崔川安 蘆偉東
【摘要】垂直極化天線和環(huán)天線均為短波通信的常用天線。在復雜地域進行短波通信時,為解決通信盲區(qū)問題,可采取高仰角天波傳播。短波天線對高仰角天波的接收能力決定了通信質(zhì)量。本文分別對垂直極化天線和環(huán)天線進行分析,比較其接收高仰角天波的能力。
【關(guān)鍵詞】高仰角天波垂直極化天線環(huán)天線
一、引言
短波通信是無線電通信的一種。短波波長在10m-100m之間,頻率范圍3MHz-30MHz,基本傳播途徑為地波和天波。短波可經(jīng)電離層反射到達接收設(shè)備,通信距離較遠,是遠程通信的主要手段。
二、高仰角天波
在短波通信中,天波首次經(jīng)電離層反射返回地面的點與發(fā)射點之間的距離稱之為“跳躍區(qū)”,通常在80km以上,而地波能傳播的距離約20-30km,因此,在天波返回點和地波傳播極限之間有一段距離,天波信號穿過電離層無法反射,地波信號無法到達,這段距離就是我們常說的短波通信盲區(qū)。為解決通信盲區(qū)的問題,一是可以增大發(fā)射功率,提高地波傳播距離;二是可以采用高仰角天波傳播。高仰角天波也被稱為“近垂直入射天波傳播”,在2-12MHZ頻段采用75-90度的仰角發(fā)射短波信號,會被電離層以幾乎同樣的角度反射回來,而反射回地面的信號強度在中短距離內(nèi)較穩(wěn)定,可保障近區(qū)的通信。
三、垂直極化天線
垂直極化天線分為對稱和不對稱二種,短波常用的對稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線。垂直放置的半波對稱振子具有平放的“面包圈”形的立體方向圖,通過其垂直和水平面方向圖,可以看出,在振子的軸線方向上輻射為零,最大輻射方向在水平面上,且在水平面上各方向的輻射一樣大。(見圖1)
不對稱垂直天線為垂直接地天線,完全導電地面的影響可以用單極天線的鏡像來考慮。常用的單極垂直振子的長度一般大于八分之一波長。從鞭天線的方向圖可以看出它在高仰角方向幾乎沒有輻射(見圖2),對電離層的入射角基本是在70°以下。這種輻射角度適合中遠距離通信。由于高仰角方向幾乎無輻射,天波第一跳落地就到了一百公里之外,一百公里以內(nèi)無天波信號。
四、環(huán)形天線
環(huán)形天線是將一根金屬導線繞成一定形狀,如圓形、方形、三角形等,以導體兩端作為輸出端的結(jié)構(gòu)。
環(huán)天線按尺寸分為小環(huán)天線和大環(huán)天線,若圓環(huán)的半徑R很小,其周長小于波長,一般稱為小環(huán)天線。小環(huán)天線上沿線電流的的振幅和相位變化不大,近似均勻分布。即在環(huán)面的平面上方向圖是圓,環(huán)軸所在平面上方向圖是8字形,沿環(huán)軸方向的輻射為零(見圖3)。環(huán)天線具有接收高仰角天波能力。
五、結(jié)語
經(jīng)過對天線方向圖的分析,垂直極化天線在近垂直方向沒有輻射,無法接收高仰角天波,而環(huán)天線則具備此能力。因此,在采用高仰角天波發(fā)射的方法解決短波通信中的盲區(qū)問題時,應注意天線的選擇。
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