船舶天線布置設計

余全勝

（蘇美達船舶有限公司上海分公司，上海 200233）

0 引 言

船舶天線的種類較多，常規國際航行的貨物運輸船需布置的天線就多達20 多個，只有充分地了解各天線的特性和天線之間的相互干擾范圍，才能設計出一個合理的船舶天線布置方案。為了統一船舶天線布置及滿足船級社對該布置的檢驗，可以對天線布置進行統一規劃，確保船舶設備準確、穩定、可靠地工作，從而保證船舶安全運營。

1 天線布置圖的組成

天線的布置和安裝應遵循《船舶與海上設施法定檢驗規則》和《鋼質海船入級規范》中關于國際、國內無線電通信設備和設備生產廠家的要求，并按設備的技術文件要求實施，同時能得到設備生產廠家和船檢部門的認可。天線和無線電通信設備應安裝在機械、電氣或其他干擾源的有害干擾不會影響其正常使用的處所，從而確保電磁兼容性，避免與其他設備和系統相互干擾。一套完整的天線布置圖應包含以下設備：

1）磁羅經、雷達、全球定位儀、自動識別儀、氣象傳真接收機和風速風向儀等航行設備；

2）中高頻電話、甚高頻電話、航行告警接收機、衛星通信C站和衛星通信F站等無線電通信設備；

3）廣播電視天線等其他設備。

2 航行設備

航行設備是船舶航行時必須配備的磁羅經、雷達、全球定位儀、自動識別儀、氣象傳真接收機和風速風向儀等電氣設備的總稱。

2.1 磁羅經

磁羅經是一種精密的指南針，利用磁性指針在地球磁場的作用下自動指北的特性制作而成，為減小轉動性帶來的摩擦力，將其裝置在充滿液體的密封容器中，又稱為液體型磁羅經。磁羅經應盡量安裝在船舶的中心線上，與磁性材料保持一定的距離（通常船長大于120 m的船舶需保持4 m以上的距離），在磁羅經的安全距離范圍內不應安裝其他天線。

2.2 雷達

船用雷達是裝在船上的具有航行避讓和船舶定位等功能的導航設備，可在海上能見度較差時為船員提供必要的觀察手段。因此，船用雷達相當于船舶的眼睛，能隨時幫助船員觀察海上的狀況，國際航行的船舶通常都配有X波段雷達和S波段雷達，在安裝2 個雷達的天線時不能使天線波束相對，且應根據雷達的特性將S波段雷達安裝在X波段雷達上方，避免煙囪、克令吊等物體帶來假回波影響。

根據國際海事組織（International Maritime Organization，IMO）的規定，雷達天線的安裝位置必須滿足的長度大于500 m 或不大于2 倍的船長（見圖1），雷達天線前±112.5°區域內沒有任何盲區和遮擋物，雷達天線后135°區域內總扇形盲區的大小不得大于20°，且雷達安全護欄距離雷達基座至少500 mm。在安裝雷達天線時應注意遠離煙囪，否則煙囪散發的熱量會導致雷達的敏感度下降，從而影響雷達的正常使用。

圖1 雷達天線的安裝

2.3 全球定位儀

全球定位儀是一種結合衛星和通信技術，利用導航衛星進行測時和測距的中距離圓型軌道衛星導航系統，定位的基本原理是空間星體連續向地面發送信息，地面接收機接收到星體發送的信息之后，經計算求出接收機的三維位置、三維方向、運動速度和時間等信息。國際航行的船舶通常都安裝2 臺全球定位儀，天線最好的安裝位置是羅經甲板，安裝時需遠離雷達波束，并距離海事衛星C 站天線4 m以上，距離衛通F站至少4 m。2 臺全球定位儀的天線安裝位置要盡可能地接近（最好在1 m以內）。確保切換信號時輸出給船舶自動識別系統（Automatic Identification System，AIS）、電子海圖顯示與信息系統（Electronic Chart Display and Information System，ECDIS）和雷達等設備的位置信號偏差不大。

2.4 自動識別儀

自動識別儀是安裝在船上的自動追蹤設備，通過全球定位天線和甚高頻天線與鄰近船舶、AIS 岸臺和衛星等設備交換電子資料，并供船舶交通管制辨識和定位。該系統可自動連續地向配有相應設備的岸上交通控制站和其他船舶發送船舶識別碼、船型、船位、航向和航速等航行信息，以優先避免在海上發生碰撞事故。根據IMO的要求，自動識別儀的甚高頻天線首端應與其他甚高頻天線的末端在垂直方向上分開2 m以上，若實際安裝難以滿足該要求，則需考慮在水平方向上滿足分開10 m 以上的要求，且AIS 天線不應安裝在雷達波束內或距離雷達天線距離至少5 m。AIS與中頻/高頻鞭狀天線的距離不少于4 m，與中頻/高頻發射天線的距離至少為10 m。

2.5 氣象傳真接收機

氣象傳真接收機是指接收氣象傳真圖的無線電接收設備，傳真廣播臺先利用光電效應將圖片（或文字、符號）的光信號轉換成電信號，然后借助無線電波將其向遠處傳播，傳真接收機按一定的順序將接收到的電信號還原成光信號之后得到原圖像。氣象傳真接收機的天線為中高頻天線，在布置時應將發射天線與接收天線分開至少5 m，若發射功率較高，盡量增大該天線的布置距離，最理想的布置就是發射天線與接收天線之間用雷達桅桿隔開。

2.6 風速風向儀

風速風向儀是風速和風向的綜合測量儀器，可測量顯示相對于船舶的風速和風向。風速風向儀的傳感器通常安裝在雷達桅上，其周圍不能有影響測風、測速的障礙物，必須保證在風的作用下有自由回轉的空間和日常維修保養的條件。

3 無線電設備

無線電設備是指船上利用無線電波傳輸信息的設備，主要用于對外通信，是進行遠距離通信的設備，由發信機、收信機、天線、饋線和相應的終端設備構成。常規的國際航行船舶配備的無線電設備通常由中高頻電話、甚高頻電話、航行告警接收機、衛星通信C站和衛星通信F站組成。

3.1 中高頻電話

中高頻電話是指工作在150 ～30 000 kHz頻段內的無線電設備，在安裝中高頻無線電設備的信號發送天線時，由于中高頻天線工作時電波輻射較大，必須充分考慮其安全使用對策。通常在有高壓電通過的地方，要確保天線的高度在2.5 m以上，以防人接觸，不足2.5 m但是高度不會輕易讓人體接觸到的結構或位置可不受此限制。中高頻無線電設備上必須有安全護欄和高壓警示標語。在布置中高頻發信天線時，需考慮天線和雷達桅桿等構造物的距離，避免天線與雷達桅桿等構造物接觸，二者之間的距離要保持在5 m以上。

3.2 甚高頻電話

甚高頻電話是指工作在156 ～174 MHz頻段內的無線電設備，布置原則是盡量保證在正垂直方向2 m以上，由于空間大小做不到正垂直方向2 m時需在水平方向拉到10 m以上，羅經甲板實際空間不大，也盡量做到8 ～10 m，值守天線與接收天線之間的距離大于等于2 m。若甚高頻天線與S波段和X波段雷達天線之間的距離在5 m以內，則要遠離雷達波束。

3.3 航行告警接收機

航行告警接收機是采用無線電傳直接印字電報方式進行首發通信的海上專用業務類型，通過該業務，船舶能從海岸電臺的廣播中自動接收所選岸臺播發的航行告警、氣象預報和其他海上安全信息。該業務為海上航行船舶提供了一種便捷、自動獲得海上安全信息的有效手段。航行告警接收機的天線通常距離中高頻無線電設備的收發天線不少于5 m，距離甚高頻無線電設備的收發天線2 m以上。

3.4 衛星通信C站

衛星通信C站系統是國際海事衛星組織提供的第二代全球數據通信服務系統，該系統能提供數據和電傳通信，設備體積小、重量輕、使用費用低，能取代窄帶直接印字電報設備。衛星通信C站的天線安裝在桅桿的最高點，安裝位置在艏艉方向-5°角沒有任何目視角2°的遮擋物，船的左右方向-15°角沒有任何目視角2°的遮擋物（見圖2），安裝雙C 站時水平方向距離1.5 m以上，垂直方向距離1 m以上，否則相互干擾。

圖2 衛星通信C站天線的安裝

3.5 衛星通信F站

衛星通信F站為船上主要用來進行上網和與外界通話的設備，應盡可能地將其安裝在沒有障礙物的地方，且要避開雷達波束的干擾，目前主流的安裝位置是雷達桅桿和羅經甲板，若安裝在雷達桅桿上，則必須安裝在避開雷達波束和衛星通信C站干擾的位置。衛星通信F站周圍應設置安全欄，確保非維護人員遠離天線危險區域，天線上張貼有高輻射貼紙，提示不要靠近天線，否則會造成嚴重傷害，如安裝于羅經甲板上需考慮5 m的安全距離。衛星通信F站與中頻/高頻天線的距離至少為5 m，與甚高頻天線的距離至少為4 m。

4 天線布置參考

除了上述航行設備和無線電設備以外，還有一些娛樂設備的天線和船東定制的設備的天線，如廣播電視天線、銥星電話天線和超高頻電話天線等，需根據各種天線的性能要求進行布置，以免與其他設備產生干擾。鑒此，在分析和了解各種天線的性能之后，便可根據相關要求進行全船的天線布置，圖3 為常見的天線布置，可在實船的布置中參考。

圖3 常見的天線布置

5 結 語

天線布置是一項繁瑣但極其重要的工作，為了使其設計更加便捷及合理，提出上述布置方案，以保證在有限的空間內使所有的設備都能正常、穩定地工作，從而全天候地保證船舶安全運營；同時，在布置天線時需考慮合理的維修空間，以便在設備發生故障時能方便且安全地對其進行維護。