短波电台的选址和天线的架设.docx

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短波电台的选址和天线的架设

短波电台的选址和天线的架设

这里简要介绍短波通信的一般概念，短波电台的选址和天线的架设。

一、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。

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。

1.2、电离层的作用

电离层对短波通信起着主要作用，因此是我们研究的重点。

电离层是指从距地面大约60公里到2000公里处于电离状态的高空大气层。

上疏下密的高空大气层，在太阳紫外线、太阳日冕的软X射线和太阳表面喷出的微粒流作用下，大气气体分子或原子中的电子分裂出来，形成离子和自由电子，这个过程叫电离。

产生电离的大气层称为电离层。

电离层分为D、E、F1、F2四层。

D层高度60~90公里，白天可反射2~9MHz的频率。

E层高度85~150公里，这一层对短波的反射作用较小。

F层对短波的反射作用最大，分为F1和F2两层。

F1层高度150~200公里，只在日间起作用，F2层高度大于200公里，是F层的主体，日间夜间都支持短波传播。

电离层的浓度对工作频率的影响很大，浓度高时反射的频率高，浓度低时反射的频率低。

电离的浓度以单位体积的自由电子数（即电密度）来表示。

电离层的高度和浓度随地区、季节、时间、太阳黑子活动等因素的变化而变化，这决定了短波通信的频率也必须随之改变。

1.3、短波频率围

电离层最高可反射40MHz的频率，最低可反射1.5MHz的频率。

根据这一特性，短波工作频段被确定为1.6MHz-30MHz。

1.4、短波传播途径

短波的基本传播途径有两个：

一个是地波，一个是天波。

如前所述，地波沿地球表面传播，其传播距离取决于地表介质特性。

海面介质的电导特性对于电波传播最为有利，短波地波信号可以沿海面传播1000公里左右；陆地表面介质电导特性差，对电波衰耗大，而且不同的陆地表面介质对电波的衰耗程度不一样（潮湿土壤地面衰耗小，干燥沙石地面衰耗大）。

短波信号沿地面最多只能传播几十公里。

地波传播不需要经常改变工作频率，但要考虑障碍物的阻挡，这与天波传播是不同的。

短波的主要传播途径是天波。

短波信号由天线发出后，经电离层反射回地面，又由地面反射回电离层，可以反射多次，因而传播距离很远（几百至上万公里），而且不受地面障碍物阻挡。

但天波是很不稳定的。

在天波传播过程中，路径衰耗、时间延迟、大气噪声、多径效应、电离层衰落等因素，都会造成信号的弱化和畸变，影响短波通信的效果。

1.5、单边带的定义

调幅信号的频谱是由中央载频和上下两个边带组成的。

将载频和其中一个边带加以抑制，剩下的一个边带就成为单边带信号。

1.6、单边带的优点

单边带的优点是：

①提高了频谱利用率，减少信道拥挤；

②节省发射功率约四分之三；

③减少信道互扰；

④抗选择性衰落能力强。

一部100W单边带电台的实际通话效果，相当于过去1000W以上双边带电台。

1.7、改善短波信号质量的三大要素

由于短波传输存在固有弱点，短波信号的质量不如超短波。

不过我们可以通过一些途径改善短波信号质量，使其尽可能接近超短波。

改善短波信号质量的三大要素是：

正确选用工作频率；正确选择和架设天地线；选用先进优质的电台和电源等设备。

二、如何架设天地线

2.1、如何架设天线地线

天线和地线是很多短波用户容易忽视的问题。

当通信质量不好时，很多人习惯于从电台上找原因，而实际上信号不良常常源自天线或地线。

短波和超短波使用的天线是完全不同的。

超短波通信因为使用频率高，波长短，天线可以做得很小，通常为直立鞭状天线。

而短波通信因使用的频率较低，天线必须做得足够大才能有效工作。

简单的规律是：

天线的长度达到所使用频率的1/2波长时，天线的效率最高。

短波天线的理论原理比较高深。

短波天线的种类繁多，用途各异，究竟应该选购何种天线,怎样安装架设才能获得良好的通信效果？

根据我们了解和掌握的情况作如下简要介绍：

（1）了解天线的基本工作原理

（2）短波天线分地波天线和天波天线两大类。

（3）我在这里主要介绍天波天线。

天波天线主要以天波形式发射电磁波，分为定向天线和全向天线两类。

典型的定向天波天线有：

双极天线、双极笼形天线、对数周期天线、菱形天线等，它们以一个方向或两个相反方向发射电磁波，用天线的架设高度来控制发射仰角。

典型的全向天波天线有：

角笼形天线、倒V形天线等。

它们是以全方向发射电磁波，用天线的高度或斜度来控制发射仰角。

天波天线简单的规律为：

天线水平振子（一臂的）长度达到1/2波长时，水平波瓣主方向的效率最高；天线高度越高，发射仰角越低，通信距离越远；反之，天线高度越低，发射仰角越高，通信距离越近；天线高度与波长之比（H/λ）达到二分之一时，垂直波瓣主方向的效率最高。

2.2、正确架设天线和连接馈线

选购好合适的天线后，还必须正确地安装架设，才能发挥出最佳效果。

天线的长度和架设规是不能改变的，但对于某些天线而言，架设的方向和高度是靠用户自己掌握的，应严格按通信的方向和距离来确定方向和高度。

天线的架设位置以开扩的地面为好，没有条件的单位也可以架在两个楼房之间或楼顶。

天线高度指天线发射体与地面或楼顶的相对高度。

架在楼顶时，高度应以楼顶与天线发射体之间的距离计算，不是按楼顶与地面的高度计算。

我们提醒用户，切忌因为架设场地不理想或怕麻烦，就随便把天线架起来完事，这样做通信效果很可能是不好的。

另一个要点是馈线的选用和布设。

馈线是将电台的输出功率送到天线进行发射的唯一通道，如果馈线不畅通，再好的电台和天线，通信效果也是很差的。

馈线分为明馈线和射频电缆两类。

目前100W~150W电台一般都使用射频电缆馈电方式。

选用射频电缆时要注意两项指标：

一是阻抗为50欧姆；二是对最高使用频率的衰耗值要小。

一般来讲，射频电缆直径越粗，衰耗越小，传输功率越大。

在实际使用中，100W级短波单边带电台，常选用SYV-50-5或SYV-50-7的射频电缆，必要时也可以选SYV-50-9的射频电缆。

天线在进行安装选位和布设时，应尽可能缩短馈线的长度，普通SYV-50-5馈线每1米造成信号衰减0.082dB，这意味着100W电台功率通过50米馈线送达天线时，功率剩下不到40W。

因此通常要求馈线长度控制在30米以。

如果因为场地条件限制必须延长馈线，则应采用大直径低损耗电缆。

另外在布设电缆，应尽量减少弯曲，以降低对射频功率的损耗，如果必需弯曲，则弯曲角度不得小于120度。

2.3、如何选用工作频率

短波频率和超短波频率的使用性质完全不同。

超短波属于视距通信，距离短，可以固定使用频段的任何频点；而短波频率则受到电离层变化、通信距离和方向、海拔高度、天线类型等多种因素的影响和限制。

用同一套电台和天线，选用不同频率，通信效果可能差异很大。

对于有经验的短波工作者来说，选频并不困难，其中有明显的规律性可循。

一般来说：

日频高于夜频（相差约一半）；远距离频率高于近距离；夏季频率高于冬季；南方地区使用频率高于北方；等等。

另外，在东西方向进行远距离通信时，因为受地球自转影响，最好采用异频收发才能取得良好通信效果。

如果所用的工作频率不能顺畅通信时，可按照以下经验变换频率：

（1）接近日出时，若夜频通信效果不好，可改用较高的频率；

（2）接近日落时，若日频通信效果不好，可改用较低的频率；

（3）在日落时，信号先逐渐增强，而后突然中断，可改用较低频率；

（4）工作中如信号逐渐衰弱，以致消失，可提高工作频率；

（5）遇到磁暴时，可选用比平常低一些的频率。

2.4、如何架设天线地线

天线和地线是很多短波用户容易忽视的问题。

当通信质量不好时，很多人习惯于从电台上找原因，而实际上信号不良常常源自天线或地线。

短波和超短波使用的天线是完全不同的。

超短波通信因为使用频率高，波长短，天线可以做得很小，通常为直立鞭状天线。

而短波通信因使用的频率较低，天线必须做得足够大才能有效工作。

简单的规律是：

天线的长度达到所使用频率的1/2波长时，天线的效率最高。

短波天线的理论原理比较高深。

短波天线的种类繁多，用途各异，究竟应该选购何种天线,怎样安装架设才能获得良好的通信效果？

根据我们了解和掌握的情况作如下简要介绍：

（1）了解天线的基本工作原理

（2）短波天线分地波天线和天波天线两大类。

（3）我在这里主要介绍天波天线。

天波天线主要以天波形式发射电磁波，分为定向天线和全向天线两类。

典型的定向天波天线有：

双极天线、双极笼形天线、对数周期天线、菱形天线等，它们以一个方向或两个相反方向发射电磁波，用天线的架设高度来控制发射仰角。

典型的全向天波天线有：

角笼形天线、倒V形天线等。

它们是以全方向发射电磁波，用天线的高度或斜度来控制发射仰角。

天波天线简单的规律为：

天线水平振子（一臂的）长度达到1/2波长时，水平波瓣主方向的效率最高；天线高度越高，发射仰角越低，通信距离越远；反之，天线高度越低，发射仰角越高，通信距离越近；天线高度与波长之比（H/λ）达到二分之一时，垂直波瓣主方向的效率最高。

2.5、正确架设天线和连接馈线

选购好合适的天线后，还必须正确地安装架设，才能发挥出最佳效果。

天线的长度和架设规是不能改变的，但对于某些天线而言，架设的方向和高度是靠用户自己掌握的，应严格按通信的方向和距离来确定方向和高度。

天线的架设位置以开扩的地面为好，没有条件的单位也可以架在两个楼房之间或楼顶。

天线高度指天线发射体与地面或楼顶的相对高度。

架在楼顶时，高度应以楼顶与天线发射体之间的距离计算，不是按楼顶与地面的高度计算。

我们提醒用户，切忌因为架设场地不理想或怕麻烦，就随便把天线架起来完事，这样做通信效果很可能是不好的。

另一个要点是馈线的选用和布设。

馈线是将电台的输出功率送到天线进行发射的唯一通道，如果馈线不畅通，再好的电台和天线，通信效果也是很差的。

馈线分为明馈线和射频电缆两类。

目前100W~150W电台一般都使用射频电缆馈电方式。

选用射频电缆时要注意两项指标：

一是阻抗为50欧姆；二是对最高使用频率的衰耗值要小。

一般来讲，射频电缆直径越粗，衰耗越小，传输功率越大。

在实际使用中，100W级短波单边带电台，常选用SYV-50-5或SYV-50-7的射频电缆，必要时也可以选SYV-50-9的射频电缆。

天线在进行安装选位和布设时，应尽可能缩短馈线的长度，普通SYV-50-5馈线每1米造成信号衰减0.082dB，这意味着100W电台功率通过50米馈线送达天线时，功率剩下不到40W。

因此通常要求馈线长度控制在30米以。

如果因为场地条件限制必须延长馈线，则应采用大直径低损耗电缆。

另外在布设电缆，应尽量减少弯曲，以降低对射频功率的损耗，如果必需弯曲，则弯曲角度不得小于120度。

2.6、电台和天线的匹配

天线、馈线、电台三者之间的匹配必须引起高度重视，否则，虽然电台、天线、馈线都选得很好，通信效果还是不好。

所谓“匹配”就是要求达到无损耗连接，只有电台、馈线、天线三者保证高频输入输出阻抗一致，才能实现无损耗连接。

多数短波电台的输出/输入阻抗为50欧姆，必须选用阻抗为50欧姆的射频电缆与电台匹配。

天线的特性阻抗比较高，一般为600欧姆左右，只有宽带天线的特性阻抗稍低一点，大约200~300欧姆，因此，天线不能直接与射频电缆连接，中间必须加阻抗匹配器（也叫单/双变换器）。

阻抗匹配器的输入端阻抗必须与射频电缆的阻抗一致（50欧姆），输出端阻抗必须与天线的输入阻抗一致（600欧姆或200/300欧姆）。

阻抗匹配器的最佳安装位置是与天线连为一体。

自动天线调谐器也是匹配天线和电台阻抗用的。

自动天调的输入端与电台连接，输出端与单极天线连接。

自动天调与偶极天线连接时要根据不同产品而定。

有些天调要求加单/双变换器，天调与单/双变换器之间用50欧姆射频电缆相连（芯线接天调输出端，外皮接天调的地端），单/双变换器的双输出端与天线连接；多数新型天调不用加单/双变换器，用天调的输出端和接地端分别连接偶极天线的两臂，匹配效果更好，而且效率更高。

2.7、正确埋设接地体和连接地线

地线是很多用户容易草率处理的问题。

短波通信台站的地线是至关重要的，地线实际上是整个天馈线系统的重要组成部分。

我们所说的地线，不是交流供电系统中的电源地或保安地。

这里所说的地线是信号地，也称高频地。

信号地一般不能接到电源地或保安地上，必须单独埋设。

埋设接地体时，必须按有关标准进行，接地电阻不应大于4欧姆。

电台的接地柱和接地体之间，必须用多股线铜、编织铜线或大截面优良导体连接，才能起到良好的高频接地作用。

而良好的高频接地是减小发射驻波和减小接收噪声的必要前提。

同时，接地线还有一个重要因素，那就是对操作员人身安全起到保护作用。

2.8、如何正确选择电台地址

短波电台的选址是发挥短波电台最佳效果的关键。

如何选择电台地址可选择具备以下几种条件：

（1）选择正确通信方向；

（2）尽可能选择通信方向无高大建筑物或山丘；

（3）尽可能选择无电磁场；

（4）尽可能选择具备良好的接地条件。

指挥信息保障中心（马殿选）

二〇一五年七月十四日