天線在短波通信中的應用

何建璋

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

隨著智能移動設備的普及、現代信息技術和安卓系統的迅速發展和逐漸完善，人們對數據傳輸的要求越來越高。移動設備和無線通信技術在社會自動化、信息化以及智能化發展中具有重要作用。其中，短波天線承擔著短波波段的發射和接收任務。隨著短波天線的不斷更新和完善，它在很多領域仍然具有較大優勢，很好地避免了二次傳遞，更好地實現了遠距離無線通信信號的傳播[1]。

1 短波天線概述

短波天線的常見部署形式主要有外置和內置兩種[2]。其中，根據天線設備的組成和部署安置的位置，可以將外置短波天線分成菱形、對稱魚骨形以及角型等類型。因為內置短波天線的繞線在磁棒上，所以內置短波天線屬于磁性天線。在內置和外置短波天線的應用過程中，外置天線具有方向性能好和工作效率高的特點，而且在運用中輻射電阻更大、增益效果更好，在移動通信中得到了應用廣泛。

地區不同，部署的設備也千差萬別，不同設備內部的結構也不盡相同。因此，想要讓設備在各種環境中良好應用和保持優異性能，需綜合考慮自然災害、人工操作以及設備自身優劣勢等情況，保證各類型故障發生時能夠得到有效和及時處理[3]。該過程需要通過先進的技術和方法來保障對短波天線的監控和管理，有效保障和延長短波天線的使用壽命，提高移動通信的效率和性能，降低通信的成本。

2 短波傳播原理分析

隨著無線電通信技術的發展，無線電通信技術目前主要包括長波、中波、短波以及微波等多種形式[3]。其中，短波通信的頻率是3～30 MHz，主要通過電離大氣層發射，需要經過一到兩次反射傳播。該過程中不需要中轉站，傳播距離遠。短波傳播也能夠有效利用地波實現近距離傳播，傳播原理如圖1所示。

圖1 短波傳播原理圖

短波最主要的傳播方式有地波傳播和天波傳播，在地球表面的傳播形式為無線電波，但是在傳播過程中由于地面的吸收會導致信號發生一定的衰減[4]。衰減程度受波長影響，波長越短，受影響程度越大。此外，在地面氣壓的影響下，短波在短距離傳播中獨具優勢。天波指的是無線波在射向天空的過程中，借助電離層反射回地面的部分。天波在信息傳播過程中，在電離層的反射作用下實現長距離傳播，且在傳播過程中的損耗相對較小。在經過和地面的多次跳躍反射后，天波能夠將信息傳輸到更遠的目的地。目前，世界各地在信息傳播的過程中紛紛借助短波傳播范圍廣的優勢進行信息的傳播和通信。

3 短波的特點

3.1 短波無需建立中繼站

在無線電通信中，因為短波的傳播機制，它的應用不需要建立通信中繼站，大大節約了成本。在建設和應用過程中，它只需要搭建發信機、收信機、收發天線以及相關終端設備，就可以實現正常通信。所以，在無線電通信中，短波的建設性價比較高，且后期維護和保養過程簡單，能夠進一步節省支出。

3.2 通信設備體積小，質量輕

短波通信設備的體積相對較小，質量輕。隨著相關技術和科技的發展，收信機、發信機以及配套的設備設施都逐漸實現了固態化和小型化，使得設備的安裝、移動以及維護都更加便利。一些距離較近的設備通過小型汽車來運輸，通過人力完成設置和安裝，提高了運輸和安裝的效率。此外，隨著通信技術的發展和收發天線等多種設備的應用，設備研發和生產越來越能夠滿足實際建設需求。短波技術和配套設備的完善，對設備安裝和投入使用具有重要意義，為無線電通信的發展奠定了建設基礎。

3.3 運行成本低

在實際的無線電通信應用中，短波通信傳播效率較高且應用廣泛，但需要的發射功率不高，消耗能量較少，所以運行成本較低。

3.4 通信范圍更廣

短波通信除了在短距離通信傳輸中具有低成本運行和維護保養便捷等優勢外，在遠距離傳播過程中也能夠依靠自身優勢覆蓋接近100 km的距離范圍。尤其是在海洋、沙漠以及偏遠山區等地方，短波通信能夠借助短波接收機實現數據的實時傳輸和接收，為遠程勘測和應急救援等提供技術支持。

4 天線在短波通信中的應用探析

短波通信網絡常見的臺電設施有固定臺、車載電臺以及便攜電臺[5]。它們可組建成一個完整的通信網絡。短波通信網絡不僅能夠通過充分利用固定大型天線的優勢來建立應急通信樞紐，而且能夠充分發揮小型設備和便攜天線的優勢，利用移動設備終端保障數據的有效傳遞。在短波通信中，無論是固定臺還是便攜臺，天線性能的好壞直接影響通信的質量。因此，選用天線時，要充分考慮通信的方向、傳輸的距離以及通信的功率等因素，選擇合適的天線架構方式，滿足短波通信的傳輸距離要求和功率條件，從而保障良好的通信效果。

4.1 固定臺天線在短波通信臺站中的應用

對于固定臺天線而言，要保證固定臺和固定臺之間的通信網絡傳輸以及固定臺和車載臺之間的通信網絡建設。因此，需要綜合考量移動通信中心的通信傳輸距離、車載類型以及船載需求等條件，以選取符合要求的天線類型。例如，三角組合型全方位全角天線由于結構和性能優勢，能夠實現水平方向的輻射和對天仰角的均勻輻射，從而滿足遠距離通信的需求，有效減少通信過程中的盲區。采用三角組合型全方位全角天線能夠同時兼顧垂直極化波和水平極化波，較好地兼容區域范圍內各個站臺的多類型天線。根據行政區劃來看，省會城市到邊緣地區的距離較遠，甚至超過1 200 km[6]。所以，建立能夠覆蓋全省的短波通信網絡，可以結合實際和功能需求，采用三角組合型全方位全角天線。此外，高增益天線是點對點通信中常用的天線之一。高增益三線式天線具有高增益、全方位傳輸、全頻段內駐波比小以及抗風詆毀能力強等優點，保障了通信效果。三線天線的架設過程中，可以根據通信目的地的不同，合理采用平拉架設的方式。該方式能夠有效發揮寬邊方向的輻射能力，滿足點對點定向通信的需求。

4.2 車載電臺天線在短波通信臺站中的應用

車載電臺在使用中具有反應迅速和便捷的優勢，在短波通信傳輸中應用廣泛，尤其是在現代車輛電臺和天線上裝配率較高。目前，車載短波通信臺站中應用較多的是鞭狀天線，具有質量輕和體積小的特點，安裝相對簡單便捷。它在各類型車輛中應用廣泛，能夠滿足全方位傳輸要求。鞭狀天線通過鏡像天線效應來保障遠距離傳輸，有效保證傳輸的強度和效果。鞭狀天線通過豎直狀態放置來實現短波的遠距離傳輸。在近距離傳輸中，可以將鞭狀天線放置成L形狀，借助車頂的反射作用提升輻射的覆蓋面和輻射的距離。另外，鞭狀天線的安裝位置和方式也十分重要。較為常用的是吸盤式安裝方式，即將天線安裝在車輛的側角上，和車頂垂直，以進一步提高通信接收和傳輸的效果。

但是，鞭狀天線在使用過程中還存在諸多限制因素，尤其是在10～100 km的距離范圍內存在盲區。這些限制因素可以通過增加垂直輻射量來改善，常用的改善方式有采取體積較小的天線類型和改善架設方式等。

4.3 便攜電臺天線在短波通信臺站中的應用

便攜天臺在短波通信中應用較多的是鞭狀天線，且普遍長度較短。例如，3 m長的鞭狀天線能夠滿足20～50 W的電臺使用需求，但是其最大的傳輸距離卻只有20 km。所以，要滿足遠距離傳輸的需求，需要及時更換快速天線。

此外，在野外通信設計中，使用較多的新型便攜短波天線是單線行波天線，可保證短波通信較好的傳輸距離。使用單線行波天線能夠保持較低的駐波比，維持較高的輻射效率，結合不同架設方式，實現全方位的通信傳輸。它的體積相對較小、質量輕，所以架設更加便捷和靈活。在野外臨時架設天線可以架設20 m長的單線行波天線，采取斜拉架設和平拉假設的方式，分別能夠輻射達到1 000 km和800～1 600 km的遠距離傳輸，其中平拉架設的方向性較強。

5 結 論

短波通信作為無線電通信中常用的一種通信方式，具有較多的優點，在眾多領域得到了廣泛應用。無論是軍用還是應急通信，都離不開短波通信。隨著無線技術的不斷發展，天線的類型越來越多，正向著高增益、小體積以及廣覆蓋范圍的方向發展，同時通信性能也在不斷提高。