短波近距离通信天线选型以及实际通信距离测试的研究

霍 甲，刘 蓉

（国家无线电监测中心，北京 100037）

1 短波通信常用天线

短波通信天线[1]常见的有八木天线、对数周期天线、长线天线、倒V形天线、正V形天线、鞭状天线、环状天线以及短波多模多馈天线等。除八木天线、对数周期天线以外，其他天线都具备全向性接收和发射功能，它们根据自身的特点，在固定通信、移动通信[2]、短波广播以及应急通信方面都有着各自的应用场景。

2 短波通信天线参数考虑

短波通信天线在不同距离通信时，应该在选型时考虑以下几个重要参数[3]。

（1）天线的有效长度：天线输出到接收机输入端的电动势与被接收的电场强度之比为接收天线的有效长度，并且等于它作为发射天线时的有效高度。在选择通信天线和进行天线设计时要充分考虑基本要求。

（2）天线工作频带宽度：短波通联天线满足工作频率范围和工作频带宽度要求（3～30 MHz）。

（3）天线增益：基于良好定向性天线和全向性天线，天线满足增益要求。基于良好的天馈匹配，满足天线电压驻波比。天线电压驻波比是天线主要技术指标之一，其良好的电压驻波比，减少信号幅度损失，提高天线的工作效率，电压驻波比＜2.5。

（4）输入阻抗：把输入到天线的功率看成被一个等效阻抗所“吸收”的功率，而此阻抗中所通过的电流就等于输入点电流，如果阻抗不满足要求，输出的功率下降1/3左右。

（5）天线设计高度：基于短波通信的距离、接收或发射时的仰角等因素，根据通信距离，天线设计高度需要满足基本要求，通常天线架设高度不一样，天线架设最高为25 m，最低为6 m。在通信中要充分考虑天线的设计架设高度，满足通信的物理要求。

（6）减少射频电缆传输损耗：天线馈源至收发终端设备的射频电缆基于良好的传输性能，射频电缆长度应尽可能短，减少传输损耗，短波通联天线系统要求射频电缆采用低损耗电缆。

3 短波近距离通信天线测试验证

Delta测试天线是短波天线[4]的一种，由于天线外形类似Δ形，取名为Delta天线，该天线具备全向发射接收、高仰角等特征。特别是在近距离通信的应用场景中，Delta天线具有较好的通信性能，能够满足近距离通信的要求。这里我们采用了Delta天线，本次设计的天线参数天线距离地面高度为6 m，阵子材质为镀锡软铜线，粗4 mm，斜边长9.14 m，横边长6.71×2 m，横边阵子间距为303.5 mm。

同时，为了验证该Delta天线近距离通信特点和实际性能，对短波频段Delta天线进行了实际发射接收测试。本次测试使用机动车前往不同距离测试点接收的方式，通过对该Delta天线辐射方向、地波传播、天波传播特性等方面的测试，进一步地掌握了该天线近距离通信的实际性能。

在发射端选取一块较为平坦地点作为发射端。通过实际搭建的Delta发射天线，利用Flex 6700收发信机，在发射功率为100 W的条件进行发射，发射信号调制方式为单边带语音报话。接收端由一辆移动测试车辆、PR100接收机和短波全向天线组成，测试车辆分别前往距离发射点10 km、20 km、25 km、30 km、45 km的测试位置进行接收测试，记录测试地点接收信号的解调变化情况，从而估算该天线发射信号的近距离通信性能。实际测试结果如表1所示。

部分测试频谱如图1～图4所示。

图1 36 km处接收信号频谱图

图2 32 km处接收信号频谱图

4 测试总结

测试点在位于发射点东、南、西的三个方向，当距离约为30 km的位置时，接收效果基本相同，因此可初判断该发射天线在水平方向上的辐射方向无明显方向性，与理论仿真结果一致。

当测试点在距离发射地点各方向约为30 km的位置时，3～6 MHz较低频段可以接收到信号，较高频率接收不到信号的特点。因此在30 km处可接收到发射天线通过天波传播的信号。

当测试点在距离发射地点小于25 km的位置时，均能接收到从3 MHz至28 MHz的测试信号。因此在25 km以内可接收到发射天线通过地波传播的信号。

基于上述结果，使用Delta天线作为发射天线，发射功率为100 W，在接收距离大于30 km时，采用3～6 MHz较低频段作为发射频率，可以通过天波传播的方式实现通信；当接收距离小于30 km时，在短波全频段范围内均可以通过地波传播的方式实现通信。因此，在一定时间范围和一定频率的情况下，使用的Delta天线可实现从地波到天波的无盲区覆盖通信。同时，经测试和分析，倒V天线与Delta天线具有相似的技术特点。

5 结束语

文章提供了一种适用于短波短距离通信的天线选型，并对其实际通信性能进行了测试分析，为改善短波近距离通信质量提供了一种解决方案。■