天線在短波通信中的應(yīng)用

龐玉保

摘 要 近年來，通信技術(shù)在迅猛的發(fā)展，其中，短波通信作為一種經(jīng)典的應(yīng)急通信方式并沒有隨著技術(shù)的更新而被淘汰，反而得到了快速的發(fā)展和進(jìn)步。在短波通信中，天線的選擇對通信質(zhì)量具有很大的影響。文章在分析短波通信基本理論基礎(chǔ)上，研究了天線在短波通信中的應(yīng)用，針對天線對短波通信質(zhì)量的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞 通信技術(shù)；短波通信；通信質(zhì)量；天線

中圖分類號 TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）226-0103-02

1 短波通信技術(shù)概述

短波的基本新式有地波和天波兩種，主要形式是天波。顧名思義，地波是指沿著地表傳輸?shù)牟?，而天波是指從地面發(fā)出，經(jīng)過電離層折射后返回地面的波。因此，在地形比較復(fù)雜，地面建筑物比較多的地方，由于地波無法傳輸，更多地利用天波進(jìn)行無線電通信，所以我們把天波稱為短波的主要形式。

1.1 無線電波

無線電波是一種電磁波，根據(jù)電磁波的波長，一般可以將其分為超短波、短波、中波、長波和超長波等幾種類型，短波通信即利用短波來作為信息的載體進(jìn)行通信。無線電波在介質(zhì)中和介質(zhì)交界處傳播時會存在反射、折射以及散射等現(xiàn)象，對其傳播的方向路徑會產(chǎn)生一定的影響，并且由于介質(zhì)的吸收其場強會發(fā)生變化，只有對無線電波傳播規(guī)律進(jìn)行深入研究才能更好的利用其特性進(jìn)行通信。

1.2 電離層

在短波通信過程中，電離層起到了十分關(guān)鍵的作用。電離層是一種處于電離狀態(tài)的大氣層，電離狀態(tài)是指大氣分子收到微粒流作用后成為離子和電子的過程。對于短波通信而言，無線電波需要經(jīng)電離層而發(fā)生發(fā)射作用，電離層的離子和電子濃度較高時，其反射頻率也相對較高。當(dāng)季節(jié)發(fā)生變化或者時間變化時，對于不同的地區(qū)來說，電離層的濃度也不相同，因此對短波通信也會產(chǎn)生不同的影響。

1.3 傳播途徑

短波的傳播途徑一般分為兩種，分別為地波傳輸和天波傳輸。地波傳輸指無線電波沿地表進(jìn)行傳播，地波傳輸?shù)膫鬏斁嚯x和地表的介質(zhì)息息相關(guān)。由于水具有導(dǎo)電性，因此海面更利于無線電波的傳輸，相反，大地的導(dǎo)電性最差，因此對于無線電波造成的衰減也最大。地波傳輸必須對障礙物進(jìn)行考慮，否則會對傳輸產(chǎn)生較大的影響。

另一種短波的傳播途徑為天波傳輸，也就是說信號被發(fā)射之后，需要多次往返于地面和電離層，不斷的經(jīng)過電離層的作用來進(jìn)行短波的傳輸，天波傳輸?shù)膫鬏斁嚯x一般比較遠(yuǎn)并且基本不會受到地表障礙物的阻礙，但由于其傳播方式，同樣存在一些問題，由于要多次經(jīng)過電離層，因此，電離層的衰弱作用會對通信質(zhì)量產(chǎn)生影響，季節(jié)、氣候以及地區(qū)的影響在鋪設(shè)短波通信網(wǎng)絡(luò)時不能忽略。

2 天線的應(yīng)用概述

2.1 天線的選擇和架設(shè)

短波通信的通信網(wǎng)絡(luò)由三種臺站組成，分別為固定臺、車載臺以及便攜臺，通過三種臺站相結(jié)合的方式可以使短波通信網(wǎng)絡(luò)同時具有大型天線的應(yīng)急性樞紐功能，同時也具有小型天線的可移動性強等特點，具有良好的通信性能。

不同的通信需求對天線的選擇也提出了不同的要求，在對天線進(jìn)行選擇和架設(shè)時一般需要考慮到通信距離、傳輸方向和功率需求等多個因素，通過各個方面的結(jié)合考慮，最終確定天線的選擇方案。下面針對不同的臺站進(jìn)行所需天線的需求分析。

2.1.1 固定臺

固定臺的天線選擇要符合中心站的選擇要求，滿足近距離通信以及遠(yuǎn)距離通信的要求，同時需要實現(xiàn)固定臺和固定臺間、固定臺與車載臺間以及固定臺與便攜臺間的通信需求。一般在實際應(yīng)用中會采用三角組合型天線和高增益三線式天線來滿足固定臺的需求，進(jìn)行全方位的通信。

三角組合型天線可以對全方向進(jìn)行輻射，并且對于遠(yuǎn)近距離均有較好的通信效果，因此可以滿足近距離通信以及遠(yuǎn)距離通信等多種需求。高增益三線式天線的特點時具有較高的增益，并且抗風(fēng)能力很強，因此可以有效抵抗自然環(huán)境的影響，通常用于點對點的定向通信。

2.1.2 車載臺

車載電臺是為了滿足移動性的通信而在車上安裝的車載臺站，實現(xiàn)靈活的移動通信。車載臺一般采用鞭狀天線進(jìn)行通信。鞭狀天線可以全方位的發(fā)射信號進(jìn)行通信，并且體積很小，適合在車輛的狹小空間里進(jìn)行安裝使用。鞭狀天線在車輛中的安裝位置十分重要，不同的安裝方式最佳的安裝位置也有所差異。一般來說，鞭狀天線具有吸盤式安裝、卡邊式安裝等，吸盤式最好在車的四個角落安裝，而卡邊式可以在任何部位進(jìn)行安裝。車載臺的鞭狀天線在10到100千米內(nèi)可能會有信號盲區(qū)的存在，和其他形式天線配合通信可以減少盲區(qū)的存在。

2.1.3 便攜臺

便攜臺進(jìn)行通信時選用短的鞭狀天線，但其傳輸距離較短，當(dāng)需要延長其通信距離的情況下，可以在靜止過程中配合使用快速天線進(jìn)行通信。便攜臺常用的有單線行波天線，該天線體積小，安裝方便且可以實現(xiàn)全方位的通信，在某些車輛無法到達(dá)的地方可以采用便攜臺通信的方式，通信方便靈活，因此十分適合軍事上的應(yīng)急通信等，具有重要的應(yīng)用價值。

2.2 不同環(huán)境下的天線選型

固定站間遠(yuǎn)/近距離通訊。當(dāng)站間固定的情況下通訊方向也是不變的，因此在短波天線的選擇上需要考慮方向性強的性能。當(dāng)通信距離過長的情況下，可以選擇對數(shù)周期天線，此類天線有著較好的增益，但缺點在于價格有點昂貴。如果考慮到成本因素不需要太高通信質(zhì)量的天線，可以選擇長線天線、八木天線等。當(dāng)通信距離較短時可以使用水平雙極天線，此類天線的弊端在于需要較大的占地。

固定站與移動站間通訊。這種情況下沒有固定的通訊方向，因此應(yīng)該選擇全向天線來使用，如可以選擇多膜短波寬帶天線，無論對于近距離通訊還是遠(yuǎn)距離通訊都能適用，但這種天線的價格會比較昂貴?；蚴鞘褂脦в刑炀€調(diào)諧器的鞭狀天線，此類天線在遠(yuǎn)距離通訊有著良好的效果，但不適用于近距離通訊。

干擾環(huán)境下的天線選型。干擾環(huán)境主要指的是附近無線電臺的干擾，在某些軍用環(huán)境下甚至可能是惡意干擾，且出現(xiàn)此類干擾情況造成的后果往往比較嚴(yán)重。相比較普通環(huán)境干擾而言，電臺干擾有著不可預(yù)測性的特點，為了能夠應(yīng)對這種情況，可以選擇對數(shù)周期天線，且還需要天線具備強方向性、高增益的性能特征。此外，還可以加強調(diào)制解調(diào)器的性能，選擇具有交織功能的解調(diào)器，以此面對干擾環(huán)境也能夠有一定的抵抗能力。

2.3 接收不確定位置點短波通信的辦法

這里主要針對的是當(dāng)某一通信點處于另一通信電的盲區(qū)之內(nèi)，在這種情況下短波通信將變得不夠順暢。公式如下：

fv為垂直入射電離層的最大反射頻率，a為輻射到電離層的入射角，d為兩個通信點之間的距離。根據(jù)上述公式可以計算出入射角以及兩電臺之間大概的通信距離，以此解決無線短波通信中的盲區(qū)問題。

3 結(jié)論

短波通信作為無線電通信的一種方式，因其具備不少優(yōu)勢性，在實際應(yīng)用中具有重要的地位，許多軍用場景以及應(yīng)急通信中離不開短波通信。天線技術(shù)的發(fā)展使得越來越多種類的天線出現(xiàn)，增益更高、體積更小、盲區(qū)更小的天線不斷得到了應(yīng)用，也使得短波通信的通信性能不斷得到提高。在短波通信網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)時，需要考慮天線種類特點，架設(shè)方式等多方面的問題，以發(fā)揮其優(yōu)勢，提高通信效率。因此，為了更好的應(yīng)用短波通信，我們需要深入研究不同天線的特性以及適用范圍，做好天線和臺站的對接匹配，因地制宜的鋪設(shè)好短波通信網(wǎng)絡(luò)，為通信做好有力的保障工作。

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