工作于短波波段(1~30MHz)的發(fā)射或接收天線,統(tǒng)稱為短波天線。短波的傳輸按傳輸路徑不同主要分為兩種,一種是通過電離層反射,稱為天波;另一種是貼地表傳輸?shù)牡夭ā?
工作于短波波段(1~30MHz)的發(fā)射或接收天線,統(tǒng)稱為短波天線。短波的傳輸按傳輸路徑不同主要分為兩種,一種是通過電離層反射,稱為天波。由于太陽活動會對電離層造成一定的影響,所以這種方式傳輸?shù)牟ㄩL也要隨太陽活動的強弱發(fā)生變化;另一種是貼地表傳輸?shù)牡夭?。這種傳輸方式受相對介電常數(shù)和電導(dǎo)率的影響發(fā)生損耗。海水的相對介電常數(shù)和電導(dǎo)率都比較大,所以損耗較小,在海事通信中有較多運用。由于短波通信不像衛(wèi)星、光纖、電纜通信一樣,不需要中繼站,所以應(yīng)用比較廣泛。是現(xiàn)代遠距離無線電通信的重要手段之一。超遠距離(500km+)通信時,短波天線多應(yīng)用鞭狀天線(Whip)。短波盲區(qū)(20-100 km)通信時,短波天線多應(yīng)用無盲區(qū)天線(NVIS antenna),多為環(huán)狀。短波天線形式很多,其中應(yīng)用最多的有對稱天線、同相水平天線、倍波天線、角型天線、V型天線、菱形天線、魚骨形天線等。和長波天線比較,短波天線的有效高度大,輻射電阻大,效率高,方向性良好,增益高,通頻帶寬。
終端中需要內(nèi)置天線,收音機中使用的是一種磁性天線,在磁棒上繞線。這類天線一般采用兩類磁性材料制造。其一是傳統(tǒng)的燒結(jié)鐵氧體繞線。特點是增益高,但是太靠近電路板會導(dǎo)致噪聲大,電路板的噪聲也被鐵氧體拾取,導(dǎo)致整機信噪比下降。且不抗振,易碎裂。其二是微航系列有機磁性材料繞線制造。特點是磁性與頻率不緊密相關(guān)、信噪比高于鐵氧體的2-3db、抗摔。
必須指出,當導(dǎo)線的長度 L 遠小于波長時,輻射很微弱;導(dǎo)線的長度 L 增大到可與波長相比擬時,導(dǎo)線上的電流將大大增加,因而就能形成較強的輻射。發(fā)射天線正是利用輻射場的這種性質(zhì),使傳送的信號經(jīng)過發(fā)射天線后能夠充分地向空間輻射。如何使導(dǎo)體成為一個有效輻射體導(dǎo)系統(tǒng)呢?這里我們先分析一下傳輸線上的情況,在平行雙線的傳輸線上為了使只有能量的傳輸而沒有輻射,必須保證兩線結(jié)構(gòu)對稱,線上對應(yīng)點電流大小和方向相反,且兩線間的距離《π。要使電磁場能有效地輻射出去,就必須破壞傳輸線的這種對稱性,如采用把二導(dǎo)體成一定的角度分開,或是將其中一邊去掉等方法,都能使導(dǎo)體對稱性破壞而產(chǎn)生輻射。
短波通信中,在設(shè)計陣元的間距時,如果將間距選擇為高頻段的半波長,那么可以在高頻段得到很好的方向特性,但該間距相對于低頻段而言僅是1/20~1/10個波長,會帶來很強的耦合效應(yīng),從而使天線陣失去電掃描和定向能力;假如將陣元的間距選為較低頻段的半波長,那么可以在低頻段有較好的效果,但對于高頻段而言,該間距可能是好幾個波長,會產(chǎn)生許多柵瓣,使得功率分散、主方向功率降低,進而使得天線組陣失去了意義。因此,在架設(shè)天線陣時,陣元的間距是一個需要謹慎考慮的問題。
一般地,研究天線特性時都是把天線放置在自由空間來分析的。而在實際情況中,尤其是短波通信總是把天線架設(shè)在地面上,而地面的影響與天線的性能密切相關(guān)。天線架設(shè)在實際地面上時,天線激發(fā)的電磁場會在地面激起電流,該電流再在空間激發(fā)起二次場,空間場是天線直接激發(fā)的場與二次場的疊加,因此,它會使天線的方向特性、阻抗特性、天線效率等發(fā)生很大的變化。在實際工作中,可以用鏡像法來估計地面對天線的影響:把地面看成鏡面,用鏡面里對稱位置的鏡像天線來代替鏡面,把實際系統(tǒng)考慮為自由空間中鏡像天線和實際天線組成的系統(tǒng),再計算出等效系統(tǒng)在上半空間的性能。此外,為了提高天線效率,也可以采用敷設(shè)地網(wǎng)的方式。