中短波天线基本知识讲座

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，1

8.90MHz—1

9.02MHz，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。

4.天线的主要参数

①方向图

通常的方向图是水平360º垂直0º--90º，距离在5—10λ的场强值图。见图1

图1 天线方向图

方向图实际都是理论计算得出的，但要得实际上方向图是比较困难，需要用直升飞机载场强仪在不同的测试点，不同的高度的测试点测出后画出一个立体的方向图。

在实际中我们只考虑仰角为1º--2º距离在5—10λ的场型，它不是一个真的场型，但是它能够判断天线的主向是否正确。

②方向系数、效率、增益

方向系数D是无方向天线在最大产生的场强和实际天线同样功率在最大方向产生的场强之比。

32

效率η是天线辐射功率和输入功率之比。

增益ε=η.D，相对于半波对称振子天线的增益ε=η.D/1.64

③天线阻抗

所有的天线调配就是天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗一致，使能量都能通过天线辐射出去，驻波比对中波应小于1.1，对短波应小于1.54，而行波系数k与驻波系数ρ的乘积为1。

④极化

极化只是一个理论概念在实际使用中对我们来说意义不是很大，一般来说短波水平阵子天线都认为是水平极化，而中波垂直阵子天线一般认为是垂直极化，极化是E场的指向为标准，水平指向就水平极化，垂直指向就垂直极化，而在一定周期内与传播方向垂直面内其端点轨迹是一个圆。就是圆极化。

5.信号的传输

这里的传输是无线电波的传输，广播信号是怎样传到覆盖服务区的，主要有两种：一个是地波传输，以大地或海洋为介质传输，一种是以电离层为反射面反射到远的服务区。

①地波传播

地波传播主要指中波，传输的范围在200—300公里，不同介质也就是不同的地域情况传播的距离是不一样的。利用地导系数、介电常数来计算传输的距离和场强，这里我给出一些经典的数据，频率1K H z，功率1Kw，无方向，北方干土10km 72 dB 南方湿土10km 87dB

20km 58dB 20km 78dB

100km 27dB 100km 51dB

可以根据覆盖范围来设计频率、功率、天线。

②天波传播

天波传播的形式见图2

在地球的表面，由于多方面的影响，主要

是太阳的影响形成一个稳定的电离层，电

波通过电离层反射到达服务区。如图电离

层分为D层约60 公里高，E层约100公

里高，F1层约200公里高F2层约300公里图2 天波传播图

高。大家一定会问为什么中波不能在白天

进行天波广播，而只能在晚上，而短波在白天晚上都可以。这主要是中波在D层被吸收无法达到远的地方，而短波可以穿透D层而到F1层、F2层进行较远距离的传播，有时还通过2跳、3跳传输到上万公里。对于天波远距离传输、天线辐射仰角低，下层振子离地高。如果近距离、天线辐射仰角高，下层振子离地低。通常天线选择挂高是1.0λ、0.5λ、0.25λ。

③衰落区

所谓的衰落区是该区域的地波传播和天波信号一样强，而无法收到清晰的信号，一般都是发生在中波广播，在设计时就要考虑对服务区采用什么方式覆盖，是否造成衰落区正好在服务区，这一般在工程开始时就设计好，以免建起来后再出现这样的问题，造成不必要的损失。

二、中波天线

中波天线由许多种形式，我们现对一些常见的形式进行介绍：

1.单塔天线

单塔天线从结构上对于不同功率的天线采用不同的形式，半米边宽正三角形截面，76米高多用于10千瓦左右的发射功率，一米边宽正三角形截面、用于150米高以下，100-300千瓦功率，1.5米边宽正三角形截面（更大高度或加笼子）用于功率600千瓦以上发射功率或150米高，拉线用的绝缘架也多，受的拉力也大，底座绝缘子的瓷长长、塔底电压高。

电气上

①场型图

单塔天线的水平场型图是无方向的，垂直方向场型图见图3

33