小功率短波台站天线的工作原理及实际运用研究

石星

新疆广电局9167台，新疆 伊宁 835000

0 引言

小功率短波台站的信号在传输过程中主要是依靠电离层反射出来的电磁波，从而实现远距离的信号传输。小功率短波台站在建设过程中不用花费太多的成本，既能在机动状态下传输信号，也能设置固定的安装地点。另外，小功率短波台站对网络的要求较低，基本上都是依靠天线来接收或传输信号，即便发生自然灾害或者战争也不会受到太大的影响。对于小功率短波台站的运行而言，天线是非常重要的信号接收工具，所以必须要结合小功率短波台站的实际需求选择适合的天线，才能保证小功率短波台站的正常运行。

1 小功率短波台站天线的性能对比

如果在发射短程波段的信号塔中安装全向性干扰天线，对信号传输将会造成较强的干扰。这种天线一般会在周边环境复杂或者需要对信号波段进行压制的区域使用。结合全向性干扰天线的特征和发射短程波段的电视台对于天线干扰性能的要求，地面中低频段所使用的天线主要是笼形天线，并且还有用垂直电力设备支架进行搭设。从外形的角度对小功率短波台站天线种类进行分析，常见的类型有笼形天线和鞭形天线两种，本文对这两种类型天线的性能进行对比，差距主要表现在以下几个方面。

1.1 天线的工作效率有所差异

与鞭形天线相比，笼形天线在波段传输发射时所产生的损耗较小，且笼形天线的工作效率高达95%，而鞭形天线除了具备谐振频点的优势之外，天线的传输效率只有笼形天线的30%[1]。

1.2 天线的工作频段有所差异

笼形天线是圆形的柱子天线，每个点的功效相等，天线的直径为2.5m，在调频过程中也不需要单独进行调谐处理。但是鞭形天线的直径却远远小于笼形天线，鞭形天线的直径还不到10公分，并且在对鞭形天线进行调频时还要做好调谐处理工作。天线的直径对工作效率起到非常重要的影响作用。结合两种天线的运行现状来看，由于笼形天线的直径较大，并且不用对其进行调谐处理，所以笼形天线的工作频段要远远高于鞭形天线。

1.3 天线的安全性能有所差异

天线在运行过程中的内阻值直接决定了天线的安全性能，据相关资料分析，笼形天线在运行过程中的辐射电阻一般控制在20～100Ω之间，但是鞭形天线的辐射电阻还不到1Ω。但是，如果笼形天线和鞭形天线的运行功率相同，笼形天线底部的电压却小于鞭形天线，如果在这样的运行环境下使用鞭形天线，很容易引发火灾事故。另外，笼形天线在安装过程中一般会搭配避雷针，这样就能避免天线遭受雷击[2]。

2 小功率短波台站天线的运行原理

2.1 笼形天线的主要参数

笼形天线在运行过程中的工作频率控制在302兆赫到26.1兆赫之间，笼形天线的功率保持在负10千瓦到正10千瓦之间，在线极化方式一般采用垂直极化，并且还要使用全向天线。笼形天线的高度控制在10米左右，天线的重量大约600斤，这样的重量即便在十级大风天气，基本上也不会受到太大的影响。笼形天线的辐射半径能够达到15米，由于自身具备防雷设备，也不会受到雷电的损害。

2.2 天线的运行原理

小功率短波台站在建设过程中，天线一般都是根据单一电塔天线的理论依据，在运行过程中所使用的谐振振子不超过0.6λ，天线的辐射电阻控制在25～130Ω之间，天线的线塔下端要专门进行绝缘处理，将电塔作为核心，向四周辐射电网，在地面与天线经过反射之后，单项的天线镜像通过反射就会转化成双向镜像，有效提高了小功率短波台站天线的辐射阻值，天线的工作效率也能得到提升。如果在小功率短波台站建设过程中使用笼形天线，就可以使用效能相等的振子天线，再加上天线的直径在2.5m，天线的工作效能就能得到有效保障。

3 天线的选择和架设方法

小功率短波台站在建设过程中，主要包含了固定台、车载台和便携台三部分，将这三部分结合在一起，才能构建完善的通信网络，由于台站具备固定天线和设备，如果线路发生故障时，也可以充当应急枢纽，同时还能结合天线便携性强、设备随时进行移动的优势传递通信信息。所以无论小功率短波台站的固定台、车载体还是便携台，任何一个部分都需要性能较强的天线作为支撑，这样才能是通信传输的质量得到保障。因此在选择天线时，必须要结合天线的架设长度、通信信息的传输方向、功率的大小等因素，结合小功率短波台站的实际需求选择天线，并且还要利用科学的方法进行架设，这样才能提高小功率短波台站的工作效率，同时也能改善通信信息的传送效果[3]。

3.1 小功率短波固定台站的天线选择

小功率短波固定台站主要是与各个固定台和车载台之间构建通信网络，所以固定台站的天线要能够满足移动通信中心对天线的各项要求，即必须选择全向性天线，天线在运行过程中能够同时兼顾近距离和远距离的信号传输，同一范围内存在多种极化形式的车载台或者固定台天线，选择的天线也要确保能够和同一范围内的其他天线兼容。因此，在选择天线时，能够应用在全方位通信范围中的三角组合型全向天线和同时兼顾全向和定向的高增益三线天线都符合小功率短波台站对天线的实际要求。

三角组合型全向天线能够实现360度全向辐射，确保辐射信号的均匀性，即便远距离同样也能辐射到，这样就不会再出现通信盲区。另外，三角组合型全向天线还能同时兼顾垂直极化和水平极化的波段，在同一范围内也能和其他天线更好地融合在一起。虽然我们国家的土地资源丰富，但是各个地区的省会城市到边缘地区的距离也不会超过1200公里，要想在全省范围内建设小功率短波固定台站，就可以选择这种天线。

高增益三线天线最大的特征就是具备增益高、在整个频段范围内的驻波比较小、不会出现通信盲区、自身抵抗自然灾害能力强等优势，能够为小功率短波台站的通信传输质量提供有力保障。高增益三线天线在架设过程中，要结合通信传输的目的调整架设方式，一般情况下主要采用平拉或者倒V的形式进行架设。如果采用平拉方式架设天线，宽边的辐射要远远高于窄边辐射，所以平拉架设适用于通信方向点对点或者点对扇面，一般应用在基层台站，如果能够搭配125W的电台，通信距离最远可达3000km。如果采用倒V形式进行架设，就能确保全方位的辐射范围，并且还能与各个返乡的水平天线和鞭形天线构建完善的通信网络，这种天线基本上会应用在中心站，搭配125W的电台，通信距离最高可达1500km。

3.2 小功率短波车载台站的天线选择

为了充分发挥小功率短波反应速度快、灵活的应急通信作用，可以将小功率短波电台和天线安装在车辆上。小功率短波车载台站常用的天线为鞭形天线，这种天线的占地面积小，安装方法简单快捷，能够实现全方向辐射，更加适合车辆在移动过程中实现通信传输。如果通信距离较远，鞭形天线在安装过程中要呈垂直装填，这样就能通过地面的镜像反应增加鞭形天线的长度，通信传输质量也能得到保障。如果鞭形天线实现短距离通信传输，可以将鞭形天线的形状调整至倒L形，这样就能利用车顶的反射作用扩大鞭形天线的垂直辐射范围，也能使信号的发射效率得到保障[4]。

由于鞭形天线受到自身性能的影响，在实现通信传输的过程中可能在百公里范围内出现盲区，为了使这一问题得到有效解决，可以使用动中通天线和静中通天线。动中通主要是指车辆在移动过程中实现通信传输，在利用鞭形天线实现动中通时，可以增加天线的长度，并且天线的顶端要朝着车顶的方向拉完，这样就能适当扩大鞭形天线的垂直辐射范围，能够有效改善通信盲区问题。要想利用动中通从根本上解决通信盲区问题，可以将天线换成高能半环车载天线，这种类型的天线辐射范围较大，且天波的落地距离最短为零，根本就不会产生盲区问题。车辆在静止状态时实现通信时，就可以选择野外天线，这种类型的天线整体体积小，能够在最短的时间内完成架设，这样就能确保1000km范围内不会出现通信盲区。只有将野外天线和鞭形天线结合在一起，才能确保小功率短波车载台站通信传输的有效性。

3.3 小功率短波便携台站天线选择

小功率短波便携台站在通信传输过程中，只能选择短距离的鞭形天线。有种鞭形天线的长度只有3m，还能将其进行折叠，如果给这种天线搭配25W到50W的电梯，通信的传输距离最远可达20km。如果传输距离不能满足通信要求，必须在停止状态更换台站的天线，用快速天线代替3m鞭形天线。

在野外环境中实现便携台站的通信传输时，一般会使用单线性波天线，这种天线的主要作用就是为了增加野外基站或者个人基站的通信距离。单线性波天线就是一种在野外环境实现通信传输的便携式短波天线，这种类型的天线在运行过程中始终保持较低的驻波比，辐射效率也能得到保障，如果通信传输距离有要求，就要结合实际要求调整架设方法，这样才能实现全向通信或者定向通信。单线性波天线的体积较小，重量较低，能够在短时间内架设好，撤线速度很快，所以更加适合应用在军队或者边防工作中，能够快速将信息进行传递，有些地域车辆或者其他交通工具无法到达，人就可以自主携带，实现短波台站的建立。如果是在野外安装20m长的单线性波天线，一般会采用以下两种方式进行架设：一种是沿着水平地面斜拉，斜拉的方向要结合辐射范围调整，通信传输距离最远可达1000km，百公里内的通信盲区问题也能得到有效解决。另一种方式就是平拉，这种架设方式对方向要求较高，更加适合远距离的定向通信。如果野外环境中临时建立小功率短波台站，一般会采用30m单线性波天线，这样就能保证通信传输距离，通信效果也能得到保障。这种类型的天线在架设过程中，主要采用倒V形式进行架设，辐射范围也能实现全方位。以上介绍的这两种类型的天线也可以作为车载台站的天线，必须在停车装填下才能更换，能有效解决通信盲区和远距离传输的问题。

4 小功率短波台站天线的架设步骤和维护保养

4.1 小功率短波台站天线的架设步骤

首先，专业技术人员在架设天线之前，要对架设场地进行清理，确保周边没有任何障碍物，同时还要结合设计图纸确定地锚的位置。在安装过程中，要先将天线的底座进行固定，大部分的天线底座下方都配备了四根钢槽，就可以通过方板和连接盘进行固定。然后在将振子进行固定，专业技术人员在固定振子时，可以将长度10m左右的钢管作为桅杆，将振子固定在桅杆的顶端，在利用振子将横斜的支撑杆与桅杆连接在一起。在安装的过程中要重视安装固定的正确方向，避免因为安装问题而影响到天线的辐射方向。

其次，天线在架设过程中主要有以下两种架设方法。①通过吊车架设，有些小功率短波台站的建设场地较为宽敞，再加上高度要求，就可以通过吊车进行架设。吊车前端的吊钩将天线的顶端和桅杆全部竖立，然后将桅杆轻轻吊至设计图纸中确定好的天线底座位置上，位置校正之后再将桅杆的底端放在底座中，然后可以通过三方的绳索拉紧天线，最后将天线进行固定。②人工架设。专业技术人员在架设过程中，要先将天线的底座和钢槽固定在一起，再将拉线穿过振子直达桅杆的两端；拉线完成后，将拉线拉紧之后进行固定，桅杆竖起来之后也要将振子固定在桅杆底端，最后利用铜线在底座周边铺设地网[5]。

4.2 小功率短波台站天线的维护保养

小功率短波台站的天线在固定时，必须保持拉直装填，桅杆和地面之间要始终处于垂直状态。定期对天线的架设进行检查，一旦发现问题必须及时进行维修。室外的天线受到热胀冷缩的影响较大，进入冬季之后可以适当调整一下天线的松紧度，并且还要检查天线的运行状态是否正常。

小功率短波台站天线的维护工作主要是检查拉线是否处于牢固桩体，拉线长时间处于紧绷状态很容易出现老化，所以必须要定期检查和维修。固定天线的桅杆一般都是金属材料，长时间在外部环境中可能会出现氧化反应，所以平时也要对桅杆进行防腐蚀养护[6]。除此之外，维护人员也要定期检查各个接触点之间是否固定牢固，松动之处要及时做好焊接处理，避免对天线的正常运行造成影响。

5 结语

总而言之，我国如今对通信基础建设的重视程度越来越高，国家为了推动各个地区的发展，已经开始加快小功率短波台站的建设。小功率短波台站在运行过程中主要是由天线为其提供运行保障，所以必须要充分掌握天线的运行原理和架设方法，及时对天线进行维护，才能保证小功率短波台站的正常工作。