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 沿大地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 由于能量逐渐被大地吸收 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 短波频率范围 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 提高了频谱利用率 减少信道拥挤 节省发射功率约四分之三 减少信道互扰 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 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范是不能改变的 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 米以内 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 用频段内的任何频点 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 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范是不能改变的 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 米以内 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