短波通信天线介绍 ppt课件

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32 中短波天线基本知识讲座

毛旭辉

一、天线的基本情况

1.天线的发展

最早是麦克斯韦尔根据前人的经验，如安培定律、基尔霍夫方程，提出了一个位移电流的概念，从而引出麦氏方程，推断存在电磁波。也就是变化的磁场产生变化的电场，变化的电场又产生变化的磁场，这样不断地从中心向外传播。在1887年，赫兹通过实验证实这一推断。从而带来了一系列的实用研究，马可尼于1901年利用偶极子天线进行无线电传输。到现在马可尼公司还活跃在世界无线电舞台上。天线从简单的偶极子天线，发展到目前不同频段、不同形式的线天线、面天线，而用于不同部门，如雷达天线、广播电视天线、微波通讯天线等等，只要把有用的信息有效地向空间辐射出去而不引起自身出现问题的物体都可以认为是天线。

2.天线的作用

由于天线的互易性，把天线可以当成一个四端网络，输入——输出，也可接受信号，通常天线就是将发射机输出的射频信号变成电磁波辐射出去，同时也可以作为接收电磁波信号传到专用的接收机，使我们能够发射、接收广播电视节目。

3.中短波广播频段的划分

根据国际无线电联盟ITU在92年确定的WAC92短波频段是：

3.2MHz—3.4MHz， 3.9MHz—4.0MHz， 5.005MHz—5.06MHz，5.90MHz—6.20MHz, 7.1MHz—7.35MHz,

9.4MHz—9.9MHz，11.6MHz—12.1MHz，13.57MHz—13.87MHz, 15.1MHz—15.8MHz，17.48MHz—17.9MHz，

18.90MHz—19.02MHz， 21.45MHz—21.85MHz，25.67MHz—26.10MHz

这些为专用的广播频段，但我们常用一些带外频率，这样的播出效果也非常好，尽管接收场强比较低，但效果非常好。但国际都有这方面的限制，不是可以随便使用的。

中波是526.5KHz—1606.5KHz。

由于9 KHz邻频间隔，实际上中波从531KHz—1602KHz共120个频率，因此中波频率资源非常紧张，特别是大功率广播覆盖上经常是选择一个频率要做许多工作，因为在大功率中波的覆盖范围内，都只能有一个广播声，如果说地方想使用，这频率就会互相干扰，而大功率覆盖范围广，所以选择一个频率是非常难的。

HFAntennaOverview短波天线概述云南监测站业务室2011年4月-2-Introduction介绍BlockDiagramofaRadiocommunicationLink无线电通信连接框图Anantennaisanimportantelementinacommunication,DF,monitoringormeasurementsystem,likealinkofachain.天线在通信系统、测向系统、监测或测量系统中是一个关键的部分，它就像一个环路（把发射和接收连接起来）-3-TheR&Santennadepartmentisdeveloping,marketingandsellingantennasforvariousapplications.R&S公司的天线部正在开发和销售各种应用天线。AntennaDesignDependingonApplication天线的设计取决于我们的应用AntennaDesignDependingonOperationalFrequencyRange天线设计还取决于工作频率范围-4

-Typesofwavepropagation:Groundwave,skywaveandfree-spacecommunication电磁波的传播类型：地波，天波和自由空间波PolarizationandAntennaPattern极化和天线方向图FundamentalsofWavePropagation电磁波传播基础PolarizationTypes极化方式-5

-Linearpolarization:线极化Planewave平面波(Evectorvariesinamplitudeonly)电场矢量只在幅度上发生改变（电场方向不变）Sinusoidalshape正弦波形状Verticallypolarized/horizontallypolarized垂直极化/水平极化Easiestsolutionofthewaveequation最简单的电磁波方程解-6-Circularpolarization圆极化Circularpolarization(RHCandLHC)圆极化（左旋极化和右旋极化）Specialcaseofellipticalpolarization圆极化是椭圆极化的特殊情况(Evectorvariesinamplitudeanddirection)电场矢量在幅度和方向上都发生改变Righthandcircular右旋极化Lefthandcircular左旋极化Source信号源-7-LossbyPolarizationMismatch极化方式不匹配引起的损耗Antennapolarization天线极化方式Evectorofincomingsignal来波信号的电场矢量方向Linearpolarizedantennascancovercircularpolarizedsignalswithreasonablelosses.线极化天线可以覆盖圆极化信号，但是会有一定的损耗。Circularpolarizedantennascancoverbothlinearplaneswithreasonablelosses.圆极化天线可以覆盖线极化信号，但是也会有一定的损耗。-8-UsageofDifferentPolarization不同极化方式的应使用Lowfrequencies(10KHztoapprox5MHz)低频（10KHz到约5MHz）Mainlyverticalpolarization(groundwavepropagation)在这个频率范围内主要采用垂直极化（地波传播）MiddleandupperHFbands(below5MHzto30MHz)中高频段（5MHz到30MHz）Mainlyhorizontalpolarization(skywavepropagation)在这个频段内主要采用水平极化（天波传播）Verticalpolarization(forgroundwaveandlargedistanceskywavepropagation)在这个频率范围使用垂直极化时（用于地波传播和长距离的天波传播）VHF/UHF/SHF甚高频/超高频/特高频Nopreferredpolarization-dependingonapplication在这个频段内没有特定的极化方式选择，需要根据应用而定-9-Radiationpattern(1)辐射图（1）是不是方向图？Radiationpatternsarederivedfromthespatialradiationcharacteristicsbylookingatacut-plane--usuallythroughtheoriginandthemaximumofradiation.辐射图是通过电磁波的空间辐射特性的切面而派生出来的，通常由辐射源到最大辐射点组成（方向从0°到360°）Thehorizontalpatternshowsthefieldstrengthasafunctionoftheazimuthangleφwithafixedθ(usuallyθ=90°).水平切面图反映了场强与方位角φ的函数变化关系（通常此时θ取固定角度90°）如上图所示Theverticalpatternshowsthefieldstrengthasafunctionofθforafiedφ(usuallyφ=+-90°or0°/180°)垂直切面图反映了场强与θ的函数关系（此时方位角φ固定不变，通常φ取±90°或者0°、180°）如上图所示-10-R&SHFAntennasR&S短波天线HFAntennas短波天线HFRodAntennaHA175高频拉杆天线HA175(1.5MHzto30MHz)(频率范围1.5MHz到30MHz)Verticalradiationpatternofλ/4verticalantennaandtransmissionpathforhigh-angleRadiation高仰角辐射的传播路径和λ/4垂直天线的垂直辐射图-11

短波天线 分类

短波天线是一种用于接收和发送短波信号的重要设备。它广泛应用于广播、通信、无线电侦察等领域，并具有较远的传输距离和较强的穿透能力。根据其结构和用途的不同，短波天线可以分为几种不同的类型。

一、垂直天线

垂直天线是最常见的一种短波天线。它通常由一根直立的金属杆构成，可以是钢管、铝杆或铜杆等材料。垂直天线的工作原理是利用地面作为反射面，将无线电信号辐射到空中或接收来自空中的信号。由于其结构简单，制作和安装成本较低，因此广泛应用于民用和军事通信系统中。

二、水平天线

水平天线是另一种常见的短波天线类型。它通常由一根水平放置的金属导线构成，可以是直线形状或折叠成反射器形状。水平天线的工作原理是利用导线的长度和形状来调节接收和发送的频率。水平天线在一定程度上可以提高接收和发送信号的效果，尤其适用于长距离通信和亚波段频率的应用。

三、定向天线

定向天线是一种具有指向性的短波天线。它根据天线的结构和电磁波的传播特性，可以将辐射或接收的信号集中在特定的方向上。定向天线常用于无线电侦察和追踪敌方通信或雷达系统。定向天线可以是一根长导线，也可以是一个天线阵列，通过调整天线的朝向和位置，可以实现对特定目标的准确定位和跟踪。

四、天线阵列

天线阵列是由多个天线元件组成的一种短波天线。它通过调整每个天线元件之间的相位和幅度关系，实现对信号进行增强或抑制。天线阵列具有高增益、高方向性和抗干扰能力强的特点，广泛应用于雷达、卫星通信和无线电望远镜等领域。

总结起来，短波天线是一种重要的通信设备，根据其结构和用途的不同，可以分为垂直天线、水平天线、定向天线和天线阵列等几种类型。每种类型的短波天线都有其特定的应用场景和优势，可以根据实际需求选择合适的天线类型。短波天线的发展和应用，为人类的通信技术和无线电科学做出了重要贡献，也为我们的生活带来了便利和乐趣。

短波通信原理尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅

没有被淘太，还在快速发展。其原因主要有三： 一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一但发生战争或灾害，各种通信网络都

可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比；

二、在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波；

三、与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。

近年来，短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网，使之更加先进和有效，满足新时

代各项工作的需要，无疑是非常有意义的。

这里简要介绍短波通信的一般概念，优化短波通信的经验，以及一些热门的新技术。

1、短波通信的一般原理

1.1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。

无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性，又分为超长波、长

波、中波、短波、超短波等若干波段，其中：超长波的波长为100,000米~10,000米，频率3~30千赫；长

波的波长为10,000米~1,000米，频率30~300千赫；中波的波长为1,000米~100米，频率300千赫~1.6

兆赫；短波的波长为100米~10米，频率为1.6~30兆赫；超短波的波长为10米~1毫米，频率为30~300,000兆赫（注：波长在1米以下的超短波又称为微波）。频率与波长的关系为：频率=光速／波长。

电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中，由于反射、折射、散射及绕射，其传播方向经历各种

变化，由于扩散和媒介质的吸收，其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、

特点和规律，才能达到良好的通信效果。

常见的传播方式有： 地波（地表面波）传播