一种新型VHF双频宽带高增益全向天线

第四代移动通信技术之软件无线电技术【摘要】软件无线电是目前无线通信领域在固定至移动、模拟至数字之后的最新革命，其正朝着产业化、全球化的方向发展，将在4G系统中得到广泛应用。

本文主要研究软件无线电技术对通信传输的改善以及4G系统中软件无线技术的应用特点等。

一、引言软件无线电提供了一条满足未来个人通信需要的思路。

软件无线电突破了传统的无线电台以功能单一、可扩展性差的硬件为核心的设计局限性，强调以开放性的最简硬件为通用平台，尽可能地用可升级、可重配置不同的应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。

其中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成，并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。

图一、软件无线电原理框图 1二、简介软件无线电(SWR)技术是近年来提出的一种实现无线通信的新的体系结构，它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台，而把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。

1、WLAN与蓝牙融入广域网近年来各国都在积极进行4G的技术研究，从欧盟的WINNER项目到我国的“FuTURE计划”都是直接面向4G的研究。

日本对4G技术的研究在全球范围内一直处于领先地位，早在2004年，运营商NTTdocomo就进行了1Gbit/s传输速率的试验。

目前还没有4G的确切定义，但比较认同的解释是：4G采用全数字技术，支持分组交换，将WLAN、蓝牙技术等局域网技术融入广域网中，具有非对称的和超过100Mbit/s的数据传输能力，同时，因为采用高度分散的IP网络结构，使得终端具有智能和可扩展性。

4G系统将融合现有的各种无线接入技术，包括蜂窝、卫星、WLAN、蓝牙、Ad-hoc、DAB/DVB(数字音频和视频广播)、WAP等。

这些技术的融合将使4G成为一个无缝连接的统一系统，实现跨系统的全球漫游及业务的可携带性。

V段和U段的介绍2m频段（144.00～148.00MHz）这是典型的VHF频段，是一个非常活跃的本地移动通讯频段。

对这个频段的信号电离层基本不产生反射，电波以直射波视距传播为主，传输中遇到有大楼房或山体等，会产生反射波，因此，只能作为近距离的通讯，同时由于这个开展业余卫星通讯和月面反射通讯实验，进行远距离通讯。

这个频段的天线是业余无线电爱好者制作率最高的，有各种高增益的定向和全向天线，有车载移动鞭状天线和小巧的手持机天线等等。

0.7m?频段（430.00～440.00MHz）属于UHF频段，直射波传播比2m频段更甚，反射和折射现象比2m频段更明显，但同时空气的衰减比2m频段大，更不适合于作远距离通讯。

在使用较长电缆时，开始要考虑电缆对信号产生的衰减。

由于这个频段频率高，杂音小，兼各生产商竞相推出多款小巧功能齐全频段的天线可以做得比较小巧，可以设置在汽车上，因此，这个频段移动通讯非常活跃。

为了解决通讯距离近的问题，很多业余无线电爱好者把转发台架设在高处，借助转发台差转信号，可大大增加通讯范围，爱好者只要用很小的功率和简陋的天线，就能和远地的电台QSO。

在夏季等天气不稳定的季节，常会产生叫“大气波导”的异常传播现象，电波在大气三层温度突变层间来回折射，衰减很小地传到远方。

还有流星余迹反射和对流层散射等现象，也会使2m频段的电波超视距的传播。

这个波段的电波可以穿越电离层，的车载电台和小手机，近年来也逐渐取代2m频段，而成为主要的本地移动通讯频段，再结合架设高性能的转发台，可以在当地构成一个良好的通讯网。

这个频段可以开展流星余迹反射、对流层散射、月面反射和业余卫星通讯等通讯实验，尤其是近年来相继发射了几颗高轨道大功率业余无线电卫星，使通讯时间延长，跟踪容易，天线要求简单，设备要求降低，使利用卫星通讯变得容易，因而参加者众。

为了适应移动通讯，这个频段的天线大多为垂直极化天线为主，许多厂家推出各种144/430MHz共用的双频段天线，方便业余无线电爱好者在两个频段之间通讯。

无线电天线基本知识天线基本知识及应用无线电天线基本知识天线基本知识及应用--天馈系统知识问答一、通信天线原理及作用是什么？答：通信天线作为通信不可缺少的重要部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。

发射时，把高频电流换为电磁波；接收时，把电磁波转换为高频电流。

二、天线有多少种类？答：通信天线品种繁多，主要有下列几种分类方式：按用途可分为基地台天线（base station antenna）和移动台天线（mobile portable antennas）。

按工作频率可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波；按其方向性可划分为全向和定向天线；按其结构性可划分为线天线和面天线。

三、选择通信天线？答：天线作为通信系统的重要组成部分，其信能的好坏直接影响通信系统的指针，用户在选择天线时必须首先注重其性能。

具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能，选择天线类型的意义是；所选择天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电性能的意义是；选择使用天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指针是否符合系统设计要求。

因此，用户在选择天线时最好向厂家联系咨询。

目前，用户选择天线产品的范围比较宽。

有进口天线和国产天线。

进口天线与国产天线在VHF、UHF频段电报性能接近。

进口天线工艺水平要高于国产天线。

但价格昂贵，且交货期长，维修不便。

因此，用户可以根据自己情况选择进口天线或国产天线。

四、什么是天线的增益？答：增益是天线主要指针之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。

增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播速度就越远，一般地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。

五、什么是电压驻波比？答：天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波。

其相邻电压最大值和最小值就是电压驻波比。

它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比与功率关系如下表。

优化短波通信的方法1、改善短波信号质量的三大要素由于短波传输存在固有弱点，短波信号的质量不如超短波。

不过我们可以通过一些途径改善短波信号质量，使其尽可能接近超短波。

改善短波信号质量的三大要素是：正确选用工作频率；正确选择和架设天地线；选用先进优质的电台和电源等设备。

1.1 正确选用工作频率短波频率和超短波频率的使用性质完全不同。

超短波属于视距通信，距离短，可以固定使用频段内的任何频点；而短波频率则受到电离层变化、通信距离和方向、海拔高度、天线类型等多种因素的影响和限制。

用同一套电台和天线，选用不同频率，通信效果可能差异很大。

对于有经验的短波工作者来说，选频并不困难，其中有明显的规律性可循。

一般来说：日频高于夜频（相差约一半）；远距离频率高于近距离；夏季频率高于冬季；南方地区使用频率高于北方；等等。

另外，在东西方向进行远距离通信时，因为受地球自转影响，最好采用异频收发才能取得良好通信效果。

如果所用的工作频率不能顺畅通信时，可按照以下经验变换频率：（1）接近日出时，若夜频通信效果不好，可改用较高的频率；（2）接近日落时，若日频通信效果不好，可改用较低的频率；（3）在日落时，信号先逐渐增强，而后突然中断，可改用较低频率；（4）工作中如信号逐渐衰弱，以致消失，可提高工作频率；（5）遇到磁暴时，可选用比平常低一些的频率。

计算机测频利用计算机测频软件预测可用频率对短波通信很有帮助，是国外经常采用的先进技术手段。

计算机测频系统能够根据太阳黑子活动规律等因素，结合不同地区的历史数据，预测两点之间在未来一段时期每天各时节的可用频段，具有较高参考价值。

美国、欧盟、澳大利亚政府的计算机测频系统数据比较准确，它们通过分布在全球的监测点采集和跟踪各种环境参数的变化提供频率依据。

其中澳大利亚的ASPAS系统面向全世界提供测频服务，安装和服务费用不高，很有使用价值。

1.2 正确选择和架设天线地线天线和地线是很多短波用户容易忽视的问题。

机载小型圆极化天线设计张悦【期刊名称】《《无线电工程》》【年(卷),期】2019(049)011【总页数】5页(P995-999)【关键词】圆极化; 小型化; 耦合弧; 低剖面; 全向【作者】张悦【作者单位】中国人民解放军91550部队辽宁大连 116023【正文语种】中文【中图分类】TN820 引言全向圆极化天线在全球定位系统和个人移动系统之类的无线通信系统中越来越受欢迎，同时也逐渐应用到了机载系统中[1]。

传统机载天线大多为线极化[2-8]，如果机载天线可以同时接收垂直极化和水平极化，那么就减轻了机载天线和地面端天线之间的极化失配，改善了信号质量。

而大多圆极化天线都是定向辐射[9-10]，无法满足机载全向通信的需求。

为了满足技术需求，过去几年提出了许多设计全向圆极化天线的方法。

在文献[11]中，天线通过贴片和槽的辐射来产生圆极化全向辐射；文献[12]中提出了一种装有改进的圆形贴片介质谐振器天线，它可以实现双频和双圆极化全向辐射；文献[13]中，通过基于圆柱结构的缝隙阵列天线实现全向圆极化工作。

上述天线均可以产生全向圆极化辐射，但它们的体积和重量都较大。

为了使全向圆极化天线的结构小型化，科研工作者开展了一些研究。

Shi和Liu[14]提出了一种带有缝隙和短路引脚的圆形贴片天线，剖面高度为0.028λ0；文献[15]中天线利用圆形贴片的两个单极模式工作，其剖面高度减小到0.024λ0。

虽然这些天线的轮廓可以进一步减小，但它们的横向尺寸仍比较大，分别为0.78λ0和1.44λ0。

文献[16]中采用了4个弯曲偶极子，实现了尺寸为0.35λ0×0.35λ0×0.13λ0的小型化全向圆极化天线；到目前为止，文献[17]中实现了最小的全向圆极化天线，其尺寸为0.22λ0×0.22λ0×0.076λ0。

众所周知，天线的电尺寸与其性能直接相关[18-22]。

因此，与上述天线相比，本文提出了一种具有更小尺寸的新型全向圆极化天线。

自制高增益无线网卡天线2008-08-13 22:24:41| 分类：经验积累| 标签：无线网卡增益diy 天线增强改装|字号大中小订阅以下是我花了很大力气从多处收集来的DIY 2.4G WIFI 天线的方案，集中在这里，供网友学习，制作。

我在本论坛上提过很多问题，也从回帖里学到了很多的东西，以此帖向各位网友表示感谢！无线路由器越来越普及，引出的讨论也越来越多。

特别是信号强度，接收性的问题相当值得注意。

而大家最经常想到、比较可行的办法就是采用增益天线。

因此，编者特收集整理相关制作天线的例子，从国内外、从低端到终极，以一种比较客观的角度，展示天线制作的技巧方法、天线的作用有多大、能达到什么样的效果。

初学者型奶粉罐天线一、选型先上网收集天线资料，看到很多国外的天线DIYER做出来的WIFI天线真是五花八门！有螺旋天线、有八木天线、有菱形天线、有栅网天线、还有罐头天线......让人看得眼花缭乱。

经过再三筛选，最终把制作目标锁定在罐头天线上。

选择它为DIY对象主要是因为这种天线取材方便、效率高！十分适合初学者制作。

二、制作圆筒天线之所以取材方便，是由于人人家里必定有铁罐、金属筒之类的东西。

笔者就是随便拿了一个奶粉罐制作的。

下面是参照外国WIFI网站的图片而画的制作图。

各数据如下：中心频点＝2.445G 圆筒直径＝127mm 圆筒长度＝111mm 振子长度＝31mm 振子距圆筒底部边距＝37mm 从图片可以看出，馈线的屏蔽网连接金属圆筒，信号通过圆筒反射到振子上，当然振子就是馈线的芯线了，芯线与金属筒是绝缘的，这点必须注意！在参照外国爱好者制作WIFI天线的同时，笔者加入了自己的想法：很多爱好者都喜欢在圆筒加装N座或BNC座，然后在馈线的连接处做对应的N头或BNC 头，用于连接。

但笔者觉得虽然该方法对使用十分方便，但同时也对信号造成了损耗（估计1－2DBI），尤其在2.4G的频段更加明显！因此，mr7决定把屏蔽网直接焊在圆筒上（焊接前先把外壳打磨光滑），而作为振子的芯线则保留其原来的泡沫绝缘。

八木天线的原理和制作八木天线（YaGiAntenna）也叫引向天线或波导天线，因为八木秀次（YaGi）教授首先用详细的理论去解释了这种天线的工作原理，所以叫做八木天线，它是由HF，到VHF，UHF波段中最常用的方向性天线。

八木天线是由一个有源激励振子（DriverElement）和若干无源振子组成，所有振子都平行装制在同一平面上，其中心通常用一铅通（也可用非金属──木方）固定。

有源振子就是一个基本半波偶极天线（Dipole），商品八木天线──尤其是用在电视接收时，则多用折合式半段偶极天线做有源振子，好处是阻抗较高，匹配容易频率亦较宽阔，适合电视讯号的8MHz通频带。

但折合式振子在业余条件下，制作较难，而宽带带亦会引入较大噪音，因此常见的八木天线多用基本半波偶极型式的有源振子。

至于无源振子根据它的功能可以分为反射器（Reflector）和导向器（Director）两种。

通常反射器的长度比有源振子长4～5%，而导向器可以有多个，第1～4个导向器的长度通常比有源振子顺序递减2～5%。

由反射器至最前的一个导向器的距离叫做这个八木天线长度。

通常收发机的天线输出端，都只是接到八木天线的有源振子。

反射器和导向器通常与收发机没有任何电气连接，但在有源振子作用下，两者都会产生感应电压表，电流，其幅度各相位则与无源振子间的距离有关，亦和无源振子的长度有关。

因为当振子间的距离不同时，电源走过的途径距离也不同，就会形成不同的相位差。

当无源振子的长度不同时，呈现的阻抗也不同。

适当地安排反射器的长度，和它与有源振子的距离，便可使反射器和有源振子产生的电磁场在反射器后方相互抵消，而在有源振子前方上相加。

同样，适当地安排导向器的长度和它到有源振子的距离，可以使导向器和有源振子在主方向上产生的电磁场相加。

这样由有源振子幅射的电波，在加入反射器和导向器后，将沿着导各器的方向形成较强的电磁场，亦即单方向的幅射了。

导向器的长度相同，间距相等的八木天线称为均匀导向八木天线，特点是天线的主办窄，方向系数大，整个频带内增益均匀。