何建璋

（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

隨著智能移動(dòng)設(shè)備的普及、現(xiàn)代信息技術(shù)和安卓系統(tǒng)的迅速發(fā)展和逐漸完善，人們對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笤絹碓礁?。移?dòng)設(shè)備和無線通信技術(shù)在社會(huì)自動(dòng)化、信息化以及智能化發(fā)展中具有重要作用。其中，短波天線承擔(dān)著短波波段的發(fā)射和接收任務(wù)。隨著短波天線的不斷更新和完善，它在很多領(lǐng)域仍然具有較大優(yōu)勢，很好地避免了二次傳遞，更好地實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離無線通信信號的傳播[1]。

1 短波天線概述

短波天線的常見部署形式主要有外置和內(nèi)置兩種[2]。其中，根據(jù)天線設(shè)備的組成和部署安置的位置，可以將外置短波天線分成菱形、對稱魚骨形以及角型等類型。因?yàn)閮?nèi)置短波天線的繞線在磁棒上，所以內(nèi)置短波天線屬于磁性天線。在內(nèi)置和外置短波天線的應(yīng)用過程中，外置天線具有方向性能好和工作效率高的特點(diǎn)，而且在運(yùn)用中輻射電阻更大、增益效果更好，在移動(dòng)通信中得到了應(yīng)用廣泛。

地區(qū)不同，部署的設(shè)備也千差萬別，不同設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也不盡相同。因此，想要讓設(shè)備在各種環(huán)境中良好應(yīng)用和保持優(yōu)異性能，需綜合考慮自然災(zāi)害、人工操作以及設(shè)備自身優(yōu)劣勢等情況，保證各類型故障發(fā)生時(shí)能夠得到有效和及時(shí)處理[3]。該過程需要通過先進(jìn)的技術(shù)和方法來保障對短波天線的監(jiān)控和管理，有效保障和延長短波天線的使用壽命，提高移動(dòng)通信的效率和性能，降低通信的成本。

2 短波傳播原理分析

隨著無線電通信技術(shù)的發(fā)展，無線電通信技術(shù)目前主要包括長波、中波、短波以及微波等多種形式[3]。其中，短波通信的頻率是3～30 MHz，主要通過電離大氣層發(fā)射，需要經(jīng)過一到兩次反射傳播。該過程中不需要中轉(zhuǎn)站，傳播距離遠(yuǎn)。短波傳播也能夠有效利用地波實(shí)現(xiàn)近距離傳播，傳播原理如圖1所示。

圖1 短波傳播原理圖

短波最主要的傳播方式有地波傳播和天波傳播，在地球表面的傳播形式為無線電波，但是在傳播過程中由于地面的吸收會(huì)導(dǎo)致信號發(fā)生一定的衰減[4]。衰減程度受波長影響，波長越短，受影響程度越大。此外，在地面氣壓的影響下，短波在短距離傳播中獨(dú)具優(yōu)勢。天波指的是無線波在射向天空的過程中，借助電離層反射回地面的部分。天波在信息傳播過程中，在電離層的反射作用下實(shí)現(xiàn)長距離傳播，且在傳播過程中的損耗相對較小。在經(jīng)過和地面的多次跳躍反射后，天波能夠?qū)⑿畔鬏數(shù)礁h(yuǎn)的目的地。目前，世界各地在信息傳播的過程中紛紛借助短波傳播范圍廣的優(yōu)勢進(jìn)行信息的傳播和通信。

3 短波的特點(diǎn)

3.1 短波無需建立中繼站

在無線電通信中，因?yàn)槎滩ǖ膫鞑C(jī)制，它的應(yīng)用不需要建立通信中繼站，大大節(jié)約了成本。在建設(shè)和應(yīng)用過程中，它只需要搭建發(fā)信機(jī)、收信機(jī)、收發(fā)天線以及相關(guān)終端設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)正常通信。所以，在無線電通信中，短波的建設(shè)性價(jià)比較高，且后期維護(hù)和保養(yǎng)過程簡單，能夠進(jìn)一步節(jié)省支出。

3.2 通信設(shè)備體積小，質(zhì)量輕

短波通信設(shè)備的體積相對較小，質(zhì)量輕。隨著相關(guān)技術(shù)和科技的發(fā)展，收信機(jī)、發(fā)信機(jī)以及配套的設(shè)備設(shè)施都逐漸實(shí)現(xiàn)了固態(tài)化和小型化，使得設(shè)備的安裝、移動(dòng)以及維護(hù)都更加便利。一些距離較近的設(shè)備通過小型汽車來運(yùn)輸，通過人力完成設(shè)置和安裝，提高了運(yùn)輸和安裝的效率。此外，隨著通信技術(shù)的發(fā)展和收發(fā)天線等多種設(shè)備的應(yīng)用，設(shè)備研發(fā)和生產(chǎn)越來越能夠滿足實(shí)際建設(shè)需求。短波技術(shù)和配套設(shè)備的完善，對設(shè)備安裝和投入使用具有重要意義，為無線電通信的發(fā)展奠定了建設(shè)基礎(chǔ)。

3.3 運(yùn)行成本低

在實(shí)際的無線電通信應(yīng)用中，短波通信傳播效率較高且應(yīng)用廣泛，但需要的發(fā)射功率不高，消耗能量較少，所以運(yùn)行成本較低。

3.4 通信范圍更廣

短波通信除了在短距離通信傳輸中具有低成本運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)便捷等優(yōu)勢外，在遠(yuǎn)距離傳播過程中也能夠依靠自身優(yōu)勢覆蓋接近100 km的距離范圍。尤其是在海洋、沙漠以及偏遠(yuǎn)山區(qū)等地方，短波通信能夠借助短波接收機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和接收，為遠(yuǎn)程勘測和應(yīng)急救援等提供技術(shù)支持。

4 天線在短波通信中的應(yīng)用探析

短波通信網(wǎng)絡(luò)常見的臺(tái)電設(shè)施有固定臺(tái)、車載電臺(tái)以及便攜電臺(tái)[5]。它們可組建成一個(gè)完整的通信網(wǎng)絡(luò)。短波通信網(wǎng)絡(luò)不僅能夠通過充分利用固定大型天線的優(yōu)勢來建立應(yīng)急通信樞紐，而且能夠充分發(fā)揮小型設(shè)備和便攜天線的優(yōu)勢，利用移動(dòng)設(shè)備終端保障數(shù)據(jù)的有效傳遞。在短波通信中，無論是固定臺(tái)還是便攜臺(tái)，天線性能的好壞直接影響通信的質(zhì)量。因此，選用天線時(shí)，要充分考慮通信的方向、傳輸?shù)木嚯x以及通信的功率等因素，選擇合適的天線架構(gòu)方式，滿足短波通信的傳輸距離要求和功率條件，從而保障良好的通信效果。

4.1 固定臺(tái)天線在短波通信臺(tái)站中的應(yīng)用

對于固定臺(tái)天線而言，要保證固定臺(tái)和固定臺(tái)之間的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸以及固定臺(tái)和車載臺(tái)之間的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。因此，需要綜合考量移動(dòng)通信中心的通信傳輸距離、車載類型以及船載需求等條件，以選取符合要求的天線類型。例如，三角組合型全方位全角天線由于結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)水平方向的輻射和對天仰角的均勻輻射，從而滿足遠(yuǎn)距離通信的需求，有效減少通信過程中的盲區(qū)。采用三角組合型全方位全角天線能夠同時(shí)兼顧垂直極化波和水平極化波，較好地兼容區(qū)域范圍內(nèi)各個(gè)站臺(tái)的多類型天線。根據(jù)行政區(qū)劃來看，省會(huì)城市到邊緣地區(qū)的距離較遠(yuǎn)，甚至超過1 200 km[6]。所以，建立能夠覆蓋全省的短波通信網(wǎng)絡(luò)，可以結(jié)合實(shí)際和功能需求，采用三角組合型全方位全角天線。此外，高增益天線是點(diǎn)對點(diǎn)通信中常用的天線之一。高增益三線式天線具有高增益、全方位傳輸、全頻段內(nèi)駐波比小以及抗風(fēng)詆毀能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，保障了通信效果。三線天線的架設(shè)過程中，可以根據(jù)通信目的地的不同，合理采用平拉架設(shè)的方式。該方式能夠有效發(fā)揮寬邊方向的輻射能力，滿足點(diǎn)對點(diǎn)定向通信的需求。

4.2 車載電臺(tái)天線在短波通信臺(tái)站中的應(yīng)用

車載電臺(tái)在使用中具有反應(yīng)迅速和便捷的優(yōu)勢，在短波通信傳輸中應(yīng)用廣泛，尤其是在現(xiàn)代車輛電臺(tái)和天線上裝配率較高。目前，車載短波通信臺(tái)站中應(yīng)用較多的是鞭狀天線，具有質(zhì)量輕和體積小的特點(diǎn)，安裝相對簡單便捷。它在各類型車輛中應(yīng)用廣泛，能夠滿足全方位傳輸要求。鞭狀天線通過鏡像天線效應(yīng)來保障遠(yuǎn)距離傳輸，有效保證傳輸?shù)膹?qiáng)度和效果。鞭狀天線通過豎直狀態(tài)放置來實(shí)現(xiàn)短波的遠(yuǎn)距離傳輸。在近距離傳輸中，可以將鞭狀天線放置成L形狀，借助車頂?shù)姆瓷渥饔锰嵘椛涞母采w面和輻射的距離。另外，鞭狀天線的安裝位置和方式也十分重要。較為常用的是吸盤式安裝方式，即將天線安裝在車輛的側(cè)角上，和車頂垂直，以進(jìn)一步提高通信接收和傳輸?shù)男Ч?/p>

但是，鞭狀天線在使用過程中還存在諸多限制因素，尤其是在10～100 km的距離范圍內(nèi)存在盲區(qū)。這些限制因素可以通過增加垂直輻射量來改善，常用的改善方式有采取體積較小的天線類型和改善架設(shè)方式等。

4.3 便攜電臺(tái)天線在短波通信臺(tái)站中的應(yīng)用

便攜天臺(tái)在短波通信中應(yīng)用較多的是鞭狀天線，且普遍長度較短。例如，3 m長的鞭狀天線能夠滿足20～50 W的電臺(tái)使用需求，但是其最大的傳輸距離卻只有20 km。所以，要滿足遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男枨?，需要及時(shí)更換快速天線。

此外，在野外通信設(shè)計(jì)中，使用較多的新型便攜短波天線是單線行波天線，可保證短波通信較好的傳輸距離。使用單線行波天線能夠保持較低的駐波比，維持較高的輻射效率，結(jié)合不同架設(shè)方式，實(shí)現(xiàn)全方位的通信傳輸。它的體積相對較小、質(zhì)量輕，所以架設(shè)更加便捷和靈活。在野外臨時(shí)架設(shè)天線可以架設(shè)20 m長的單線行波天線，采取斜拉架設(shè)和平拉假設(shè)的方式，分別能夠輻射達(dá)到1 000 km和800～1 600 km的遠(yuǎn)距離傳輸，其中平拉架設(shè)的方向性較強(qiáng)。

5 結(jié) 論

短波通信作為無線電通信中常用的一種通信方式，具有較多的優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。無論是軍用還是應(yīng)急通信，都離不開短波通信。隨著無線技術(shù)的不斷發(fā)展，天線的類型越來越多，正向著高增益、小體積以及廣覆蓋范圍的方向發(fā)展，同時(shí)通信性能也在不斷提高。