短波天线的选型与安装要求-20110215A

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1、短波天线的选型与安装要求（技术初稿，设计要求为主，方案为副）一、 短波天线简介天线在通信链路中起能量转换作用（能量转换器）。发射天线是将高频电能转换成为电磁波的装置；接收天线则是将电磁波转换成高频电能的装置，因而天线在无线电通信中占有极其重要的地位。天线质量如何，对保证通信质量的好坏起着重要的作用。1.1、短波天线分类短波天线分地波天线和天波天线两大类，地波天线包括鞭状天线、倒L形天线、T形天线等。这类天线发射出的电磁波是全方向的，并且主要以地波的形式向四周传播，故称全向地波天线，常用于近距离通信。典型地波天线和波瓣分布如图1和图2所示。地波天线的效率主要看天线的高度和地网的质量。天线越高、地

2、网质量越好，发射效率越高，当天线高度达到1/2 波长时，发射效率最高。 图1、 典型地波(T形)天线结构示意图 图2、 典型地波天线垂直波瓣分布图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，其典型波瓣分布如图3、图4和图5所示。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。图3、 典型天波天线（双极天线）结构示意图 图4、 典型天波天线水平波瓣分布图 图5、 典型天波天线垂

3、直波瓣分布图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。1.2、衡量天线性能因素天线是无线通信系统最基本部件，决定了通信系统的特性。不同的天线有不同的辐射类型、极性、增益以及阻抗。A. 辐射类型：决定了辐射能量的分配，是天线所有特性中最重要的因素，它包括全向型和方向型。B. 极性：极性定义了天线最大辐射方向电气矢量的方向。垂直或单极性天线（鞭天线）具有垂直极性，水平天线具有水平极性。C. 增

4、益：天线的增益是天线的基本属性，可以衡量天线的优劣。增益是指定方向上的最大辐射强度与天线最大辐射强度的比值，通常使用半波双极天线作为参考天线，其它类型天线最大方向上的辐射强度可以与参考天线进行比较，得出天线增益。一般高增益天线的带宽较窄。D. 阻抗和驻波比（VSWR）：天线系统的输入阻抗直接影响天线发射效率。当驻波比（VSWR）1:1时没有反射波，电压反射比为1。当VSWR大于1时，反射功率也随之增加。发射天线给出的驻波比值是最大允许值。例如：VSWR为2:1时意味着，反射功率消耗总发射功率的11%，信号损失0.5dB。VSWR为1.5:1时，损失4%功率，信号降低0.18dB。方向性天线、简

5、单的双极天线适用于短距离通信，但短波远距离通信信号微弱，甚至被各种噪音淹没时，天线就需要选择比双极天线增益更高的天线。理想方向性天线在工作方向上具有很高增益而无用方向上增益为0。1.3、几种常用的短波天线 A) 八木天线（Yagi Antenna） 八木天线在短波通信中通常用于大于6MHz以上频段，八木天线在理想情况下增益可达到19dB，八木天线应用于窄带和高增益短波通信，可架设安装在铁塔上具有很强的方向性。在一个铁塔上可同时架设几个八木天线，八木天线的主要优点是价格便宜。B) 对数周期天线（Log Periodic Antenna） 对数周期天线价格昂贵，但可以使用在多种频率和仰角上。对数周

6、期天线适合于中、短波通信，利用天波信号，效率高，接近于发射期望值。与其它高增益天线相比，对数周期天线方向性更强，对无用方向信号的衰减更大。C) 长线天线（Long Wire Antennas） 长线天线优点是结构简单，价格低，增益适中。与八木天线和对极周期天线比，长线天线长度方向性和增益低。但其优势在于，由于其增益与线长度有关，用户可以找到最佳接收线的长度和角度。通过比较信号波长，计算出线的长度，非常适合于远距离通信。当线长4倍波长在仰角为25度时与双极天线比增益高3dB，当线长8倍于波长时，增益高6dB，仰角下降到18度。D) 车载移动天线（Mobile Antennas） 移动天线一般工作

7、在2.025MHz频段上，为垂直极性天线，性能与机械特性有关，天线长度较短，在低仰角工作时，发射效率适中。在通常情况下，车载天线仰角应大于45度，因为天线长度较短，是低效天线。在汽车上，机械特性限制了天线的选择，但天线可以放置为倒L型，这样增加了天线的垂直辐射面，可以提高发射效率，倒L天线适宜用于中短波通信。二、短波天线的选型短波通信传输信道具有变参特性，电离层易受环境影响，处于不断变化中。因此，短波通信系统的性能好坏，除了取决于所使用电台性能因素，选用性能卓越的天线并正确架设，对于改善通信效果极为重要。短波通信网的建立首先要考虑天线的因素，影响通信效果的天线主要参数主要有以下几个方面：A.

8、天线的辐射效率要尽可能高，以提高接收信号强度。B. 网内天线极化方式尽可能一致。C. 尽可能地选用宽频段天线，以保证短波频段内大部分频点均可用。D. 天线应尽可能地克服盲区。一般认为采用传统的鞭状天线和双极天线，短波通信的“盲区”范围在80-200公里的范围内，而一个省内短波通信的距离一般在几十公里到几百公里之间，如果采用传统天线，则很多地区均在“盲区”范围之内，通信效果必然很差。解决方案有两种：一是增大发射功率，但这种方式效果有限，二是采用近垂直射波高射天线（NVIS），该方法通过增大天线最大辐射方向的仰角以消除盲区，实践证明在几百公里的范围内通信效果良好。E. 移动电台在行进中尽可能地选用

9、全向天线，同时配备便携式长线天线，以在特殊情况下实现远距离通信。而固定台根据情况可选用全向天线或定向天线，如中心站可采用全向天线，有条件时可采用多副定向天线分别担负不同方向的通信任务。2.1、短波通信天线类型选择的基本原则天线类型典型通信距离(km)频率范围 (MHz)天线与发射机之间的距离要求是否需天调设备?适宜的天线安装方式水平架设楼顶地面移动双极天线0-1500固定频率（窄带）30 米 (RG58) 100 米 (RG8)否是是否宽带天线0-10002.0-7.5同上否是是否0-10002.5-9.0同上否是是否0-10003.0-12.0同上否是是否0-10004.0-15.0同上否是

10、是否0-10005.0-18.0同上否是是否宽带双极天线250-15002.0-15.0同上否是是否250-15003.0-25.00同上否是是否倒 V架设调谐双极天线250-15002.0-30.030 米是是是否宽带250-15002.0-7.530 米 (RG58) 100 米 (RG8)否是是否250-15002.5-9.0同上否是是否250-15003.0-12.0同上否是是否250-15004.0-15.0同上否是是否250-15005.0-18.0同上否是是否Delta天线0-10002.0-30.0同上否no是否0-10003.0-30.0同上否no是否垂直极化调谐鞭状天线50

11、0-20002.0-30.030米是 是是否自动调谐鞭状天线200-15002.0-30.06 米已包含否否是单音调谐鞭状天线200-15002.0-30.06 米否否否是斜天线单端delta天线0-15002.0-14.030 米 (RG58) 100 米 (RG8)否是是否长线天线250-15002.0-30.010M/km。SYWY表示物理发泡聚乙烯绝缘聚乙烯护套同轴射频电缆。7.3、馈线的工作状态7.3.1、行波状态当负载阻抗等于传输线特性阻抗（即匹配）时，入射波全部被负载吸收而不被反射，此时馈线工作于行波状态。行波状态是馈线的最佳工作状态。工作于行波状态的无耗馈线上，各点电压、电流振

12、幅处处相等，同一点上电压、电流同相，输入阻抗和线上各点的等效阻抗均呈电阻性，并等于馈线的特性阻抗。7.3.2、驻波状态当传输线末端短路或开路时，入射波全部被反射，此时传输线工作于驻波状态。工作于驻波状态的传输线不能传输电磁能。7.3.3、复合波状态当负载阻抗不等于传输线特性阻抗时，负载将反射部分入射波，此时的传输线工作于复合波状态。工作于复合波状态的馈线上既有行波又有驻波，且行波分量和驻波分量的大小与失配情况密切相关。为了提高馈线传输电磁能的效率，应特别注意馈线与负载的匹配。7.3.4、 明馈线的选用及架设工艺要求7.3.4.1、 明馈线的选用明馈线的选用首先要满足下面三点基本要求：l 对馈线

13、的电气性能要求l 介电强度要求l 机械强度要求1对馈线的电气性能要求阻抗匹配馈线特性阻抗要符合设备和天线的要求，即完全匹配，若不能满足应加阻抗变换器。传输损耗小为保障通信系统有效工作，通常要求：整条发信馈线的衰耗1.5dB；整条收信馈线的衰耗6dB。传输效率高为提高馈线的传输效率应选用衰耗小的馈线，使馈线尽可能工作于行波状态，馈线宁短勿长。对大中型收发信集中台站，要求传输效率75%。天线效应低为提高接收的信噪比，应选用天线效应低的收信馈线。承载功率大发射馈线应具有一定的承载功率，特别是发信馈线，馈线允许最大功率应大于发射机额定功率的2倍以上。2介电强度要求对发信用的平衡馈线的介电强度要求包括：

14、馈线导线的直径和间距选择馈线导线的直径和间距应满足馈线特性参数的要求。绝缘子介电强度馈线上的绝缘子应满足防止击穿和过热烧坏的要求。3机械强度要求馈线应有一定的机械强度，以确保架设稳定、运行可靠、便于维修。7.3.4.2、馈线杆高度要求馈线导线最低点到地面、路面、屋顶等之间的最小距离7.3.4.3、馈线与其它物体的间距要求7.4、馈线杆固定馈线杆架设馈线杆的架设方法和馈线杆的材质有关，木杆和水泥杆直接采用埋设的方法，钢管杆采用在水泥基座上安装的方法。木杆的埋设深度通常为1.4米，稍径为130毫米的水泥杆埋设深度见下表。水泥杆的埋设深度（单位：米）馈线杆拉线转角杆、混合杆和终端杆必须加装拉线。转角

15、杆和混合杆的拉线装于馈线转角方向的另一方，拉线数及方向可视具体情况决定。发信馈线直线杆每隔510档、收信馈线直线杆每隔8档，加装人字拉线。在风力较大（50米/秒）或导线裹冰厚度大于5毫米的地区，发信馈线直线杆每隔23档，收信馈线直线杆每隔45档，加装四方拉线或人字拉线，且杆距也应缩短。拉线可采用7股直径为2.0毫米或2.2毫米的钢绞线。拉线上面距杆面1米处加装蛋形绝缘子1个，以减少水平方向的电波感应。拉线根部应装OO型拉线双螺旋1个，以便调节拉线张力。75、相邻馈线杆路布局设计相邻发信馈线杆路之间的距离应大于杆高，且尽量不要平行。相邻收信馈线杆路相互平行时，其馈线中心轴之间的距离应大于杆高。当

16、馈线需相互跨越时，发信馈线间的最小距离应大于0.75米，收信馈线间的最小距离应大于0.4米。7.6、 明馈线架设安装方式 7.7、明馈线的转弯要求 7.8、明馈线通过阻抗变换器改接射频电缆后引入机房设计7.9、射频线布放要求射频线指发射机或接收机到天线之间的高频信号传输线，也叫高频线。射频馈线分为明馈线和射频电缆两类。1在布设电缆时，应尽量保持平直。如果必需转弯时，则弯曲角度不得小于120度。2射频电缆中间不得有接头，塑料绝缘外皮应无断裂，电缆应无挤压、变形现象。3布放在墙壁线槽内的射频电缆，应排列整齐紧密、顺直，拐弯圆滑无交叉，每隔一定距离用铁皮卡子固定在壁槽。4在地槽内布放射频电缆应顺直无

17、扭绞，绑扎线扣均匀，单独编成一线把，并应布放在音频信号线把与电源线把的中间。5射频电缆的线把一般不应与其它线把交叉。6芯线插入电缆座的长度合适，端口平整，清洁无毛刺，接触良好。7缆线剖头不应过长，芯线插入后不应露铜芯。8电缆头内套旋入座后，翻折部分应紧贴，无毛刺。9电缆头外套旋入座后，不得露屏蔽层皮，电缆不松动。7.10、地线布放要求机房内敷设的接地线，一般指接地导线的汇集线、总地线排、或接地母线和设备接地线，它通常用紫铜带、铜编织线和粗铜芯线制成。1机房接地母线应采用50mm2毫米以上的紫铜带或8mm以上铜芯线。2接地母线应敷设在机房地槽的底部，尽可能构成环路以保证设备接地安全可靠。若接地母

18、线沿建筑物墙壁水平敷设时，离地面距离宜为250300mm。3接地母线的连接应采用搭接焊，其搭接焊长度应符合下列规定：搭接铜皮应平直无明显锤痕。其搭接长度不小于铜皮宽度。搭接处应两面镀锡，镀锡长度应稍长于接触面，焊接应牢固。4设备接地线，一般应采用16mm2的镀锌铜编制线或6mm以上铜芯线与接地母线相连接。对要求较高或功率较大的设备的接地线可直接用接地母线实现接地。5设备的地线与母线的连接应尽量采用焊接，焊接必须牢固无虚焊，以减少接触电阻。若不能采用焊接时，应用镀锌螺栓连接。6每个电气装置的接地应以单独的接地线，就近与接地母线相连接，不得在一个接地线中串接几个需要接地的电气装置。8、同轴射频电缆

19、的选用与架设要求8.1、 同轴射频电缆的选用1选用同轴射频电缆用作馈线时应注意的问题衰耗整条发信馈电线路的传输损耗1.5dB；整条收信馈电线路的传输损耗6dB。功率发信馈线的额定功率应大于发信机功率。2同轴射频电缆接口种类同轴射频电缆的架设的最重要的环节之一是电缆接口的安装，所以我们先介绍同轴射频电缆接口种类，同轴射频电缆接口有:l 高频插头l 插座l 结构转接器l 阻抗转接器等多种类型。8.2、 同轴射频电缆的空中架设同轴射频电缆的安装分空中架设、地下敷设和管道敷设三种。我们首先介绍电缆空中架设。电缆空中架设如下图所示，主要包括吊线的架设、滑轮和拉绳的安装、电缆的架设、电缆垂度的调整等。表：架空缆与其它设施的最小水平净距 表：架空缆与其它设施的最小垂直净距(单位: 米)8.3、滑轮和拉绳的安装为保证电缆不出现90度硬弯，架设电缆时，应在适当位置安装滑轮，一般1号滑轮安装在近靠电缆盘的杆上， 2号滑轮安装在吊线上，每隔适当距离在安装多个2号滑轮。在电缆上安装拉绳时，要用2.0