區域自動氣象站天線的安裝和選用

郭少波

摘 要：在移動通信基站覆蓋不好、信號較弱的情況下，以天線理論為基礎，正確安裝區域自動氣象站天線。根據實際情況，有針對性地選用天線以增強無線模塊的收發性能，并在應急狀態下采用簡易方式制作的天線，以保證氣象數據不間斷、穩定的傳輸。

關鍵詞：區域自動氣象站；天線；安裝；選用

中圖分類號：TN821 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0144-02

隨著氣象服務的需求和氣象事業的發展，區域自動氣象觀測站（以下簡稱“區域站”）遍布鄉鎮和農村，這是為了采集區域氣象數據，按照行政區域、地理經緯度設點建設的。區域站作為一個無線終端，大多采用移動、聯通的GPRS數據傳輸（無人區北斗衛星傳輸除外），然而在人員活動稀少區域，由于基站信號覆蓋率不是很好，經常出現不能通訊的情況，或是在幾個無線基站覆蓋的區域邊緣、幾個弱信號等同、區域站高頻區切換，這樣直接影響數據的傳輸率。為此，本文就如何正確安裝或因地制宜地安裝適合的天線系統進行簡要闡述，這對氣象觀測數據的穩定傳輸有一定的現實意義。

1 區域站標配的天線分析及安裝誤區

圖1是區域站常見的標配天線，這種天線被稱為吸盤全向天線，也是垂直天線的一種，只有一個1/2或1/4波長的振子。在安裝時，必須注意的是吸盤所吸附的金屬物（周邊要大于1/4波長）要保持垂直狀態，吸附的金屬物要作為另一個振子存在。另一個要注意的問題是，與金屬物的水平距離要大于一個波長的距離（比如900 MHz的天線，3×108 m/s÷9×108 Hz≈0.33 m），這樣信號才能不被屏蔽或影響。如果安裝時將吸盤懸空或放在非金屬物上，那它只是一段導線而不是一個完整的天線，收發單元和天線系統將嚴重不匹配，也不能與網絡系統穩定鏈接，影響傳輸效率。下面是用天線仿真軟件對其進行的分析，由此可以看出其中的區別。

從圖2中可以看出，如果將天線吸附在金屬上，且直徑大于1/4波長，SWR（駐波比）是1.4，天線的波瓣是均勻的，那它就是一個理想的天線，理論增益可達2.5 dbi。如果把懸空電波發射在一個沒有主波瓣，且駐波比為440的天線上，那它是一個很不匹配、效率近似于零的天線，具體情況如圖3所示。所以說，正確安裝天線是很重要的。

2 對弱信號或幾個基站信號等同的處理

為了采集特殊區域內的氣象數據，遠離人口密集活動區域設點是經常會遇到的問題，通訊運營商基站覆蓋不好，信號微弱或者在幾個基站的邊緣，高頻信號的折射、反射等原因，都將直接影響氣象數據的穩定傳輸。

2.1 選用高增益天線

如選用同軸共線天線陣，也就是玻璃鋼棒子天線，如圖4所示。

這是一種全向并聯諧振天線陣，在均勻、無損耗的傳輸線上，所有輻射單元間距相等，并且為某一頻率的1/2波長，所有輻射單元的阻抗都將并聯在一起，每個單元的電壓和電流是相同的。由于結構上每1/2波長交替一次，每個單元的相位也是相同的，因此，特定的等幅同相只在這個頻率中成立，此時，在線陣的法向有最大的輻射。如果1/2波長段達到九節，理論上增益可達11.65 dbi，將大大提高弱信號的傳輸能力。這種天線還有富蘭克林天線等。

2.2 選用定向天線

選用定向天線可以集中接收基站信號，集中功率發射電波。當幾個基站信號等同時，弱化其他基站的信號，鎖定一個基站的信號會有獨特的作用。

圖5是根據軟件計算900 MHz七單元八木宇田天線的設計圖，該天線的特點是方向性強。圖6是八木天線輻射仿真圖。從圖6中可以看出，它除了能最大鎖定主方向基站信號外，還能弱化其他基站信號，而且隨著單元數的增加，主波瓣會變窄，方向性會更強，增益會更高。它的駐波比可以通過饋電發夾調整。這種天線市面上有很多，重點是要選好頻率，安裝時確定好方向。定向天線還有很多，比如寬頻對數周期天線、碟型天線等。

3 應急狀態下的處理辦法

基于數據傳輸的及時性和野外設備的特殊性，當在野外維護設備發現是天線故障時，從時效性上講，不允許再往返準備工具或換備用天線，這時可以采取下列兩種辦法處理問題。

3.1 現場制作簡易剝皮天線

計算出饋線1/4波長長度，用刀切去外絕緣皮，露出屏蔽網下翻，做好防水工作，用簡單支撐物將其支撐到一定的高度即可。在此過程中要注意，一定要距離大的金屬物一個波長的距離，具體如圖7所示。

筆者曾現場實踐過這種方式，做好防水措施，效果不錯，不失為一種好的應急處理方式。

3.2 使用J型天線

如果沒有現成的商品備件，可以自制如圖8所示的J型天線。這種天線自帶地網，安裝高度可調整，理論上的增益可達3.5 dbi，比區域站標配天線效果還要好。

由于無線傳輸所用的頻率較高，所以，其所用的天線尺寸都比較小。筆者曾按照尺寸用銅皮剪出天線振子，把它用防水膠帶纏在塑料窗簾架上，并固定在溫度傳感器橫臂上，解決了天線靈敏度問題，保證了數據上傳的穩定性。

4 結束語

正確安裝、匹配合適的天線是區域站穩定傳輸氣象觀測資料的重要環節。區域自動氣象站信息網絡系統的建立，使氣象部門獲得了一定時空密度的地面氣象觀測資料，這對精細化預報有非常重要的作用。所以說，維護好區域自動氣象站的每一個環節是非常重要的。

參考文獻

[1]任朗.天線理論基礎[M].北京：人民郵電出版社，1980.

[2]Xavier Lagrange.GSM網絡與GPRS[M].顧肇基，譯.北京：電子工業出版社，2002.

〔編輯：白潔〕

摘 要：在移動通信基站覆蓋不好、信號較弱的情況下，以天線理論為基礎，正確安裝區域自動氣象站天線。根據實際情況，有針對性地選用天線以增強無線模塊的收發性能，并在應急狀態下采用簡易方式制作的天線，以保證氣象數據不間斷、穩定的傳輸。

關鍵詞：區域自動氣象站；天線；安裝；選用

中圖分類號：TN821 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0144-02

隨著氣象服務的需求和氣象事業的發展，區域自動氣象觀測站（以下簡稱“區域站”）遍布鄉鎮和農村，這是為了采集區域氣象數據，按照行政區域、地理經緯度設點建設的。區域站作為一個無線終端，大多采用移動、聯通的GPRS數據傳輸（無人區北斗衛星傳輸除外），然而在人員活動稀少區域，由于基站信號覆蓋率不是很好，經常出現不能通訊的情況，或是在幾個無線基站覆蓋的區域邊緣、幾個弱信號等同、區域站高頻區切換，這樣直接影響數據的傳輸率。為此，本文就如何正確安裝或因地制宜地安裝適合的天線系統進行簡要闡述，這對氣象觀測數據的穩定傳輸有一定的現實意義。

1 區域站標配的天線分析及安裝誤區

圖1是區域站常見的標配天線，這種天線被稱為吸盤全向天線，也是垂直天線的一種，只有一個1/2或1/4波長的振子。在安裝時，必須注意的是吸盤所吸附的金屬物（周邊要大于1/4波長）要保持垂直狀態，吸附的金屬物要作為另一個振子存在。另一個要注意的問題是，與金屬物的水平距離要大于一個波長的距離（比如900 MHz的天線，3×108 m/s÷9×108 Hz≈0.33 m），這樣信號才能不被屏蔽或影響。如果安裝時將吸盤懸空或放在非金屬物上，那它只是一段導線而不是一個完整的天線，收發單元和天線系統將嚴重不匹配，也不能與網絡系統穩定鏈接，影響傳輸效率。下面是用天線仿真軟件對其進行的分析，由此可以看出其中的區別。

從圖2中可以看出，如果將天線吸附在金屬上，且直徑大于1/4波長，SWR（駐波比）是1.4，天線的波瓣是均勻的，那它就是一個理想的天線，理論增益可達2.5 dbi。如果把懸空電波發射在一個沒有主波瓣，且駐波比為440的天線上，那它是一個很不匹配、效率近似于零的天線，具體情況如圖3所示。所以說，正確安裝天線是很重要的。

2 對弱信號或幾個基站信號等同的處理

為了采集特殊區域內的氣象數據，遠離人口密集活動區域設點是經常會遇到的問題，通訊運營商基站覆蓋不好，信號微弱或者在幾個基站的邊緣，高頻信號的折射、反射等原因，都將直接影響氣象數據的穩定傳輸。

2.1 選用高增益天線

如選用同軸共線天線陣，也就是玻璃鋼棒子天線，如圖4所示。

這是一種全向并聯諧振天線陣，在均勻、無損耗的傳輸線上，所有輻射單元間距相等，并且為某一頻率的1/2波長，所有輻射單元的阻抗都將并聯在一起，每個單元的電壓和電流是相同的。由于結構上每1/2波長交替一次，每個單元的相位也是相同的，因此，特定的等幅同相只在這個頻率中成立，此時，在線陣的法向有最大的輻射。如果1/2波長段達到九節，理論上增益可達11.65 dbi，將大大提高弱信號的傳輸能力。這種天線還有富蘭克林天線等。

2.2 選用定向天線

選用定向天線可以集中接收基站信號，集中功率發射電波。當幾個基站信號等同時，弱化其他基站的信號，鎖定一個基站的信號會有獨特的作用。

圖5是根據軟件計算900 MHz七單元八木宇田天線的設計圖，該天線的特點是方向性強。圖6是八木天線輻射仿真圖。從圖6中可以看出，它除了能最大鎖定主方向基站信號外，還能弱化其他基站信號，而且隨著單元數的增加，主波瓣會變窄，方向性會更強，增益會更高。它的駐波比可以通過饋電發夾調整。這種天線市面上有很多，重點是要選好頻率，安裝時確定好方向。定向天線還有很多，比如寬頻對數周期天線、碟型天線等。

3 應急狀態下的處理辦法

基于數據傳輸的及時性和野外設備的特殊性，當在野外維護設備發現是天線故障時，從時效性上講，不允許再往返準備工具或換備用天線，這時可以采取下列兩種辦法處理問題。

3.1 現場制作簡易剝皮天線

計算出饋線1/4波長長度，用刀切去外絕緣皮，露出屏蔽網下翻，做好防水工作，用簡單支撐物將其支撐到一定的高度即可。在此過程中要注意，一定要距離大的金屬物一個波長的距離，具體如圖7所示。

筆者曾現場實踐過這種方式，做好防水措施，效果不錯，不失為一種好的應急處理方式。

3.2 使用J型天線

如果沒有現成的商品備件，可以自制如圖8所示的J型天線。這種天線自帶地網，安裝高度可調整，理論上的增益可達3.5 dbi，比區域站標配天線效果還要好。

由于無線傳輸所用的頻率較高，所以，其所用的天線尺寸都比較小。筆者曾按照尺寸用銅皮剪出天線振子，把它用防水膠帶纏在塑料窗簾架上，并固定在溫度傳感器橫臂上，解決了天線靈敏度問題，保證了數據上傳的穩定性。

4 結束語

正確安裝、匹配合適的天線是區域站穩定傳輸氣象觀測資料的重要環節。區域自動氣象站信息網絡系統的建立，使氣象部門獲得了一定時空密度的地面氣象觀測資料，這對精細化預報有非常重要的作用。所以說，維護好區域自動氣象站的每一個環節是非常重要的。

參考文獻

[1]任朗.天線理論基礎[M].北京：人民郵電出版社，1980.

[2]Xavier Lagrange.GSM網絡與GPRS[M].顧肇基，譯.北京：電子工業出版社，2002.

〔編輯：白潔〕

摘 要：在移動通信基站覆蓋不好、信號較弱的情況下，以天線理論為基礎，正確安裝區域自動氣象站天線。根據實際情況，有針對性地選用天線以增強無線模塊的收發性能，并在應急狀態下采用簡易方式制作的天線，以保證氣象數據不間斷、穩定的傳輸。

關鍵詞：區域自動氣象站；天線；安裝；選用

中圖分類號：TN821 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0144-02

隨著氣象服務的需求和氣象事業的發展，區域自動氣象觀測站（以下簡稱“區域站”）遍布鄉鎮和農村，這是為了采集區域氣象數據，按照行政區域、地理經緯度設點建設的。區域站作為一個無線終端，大多采用移動、聯通的GPRS數據傳輸（無人區北斗衛星傳輸除外），然而在人員活動稀少區域，由于基站信號覆蓋率不是很好，經常出現不能通訊的情況，或是在幾個無線基站覆蓋的區域邊緣、幾個弱信號等同、區域站高頻區切換，這樣直接影響數據的傳輸率。為此，本文就如何正確安裝或因地制宜地安裝適合的天線系統進行簡要闡述，這對氣象觀測數據的穩定傳輸有一定的現實意義。

1 區域站標配的天線分析及安裝誤區

圖1是區域站常見的標配天線，這種天線被稱為吸盤全向天線，也是垂直天線的一種，只有一個1/2或1/4波長的振子。在安裝時，必須注意的是吸盤所吸附的金屬物（周邊要大于1/4波長）要保持垂直狀態，吸附的金屬物要作為另一個振子存在。另一個要注意的問題是，與金屬物的水平距離要大于一個波長的距離（比如900 MHz的天線，3×108 m/s÷9×108 Hz≈0.33 m），這樣信號才能不被屏蔽或影響。如果安裝時將吸盤懸空或放在非金屬物上，那它只是一段導線而不是一個完整的天線，收發單元和天線系統將嚴重不匹配，也不能與網絡系統穩定鏈接，影響傳輸效率。下面是用天線仿真軟件對其進行的分析，由此可以看出其中的區別。

從圖2中可以看出，如果將天線吸附在金屬上，且直徑大于1/4波長，SWR（駐波比）是1.4，天線的波瓣是均勻的，那它就是一個理想的天線，理論增益可達2.5 dbi。如果把懸空電波發射在一個沒有主波瓣，且駐波比為440的天線上，那它是一個很不匹配、效率近似于零的天線，具體情況如圖3所示。所以說，正確安裝天線是很重要的。

2 對弱信號或幾個基站信號等同的處理

為了采集特殊區域內的氣象數據，遠離人口密集活動區域設點是經常會遇到的問題，通訊運營商基站覆蓋不好，信號微弱或者在幾個基站的邊緣，高頻信號的折射、反射等原因，都將直接影響氣象數據的穩定傳輸。

2.1 選用高增益天線

如選用同軸共線天線陣，也就是玻璃鋼棒子天線，如圖4所示。

這是一種全向并聯諧振天線陣，在均勻、無損耗的傳輸線上，所有輻射單元間距相等，并且為某一頻率的1/2波長，所有輻射單元的阻抗都將并聯在一起，每個單元的電壓和電流是相同的。由于結構上每1/2波長交替一次，每個單元的相位也是相同的，因此，特定的等幅同相只在這個頻率中成立，此時，在線陣的法向有最大的輻射。如果1/2波長段達到九節，理論上增益可達11.65 dbi，將大大提高弱信號的傳輸能力。這種天線還有富蘭克林天線等。

2.2 選用定向天線

選用定向天線可以集中接收基站信號，集中功率發射電波。當幾個基站信號等同時，弱化其他基站的信號，鎖定一個基站的信號會有獨特的作用。

圖5是根據軟件計算900 MHz七單元八木宇田天線的設計圖，該天線的特點是方向性強。圖6是八木天線輻射仿真圖。從圖6中可以看出，它除了能最大鎖定主方向基站信號外，還能弱化其他基站信號，而且隨著單元數的增加，主波瓣會變窄，方向性會更強，增益會更高。它的駐波比可以通過饋電發夾調整。這種天線市面上有很多，重點是要選好頻率，安裝時確定好方向。定向天線還有很多，比如寬頻對數周期天線、碟型天線等。

3 應急狀態下的處理辦法

基于數據傳輸的及時性和野外設備的特殊性，當在野外維護設備發現是天線故障時，從時效性上講，不允許再往返準備工具或換備用天線，這時可以采取下列兩種辦法處理問題。

3.1 現場制作簡易剝皮天線

計算出饋線1/4波長長度，用刀切去外絕緣皮，露出屏蔽網下翻，做好防水工作，用簡單支撐物將其支撐到一定的高度即可。在此過程中要注意，一定要距離大的金屬物一個波長的距離，具體如圖7所示。

筆者曾現場實踐過這種方式，做好防水措施，效果不錯，不失為一種好的應急處理方式。

3.2 使用J型天線

如果沒有現成的商品備件，可以自制如圖8所示的J型天線。這種天線自帶地網，安裝高度可調整，理論上的增益可達3.5 dbi，比區域站標配天線效果還要好。

由于無線傳輸所用的頻率較高，所以，其所用的天線尺寸都比較小。筆者曾按照尺寸用銅皮剪出天線振子，把它用防水膠帶纏在塑料窗簾架上，并固定在溫度傳感器橫臂上，解決了天線靈敏度問題，保證了數據上傳的穩定性。

4 結束語

正確安裝、匹配合適的天線是區域站穩定傳輸氣象觀測資料的重要環節。區域自動氣象站信息網絡系統的建立，使氣象部門獲得了一定時空密度的地面氣象觀測資料，這對精細化預報有非常重要的作用。所以說，維護好區域自動氣象站的每一個環節是非常重要的。

參考文獻

[1]任朗.天線理論基礎[M].北京：人民郵電出版社，1980.

[2]Xavier Lagrange.GSM網絡與GPRS[M].顧肇基，譯.北京：電子工業出版社，2002.

〔編輯：白潔〕