短波天線常見問題分析

國家無線電監測中心哈爾濱監測站 羅士偉

短波天線常見問題分析

國家無線電監測中心哈爾濱監測站 羅士偉

隨著信息技術的不斷發展，在短波天線通信方式上也發生了巨大的改變。其中在陣元間隔距離進行簡化分析，選取適當的距離作為短波天線的放置位置。此外在阻抗值選定范圍上，盡量保證饋線和無線電發射機的阻抗值一致，這樣才能減少原有功率的損耗。筆者在此進行了詳細的分析，以便于提供可參考性的依據。

短波天線；阻抗值；功率損耗

引言

在原有模式中短波天線在傳輸效應模式上具有一定的限制因素，其中包括：選取距離的限制因素，極限距離與傳輸頻段成反比關系，當頻段無限增大時，便會造成極限距離的縮短。此外在抗阻因素上也沒有進行詳細的劃分，造成大氣層產生的無線電流與天線產生的電流產生共軛效應。而現代模式中的傳輸模式具有新型轉化階段，解決了短波天線的常見問題。

1.短波傳輸損耗方式

1.1 地波傳輸損耗

短波的傳輸方式有多種，其中包括：地波傳輸和天波傳輸，地波傳輸損耗功率較小，短波在遇到障礙物時，會將輻射源傳輸至導電地質內，減少傳輸途中的能量損耗。其中在海水中傳輸損耗的能量較小，主要是因為海水中還有的雜質較少，并且短波沿經的路線會發生漫反射，這樣便會將原有路線中的短波能量集中至一個層面上。

圖1 天波傳輸路徑模型

但在地面介質傳輸的損耗便會較大，主要是因為地面地勢的起伏，造成在沿經線路上會發生無線短波的散射，至此短波之間形成疊加和衰減，衰減區便會使兩側的短波信號減弱，造成無線短波傳輸線路的中斷。此外地球曲率對短波的傳輸損耗也具有一定的影響，在判定短波傳輸損耗上要根據短波信號的類型以及傳輸功率來劃分，并且也要根據輻射源與接收機之間的傳輸路徑來分析短波傳輸損耗的多少。在公式：

do表示在傳輸路程中的極限距離，f表示在短波信號輻射頻率。當f=20MHz時，可得出短波的理想傳輸路程為74km。但由于外部介質密度的差異性，最終的傳輸距離在20公里左右，假設短波在傳輸過程中遇到較大的障礙物，則會使得傳輸的距離繼續縮短。

1.2 天波傳輸損耗

天波傳輸損耗可分為四種模式，分別為：電離層短波傳輸損耗、短波反射損耗、空間能量擴散損耗以及附加損耗，可用的表達式為：N=N1+N2+N3+N4，在空間能量擴散損耗中主要受信號源的工作頻段、短波的傳輸距離、地球半徑以及射線的輻射角。在地球半徑確定情況下，信號源的工作頻段在10MHz時，射線的輻射角越大，使之達到電離層的距離縮短；射線的輻射角越小，使之達到電離層的距離便會延長；具體傳播模式如圖1所示，在電子負荷濃度較大的區域，輻射角度便會隨著信號源工作頻段的改變而改變，表達式中N1=20kdB，N2=13kdB，N3=22kdB，N2=18kdB,最終的傳輸損耗N=73kdB。

2.短波天線常見問題及解決措施

2.1 短波天線陣元的選取

在短波天線傳輸途徑中，設計天線的陣元過短或者過長都會造成一定因素的影響。假設在設計天線短波陣元間距為高頻段的半波長時，便能使得在傳輸過程中找到一定的方向性。但對于該頻段的內的短波便會造成波長的差異性，減少原有波長的傳輸距離，此外在天線耦合方式上造成一定限度的耦合效應，使得短波在該頻段失去對前方物質的掃描能力和判斷能力。假設短波天線陣元的間距為低頻段的半波長時，便會使得在低頻段傳輸過程中會有較好的傳輸效果，但對于短波在高頻段的傳輸路徑中，便會加大波長的傳輸距離，使得傳輸的波長增加至原有的三倍。所以在選取短波天線陣元間距時，要根據天線的輻射角度和頻段的選定范圍來選取，這樣便能在有限的傳輸路徑中減少天線的傳輸功率。

2.2 短波天線外圍因素的影響

短波天線外圍因素的影響包括：天線的放置方式和架設施工的盲目性，其中在天線的放置過程中要根據地面的磁感線的強度來方式短波天線。主要是因為空間磁感線由N極指向S極過程中，會引發感應電流。便會與短波天線產生的感應電流相互疊加，造成磁感線的強度變大，使天線在傳輸路徑中的阻抗以及方向發生變化，嚴重影響了短波天線信號的傳輸。在阻抗傳輸效應上也具有一定的影響因素，其中主要受饋線與無線電發射信機影響，當饋線與無線電發射機產生的阻抗一致時，便會獲得較大的傳輸功率，這樣能夠在有效時間內保證傳輸數據信號的有效性。假設饋線產生的阻抗值為2000Ω，無線電發射機產生的阻抗值也為2000Ω時，在短波天線電壓一定的情況下，根據公式：

可得，傳輸的功率可得到最大值。在外界干擾因素中周圍帶有磁場的障礙物對短波天線信號的監測也具有一定的限制因素，其中短波天線在發射高功率信號時，遇到前方不明障礙物時，便會使傳輸的信號發生反射效應造成傳輸信號的中斷。所以盡量假設短波天線時減少周圍具有高層的建筑群體。

3.結語

通過對短波天線常見問題的分析，使之在現有層面上有了重新的規劃，有效保證了短波天線傳輸數據信號的有效性。

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