵，试求其 E 面方向图函数，要求： (1) 对图(a)求出xz 面和yz 面方向图函数，并画出xz 面的方向图； (2) 对图(b) 求出xz 面、yz 面 和xy 面方向图函数，并画出这三个面内的方向图；。 11．一半波对称振子水平架设在理想导电平面上，架设高度为。试分别画出h 0.25,0.5h λλ=两种情况下的E 面和H 面方向图，并比较所得结果。 12．由长为4/λ=A 的单极天线组成的八元天线阵如图7所示，各单元垂直于地

短波通信系统介绍

一、短波通信概述 (3) 二、短波通信的优势 (3) 三、短波通信的一般原理 (4) 3.1.无线电波传播 (4) 3.2 电离层的作用 (5) 3.3 短波频率围 (6) 3.4 短波传播途径 (6) 四、单边带概念 (7) 4.1 单边带的定义 (8) 4.2 单边带的优点 (8) 五、优化短波通信的方法 (8) 5.1 正确选用工作频率 (9) 5.2计算机测频 (9) 5.3 正确选择和架设天线地线 (10) 六、短波电台天线知识 (10) 6.1了解天线的基本工作原理 (10) 6.2正确选择电台天线 (11) 6.3正确处理天线价格与质量的关系 (11) 6.4常用的天线 (12) 6.4.1用于全方位通信的三角组合型全向全角天线 (12) 6.4.2兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线 (12) 七、工程施工要点 (13)

7.1正确架设天线和连接馈线 (13) 7.2电台和天线的匹配 (14) 7.3正确埋设接地体和连接地线 (15) 7.4选用先进优质的电台和电源 (15) 八、短波电台的应用 (17) 9.1 近距离盲区及解决方法 (18) 小知识： (19) 一、衡量天线性能因素 (19) 二、几种常用的短波天线 (20)

一、短波通信概述 短波通信是利用波长为100-10米(3-30兆赫兹)的电磁波进行的无线电通信，也称高频通信，主要靠天波传播，可经电离层一次或数次反射，最远可传至上万公里，如按气候、电离层的电子密度和高度的日变化，以及通信距离等因素选择合适的频率，就可用较小功率进行远距离通信。但是由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。目前，它广泛应用于电报、、低速传真通信和广播等方面。 由于采用大气空间及电离层为传输媒介无需投资，仅需配置短波收发信机和天线、馈线系统即可组成短波通信系统。该系统通信设备较简单，机动性大，因此，可用于、电报、传真和广播等业务，特别适合应急通信和抗灾通信。 短波通信载频低，可用频带窄，容量不大，并且稳定性较差，所以较少用于民用通信。但近几年，随着新技术的发展，利用计算机进行自动测量传播参数和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信，不但使电报短波通信可随时保持畅通，而且还可以进行数据速率达4800比特/秒的低速数据通信。 二、短波通信的优势 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘太，还在快速发展。其原因主要有三：

(整理)天线原理与设计习题集解答_第8_11章.

第八章 口径天线的理论基础(8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方 法。 答：把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分： ①. 天线的内部问题； ②. 天线的外部问题； 通过界面上的边界条件相互联系。 近似求解内部问题时，通常把条件理想化，然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。 外部问题的求解主要有： 辅助源法、矢量法，这两种是严格的求解方法； 等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法，这些都是近似方法。 (8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。 答：在均匀的媒质中，几何光学假设能量沿着射线传播，而且传播的波前（等相位面）处处垂直于射线，同时假设没有射线的区域就没有能量。 在均匀媒质中，射线为直线，当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时，便发生反射和折射，而且完全服从光的反射、折射定律。 B A l nds =? 光程长度： 在任何两个给定的波前之间，沿所有射线路径的光程长度必须相等，这就是光程定律。''PdA P dA = 应用： ①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统，求出它在给定馈源功率方向图 为P(φ,ξ)时，天线口径面上的相对功率分布。 ②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统，口径上的相对功率分布也可 用同样类似的方法求解。 (8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。 解：惠更斯元产生的场： (1cos )2SP j r S SP jE dE e r βθλ-?= ?+?? 222)()(z y y x x r S S SP +-+-= r , r sp >>D (最大的一边)

短波通信系统发展及关键技术分析

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/038566328.html, 短波通信系统发展及关键技术分析 作者：费玉婷李建龙 来源：《科学与信息化》2020年第22期 摘要虽然短波频率资源较少，且不具备稳定的通信质量，但是短波能够进行远距离的通信，并且在通信的过程中不需要使用基础设施和中介。除此之外，短波設备的体积较小，具有较强的机动性，且不需要大量成本的投入，对于环境的要求较低，即使是面对特殊的环境也可以在短时间内利用其自身的特点在无线通信中发挥作用。在物理数字信号处理技术不断发展的影响下，短波通信传输技术在一定程度上推动了短波通信系统的发展和进步，特别是在民航、紧急通信和军事应用领域等。 关键词短波通信系统;发展;关键技术 引言 受到通信技术持续发展的影响，短波传输的速率也日益增加，短波通信系统也得到了广泛的应用。短波通信不需要借助基础设施和中继设备就可以完成远距离的通信，因此短波通信系统在通信行业的发展过程中占据重要的地位。我国通信行业应当重视短波通信系统的发展并科学的应用其关键的技术手段来推动行业水平的进一步提升。 1 国内短波通信现状 短波通信可广泛用于军事和民用通信。在军事领域，远程通信主要分为两类：卫星通信和短波通信。然而，如果遇到特别危机的情况，卫星系统可能无法稳定的运行，那么这就需要发挥短波通信的作用，相比之下短波通信具有较强的灵活性以及抗扰动性，能够在复杂的环境下稳定运行。正是因为短波通信具有这样的特性才使得其在军事领域的通信中得到广泛的应用。我国国土面积大，地形较为复杂，常出现自然灾害，因此对于一些复杂的环境来说传统的通信方式无法稳定有效的运行。短波通信具有较强的自适应能力，且耗费较低，因此，在民用通信中也经常会运用到短波通信系统。我国在使用短波通信的过程中主要是应用点传递的方式进行通信，这主要是因为点传递式的通信能够在危急的情况以及复杂的现场环境下有效地实现通信。另外，例如在抢险和抗震救灾的工作中就可以直接利用点传递式短波通信将地震灾区的情况传递到地震灾后的指挥中心。此外，由于点传递式短波通信的传播速度较慢所以无法在紧急的情况下得到应用[1]。 2 短波通信系统关键技术的分析 ①协议体系结构。对于短波组网技术来说，其核心的内容就是能够兼容各种短波电台组网的短波协议栈结构，且对于传输体制来说也有重要的作用。提出协议栈结构以此来制定短波通

天线选型

短波无线电通信天线选型 短波通信是指波长１００－１０米（频率为３－３０ＭＨｚ）的电磁波进行的无线电通信。短波通信传输信道具有变参特性，电离层易受环境影响，处于不断变化当中，因此，其通信质量，不如其它通信方式如卫星、微波、光纤好。短波通信系统的效果好坏，主要取决于所使用电台性能的好坏和天线的带宽、增益、驻波比、方向性等因素。近年来短波电台随着新技术提高发展很快，实现了数字化、固态化、小型化，但天线技术的发展却较为滞后。由于短波比超短波、卫星、微波的波长长，所以，短波天线体积较大。在短波通信中，选用一个性能良好的天线对于改善通信效果极为重要。下面简单介绍短波天线如何选型和几种常用的天线性能。 一、衡量天线性能因素: 天线是无线通信系统最基本部件，决定了通信系统的特性。不同的天线有不同的辐射类型、极性、增益以及阻抗。 １．辐射类型：决定了辐射能量的分配，是天线所有特性中最重要的因素，它包括全向型和方向型。 2．极性：极性定义了天线最大辐射方向电气矢量的方向。垂直或单极性天线（鞭天线）具有垂直极性，水平天线具有水平极性。 ３．增益：天线的增益是天线的基本属性，可以衡量天线的优劣。增益是指定方向上的最大辐射强度与天线最大辐射强度的比值，通常使用半波双极天线作为参考天线，其它类型天线最大方向上的辐射强度可以与参考天线进行比较，得出天线增益。一般高增益天线的带宽较窄。 ４．阻抗和驻波比（ＶＳＷＲ）：天线系统的输入阻抗直接影响天线发射效率。当驻波比（ＶＳＷＲ）１：１时没有反射波，电压反射比为１。当ＶＳＷＲ大于１时，反射功率也随之增加。发射天线给出的驻波比值是最大允许值。例如：ＶＳＷＲ为２：１时意味着，反射功率消耗总发射功率的１１％，信号损失０．５ｄＢ。ＶＳＷＲ为１．５：１时，损失４％功率，信号降低０．１８ｄＢ。 二、几种常用的短波天线 １．八木天线（ＹａｇｉＡｎｔｅｎｎａ）八木天线在短波通信中通常用于大于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（ＬｏｇＰｅｒｉｏｄｉｃＡｎｔｅｎｎａ）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－ＷｉｒｅＡｎｔｅｎｎａｓ）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，图１为长线天线增益示图。

短波通信原理

短波通信原理 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘太，还在快速发展。其原因主要有三： 一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一但发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比； 二、在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波； 三、与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。 近年来，短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网，使之更加先进和有效，满足新时代各项工作的需要，无疑是非常有意义的。 这里简要介绍短波通信的一般概念，优化短波通信的经验，以及一些热门的新技术。1、短波通信的一般原理 1.1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。 无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性，又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段，其中：超长波的波长为100,000米~10,000米，频率3~30千赫；长波的波长为10,000米~1,000米，频率30~300千赫；中波的波长为1,000米~100米，频率300千赫~1.6兆赫；短波的波长为100米~10米，频率为1.6~30兆赫；超短波的波长为10米~1毫米，频率为30~300,000兆赫（注：波长在1米以下的超短波又称为微波）。频率与波长的关系为：频率=光速／波长。 电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中，由于反射、折射、散射及绕射，其传播方向经历各种变化，由于扩散和媒介质的吸收，其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、特点和规律，才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有： 地波（地表面波）传播 沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。地波的传播途径如图1.1 所示。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中，由于能量逐渐被大地吸收，很快减弱（波长越短，减弱越快），因而传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。直射波传播 直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组成：一路由发射天线直达接收天线，另一路由地面反射后到达接收天线，如果天线高度和方向架设不当，容易造成相互干扰（例如电视的重影）。 限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物，因此超短波和微波天线要求尽量高架。 天波传播 天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线电波。电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主要用于短波远距离通信。

2.4 GHz天线的选择和选择标准

Options and Selection Criteria for 2.4 GHz Antennas 2.4 GHz is a sweet spot for modern-day RF design can be demonstrated by mentioning a few well-known names: Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi and WLAN. One can also toss cellular applications into the mix. Clearly, this unlicensed band allows a variety of handheld, mobile, and fixed base station designs that communicate either point-to-point, or are routed through a cellular or mesh network. Popularity, however, brings technical issues. Even with channel s egmentation, one standard’s signal can step on another and clog up throughput. Fortunately, frequency allocations, algorithms, time-slicing, and back-off timers, among other techniques, help let everyone share the band and play nicely together. Even so, achieving optimum performance and meeting reliability goals calls for superior antenna design and close attention to the associated components that keep everything resonant. What is more, whether balanced or single ended, the transmit gain and receive sensitivity depend on the physical nature of the antenna and its radiation pattern. This article takes a look at 2.4 GHz antennas and the coupling networks that make them work. It examines commercially available single-chip antennas that are designed to work in the 2.4 GHz ISM band. It discusses antenna types, RF distribution patterns, and range and design issues associated with using a single-chip antenna, as opposed to a connector- mounted external antenna or PCB antenna. All parts, datasheets, development kits and training modules referenced here are available on Digi-Key’s website. The signal path Key in making your antenna perform as desired is the signal path to the antenna. While most RF chips have good output stages, matching, filtering, and splitting still may be needed, especially if a single antenna is used for more than one communications standard. As such, the typical RF output stages must still connect to either a single ended, balanced, or diplexed matching network (Figure 1).

短波通信系统介绍

一、短波通信概述 (2) 二、短波通信的优势 (2) 三、短波通信的一般原理 (3) 3.1.无线电波传播 (3) 3.2 电离层的作用 (4) 3.3 短波频率范围 (4) 3.4 短波传播途径 (5) 四、单边带概念 (5) 4.1 单边带的定义 (6) 4.2 单边带的优点 (6) 五、优化短波通信的方法 (6) 5.1 正确选用工作频率 (6) 5.2计算机测频 (7) 5.3 正确选择和架设天线地线 (7) 六、短波电台天线知识 (8) 6.1了解天线的基本工作原理 (8) 6.2正确选择电台天线 (8) 6.3正确处理天线价格与质量的关系 (9) 6.4常用的天线 (9) 6.4.1用于全方位通信的三角组合型全向全角天线 (9) 6.4.2兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线 (9) 七、工程施工要点 (10) 7.1正确架设天线和连接馈线 (10) 7.2电台和天线的匹配 (11) 7.3正确埋设接地体和连接地线 (11) 7.4选用先进优质的电台和电源 (12) 八、短波电台的应用 (13) 9.1 近距离盲区及解决方法 (14) 小知识： (15) 一、衡量天线性能因素 (15) 二、几种常用的短波天线 (15)

一、短波通信概述 短波通信是利用波长为100-10米(3-30兆赫兹)的电磁波进行的无线电通信，也称高频通信，主要靠天波传播，可经电离层一次或数次反射，最远可传至上万公里，如按气候、电离层的电子密度和高度的日变化，以及通信距离等因素选择合适的频率，就可用较小功率进行远距离通信。但是由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。目前，它广泛应用于电报、电话、低速传真通信和广播等方面。 由于采用大气空间及电离层为传输媒介无需投资，仅需配置短波收发信机和天线、馈线系统即可组成短波通信系统。该系统通信设备较简单，机动性大，因此，可用于电话、电报、传真和广播等业务，特别适合应急通信和抗灾通信。 短波通信载频低，可用频带窄，容量不大，并且稳定性较差，所以较少用于民用通信。但近几年，随着新技术的发展，利用计算机进行自动测量传播参数和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信，不但使电报电话短波通信可随时保持畅通，而且还可以进行数据速率达4800比特/秒的低速数据通信。 二、短波通信的优势 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘太，还在快速发展。其原因主要有三： 1、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一但发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比； 2、在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波； 3、与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。

天线原理笔记

1天线原理 1.1.天线的作用 任何无线电设备都是通过无线电波来传递信息，因此就必须有能辐射或接收电磁波的装置。 天线的第一个作用就是辐射和接收电磁波。当然能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用来作为天线。例如任何高频电路，只要不是完全屏蔽起来的，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或者从周围空间或多或少地接收到电磁波。但是，任意一个高频电路并不一定能作天线，因为它辐射和接收电磁波的效率很低。只有能够有效地辐射和接收电磁波的设备才有可能作为天线使用。 天线的另一个作用是“能量转换”。大家知道，发信机通过馈线送入天线的并不是无线电波，收信天线也不能直接把无线电波送入收信机，这里有一个能量的转换过程。即把发信机所产生的高频振荡电流经馈线送入天线输入端，天线要把高频电流转换为空间高频电磁波，以波的形式向周围空间辐射；反之在接收时，也是通过收信天线把截获的高频电磁波的能量转换成高频电流的能量后，再送给收信机。显然这里有一个转换效率问题：天线增益越高，则转换效率就越高。 1.2.天线的工作原理 天线本身就是一个振荡器，但又与普通的LC振荡回路不同，它是普通振荡回路的变形。 1.2.1.辐射原理 LC是发信机的振荡回路。电场集中在电容器的两个极板之中，而磁场则分布在电感线圈的有限空间里，电磁波显然不能向广阔空间辐射。如果将振荡电路展开，使电磁场分布于空间很大的范围，这就创造了有利于辐射的条件。下图示出了它的演变过程。

导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关。如由于两导线的距离很近，且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱。如果将两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射较强。于是，来自发信机的、已调制的高频信号电流由馈线送到天线上，并经天线把高频电流能量转变为相应的电磁波能量，向空间辐射。 谐波转换为振子动态图.gif 当导线的长度L远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱；当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。 1.2.2.接收原理 电磁波的能量从发信天线辐射出去以后，将沿地表面所有方向向前传播。若在交变电磁场中放置一导线，由于磁力线切割导线，就在导线两端激励一定的交变电压——电动势，其频率与发信频率相同。若将该导线通过馈线与收信机相连，在收信机中就可以获得已调波信号的电流。因此，这个导线就起了接收电磁波能量并转变为高频信号电流能量的作用，所以称此导线为收信天线。 无论是发信天线还是收信天线，它们都属于能量变换器，“可逆性”是一般能量变换器的特性。同样一副天线，它既可作为发信天线使用，也可作为收信天线使用，通信设备一般都是收、发共同用一根天线。因此，同一根天线既关系到发信系统的有效能量输出，又直接影响着收信系统的性能。天线的可逆性不仅表现在发信天线可以用作收信天线，收信天线可以用作发信天线，并且表现在天线用作发信天线时的参数，与用作收信天线时的参数保持不变，这就是天线的互易原理。为便于讨论，常将天线作为发信天线来分析，所得结论同样适用于该天线用作收信天线的情况。 1.3.天线辐射单元

短波通信系统介绍之令狐文艳创作

一、短波通信概述2 令狐文艳 二、短波通信的优势3 三、短波通信的一般原理4 3.1.无线电波传播4 3.2 电离层的作用5 3.3 短波频率范围6 3.4 短波传播途径6 四、单边带概念7 4.1 单边带的定义8 4.2 单边带的优点8 五、优化短波通信的方法8 5.1 正确选用工作频率9 5.2计算机测频10 5.3 正确选择和架设天线地线10 六、短波电台天线知识11 6.1了解天线的基本工作原理11 6.2正确选择电台天线12 6.3正确处理天线价格与质量的关系12 6.4常用的天线13 6.4.1用于全方位通信的三角组合型全向全角天线13 6.4.2兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线13

七、工程施工要点14 7.1正确架设天线和连接馈线14 7.2电台和天线的匹配15 7.3正确埋设接地体和连接地线16 7.4选用先进优质的电台和电源17 八、短波电台的应用18 9.1 近距离盲区及解决方法20 小知识：21 一、衡量天线性能因素21 二、几种常用的短波天线22 一、短波通信概述 短波通信是利用波长为100-10米(3-30兆赫兹)的电磁波进行的无线电通信，也称高频通信，主要靠天波传播，可经电离层一次或数次反射，最远可传至上万公里，如按气候、电离层的电子密度和高度的日变化，以及通信距离等因素选择合适的频率，就可用较小功率进行远距离通信。但是由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。目前，它广泛应用于电报、电话、低速传真通信和广播等方面。 由于采用大气空间及电离层为传输媒介无需投资，仅需配置短波收发信机和天线、馈线系统即可组成短波通信系统。该