短波宽频段转动接收天线的开发与应用
短波通信技术的发展及应用
摘 要:随着短波通信技术的发展，其技术的发展及应用获得越来越多的关注，有着通信牢靠性、数据传输速度、抗干扰能力、网格化方面的优势。
在自选频率技术、传输效率自动调节、高效的调制解调、信道均衡技术、组网技术等方面的突破和应用将是一门重要学科及广阔的市场空间。
关键词:短波通信 短波技术 通信技术一、短波通信的概念短波通信是波长通常在10米至100米、工作频率范围在3兆赫至30兆赫之间的一种短波通信技术。
短波通信系统通过发射机发射信号并经过电离层和地面来回反射传播到达接收机设备，由于短波采用天波传播途径时通信距离较远的优势，因此在远程通信领域应用十分广泛。
二、短波通信技术优势首先，短波通信是目前所有通信领域中唯一不受网络枢纽和有源中继体制制约的远程通信技术手段;其次，在地理位置比较复杂的地形环境，如山区等也是主要依靠短波来通信。
相比卫星通信，短波的通信运营成本更加低廉且具有隐蔽性，不易受到攻击。
下面我们从四个方面介绍下短波通信的技术优势。
(一)通信牢靠性好牢靠性是指人为破坏或大自然不可逆灾害的前提下，短波通信在恶劣的环境下完成正常工作的能力，能完成绝大多数的工作任务指标。
牢靠性是面向软体和硬体的安全性能指标。
它是衡量设备是否合格的一个重要标准。
它要求结构设计、施工安装、调试运行等环节可以保证通信质量正常，可以不间断的运行为人类提供服务。
(二)较高的数据传输速度在军事领域中，因其性质对数据传输要求较高。
现代信息化高科技战争中军事通信传递的数据，已从简单的指挥命令下达发展到诸如侦查机探测的数据、多兵种联合作战、指挥中心计算处理的结果、战场实时动态等高速图像视频等一些要求传输率较高的数据可以及时传递到目标需求处。
短波通信因数据传输速度在军事领域应用广泛。
(三)极强的抗干扰能力由于短波通信是战争状态下唯一较为可靠的通信途径，因其简单易容易操作可快速恢复通信，战场存活率高，抗干扰能力较强。
但是矛和盾是此消彼长得一对冤家，随着短波通信干扰技术的发展以及一些大功率特种短波干扰装备的研制成功，给短波通信带来新的技术挑战，这就要求短波通信技术要不断的完善自身的劣势应对通信干扰技术的挑战。
短波天线原理和应用
短波天线的原理和应用摘要：本文从电波传播和电离层分布特性的角度解释了短波电波辐射的特点，并介绍了常用短波天线的种类和特性。
对各类短波天线的架设要求和注意事项给出了建议和参考。
最后对短波天线的接地系统的设计给出了一些参考方案。
关键词：天线、电离层、极化、接地1.序无线电通信就是依赖于无线电电波在空间的传播而建立通信链路的,因此电波传播是无线电的一个重要环节。
对于不同的工作频段，电波的传播特性将有所不同。
同时所采用的辐射天线也将有很大的不同。
本文将就电波的传播特性和短波常用天线以及电台架设的注意问题作一些介绍。
1．1 电离层特性电波在空间传播将会受到电离层的影响，尤其是中短波的传播就是依赖于电离层的反射进行传输的，因此对电离层应有一些了解。
a）电离层的产生地球表面有1000公里高的大气层，由于太阳光辐射（x射线，紫外线）空气不断电离同时不断复合，这样空气中将存在着游离的带电粒子；b）带电粒子随高度增加而增加，在离地面较近的地方每立方米只有几个或几十个粒子，到接近1000公里时，每立方米将有上千或上万个带电粒子。
因电离层一般按如下分层：C层D层E层F1层F2层0～50kM 60～90kM 100～120kM 170～220kM 225～450kMc）电离层在白天、黑夜，一年四季将会有不同的变化。
白天由于有阳光，低层(D层)电离层浓度升高，反之黑夜时将降低。
一年四季变化也是由于因受阳光照射时间长或短而变化。
d）电离层在不断上下或水平运动，从而造成电波反射传播过程中的瑞利衰落和多普勒效应。
e）电离层具有非均匀分布性，类似云彩的特点，因而造成电波反射时的散射,多径时延。
f）电离层对电波的吸收随工作频率升高而减少。
对中长波吸收很大，如10～20kW的中波广播机覆盖面在100km左右，而1kW的短波可传送3000km。
即频率愈高的中短波信号愈容易穿越低层(D层)的电离层。
1．2 大地对电波的影响大地对电波的影响主要是地波传播的影响，大地不能视为良导体也不能视为绝缘体，由于地质不同应区分对待。
短波广播转动天线介绍
4
BROADCAST & MULTIMEDIA
short wave broadcasting
common requirements of the international broadcaster family limited available land use concerning antenna field consideration of radiation hazard zone and interference to nearby installations shortest lead time to start off operation highest flexibility in terms of coverage as to actual and future requirements highest reliability, even under 24 hour operation condition design, operational and technical advantages lowest tolerance of outages full remote control, fault & performance monitoring continued operation of existing equipment during installation works best investment efficiency
China
11
BROADCAST & MULTIMEDIA
THALES Rotatable Antenna Array
for Short Wave Broadcasting
Aspects of Radio Engineering
宽带短波环形天线项目设计方案
宽带短波环形天线项目设计方案第一章课题研究的背景及意义1.1宽带短波环形天线的研究背景近几十年来，科学技术的飞速发展和人们生活日益现代化与社会化，对电子技术的应用提出了更高的要求。
例如电视、广播、通信等业务，不仅要求高质量地传输语言、文字、图像、数据等信息，而且还要求设备宽带化、共用化。
因此，与无线电设备发展趋势相适应，宽频带天线的研究也日益活跃，成为天线学科研究领域中的一个重要分支。
在现代通信技术中，为了实现保密通信，消除干扰，将广泛应用多频段、多功能电台和宽带跳频电台，跳频速率越来越高，跳频范围也越来越宽。
原有的窄带天线已无法满足要求，即使可调谐天线也无法满足快速的跳频速率。
同时，在移动平台，狭小的空间内若密布多副天线，相互之间的干扰较为严重，影响通信质量，这也要求研制的天线能覆盖很宽的频段，有的甚至达到十几个倍频以上，使多个电台共用一副天线来减少天线数量，并且要求天线效率高，损耗小，能承受较大的发射功率等特点，从而保证通信质量。
在这种背景下，天线的宽带化和小型化就成为天线研究中的一个重要课题，特别是工作在短波波段上的天线，由于工作频率低，天线的工作波长都比较长，天线的物理尺寸都比较小，而且采用环形集总加载的方法是比较方便和容易实现的，从而研发性能优良的宽带短波环形天线成为工程实现中亟待解决关键技术。
1.2 课题研究的意义1.2.1短波通信短波通信是历史最为久远的无线电通信。
它是战略通信网的重要组成部分。
短波通信设备简单、机动灵活、成本低廉，可用较小的发射功率直接进行远距离通信。
所以，在很长一段时期中，一直是重要的通信手段，特别是实现远距离通信的主要手段。
由于卫星通信的出现和发展，使短波通信受到了较长时间的冷落。
和卫星通信比较，短波信道是随机参量信道，稳定性和可靠性差，通信速率低。
人们以为短波通信会被卫星通信取代。
由此造成对短波通信投资的急剧减少和科研的削弱。
连美军1976年制定的综合战术通信计划中，仅把短波通信列为补充和备用手段。
大功率短波多程式转动天线
2012 年 12 月增刊
广播与电视技术 141
无线覆盖
Wireless Coverage
调谐匹配网络系统由 ATU 调配网络系统、ATU 冷却系统 和传动系统组成 ；其中的平衡 \ 不平衡转换器由外箱体和内部 射频结构件组成。
程式转换开关主要由骨架、高频磁件、簧片、传动系统、 控制系统等组成。程式转换开关是转动天线中较为关键的装 置，每套转动天线采用两套程式转换开关，分为高波段和低 波段，高低波段的频率范围为 5.9MHz~12.175MHz，13.570 MHz~26.1MHz，高低波段状态均有 ：HR4/4/0.5,HR4/2/0.5,H R2/2/0.5,HR2/4/0.5 四种天线程式。
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的阻抗匹配，对调谐网络进行 控制，确定位置满足不同调谐 值需求。完好的安保系统，通 过对紧急开关、供电状态、电 弧监测等状态的监测，确保系 统和人员安全。图 5 为更详细 的功能模块图。以低压旋转关 节为分界线，以上部分为旋转 部 分， 包 括 程 式 开 关 的 控 制，
备进行控制和状态采样。
包括自动调谐控制（含 ATU 冷却机构）及状态采样；
天线工作程式转换控制与状态采样 ；打火监测。具有
手动和自动控制功能。
上位机（工控机）控制系统 ：提供用户界面（进行
控制与状态显示），实现与远程控制系统的通信。
图 4 转动天线控制系统框图控 Nhomakorabea系统主要功能 ：实现大功率转动天线的精确 定位，对天线转动的启动、停
主要技术指标 多 程 式 ：HR4/4/0.5 ；HR4/2/0.5
HR2/4/0.5 ；HR2/2/0.5
图 2 转动天线支撑结构
无线覆盖
短波通信天线介绍课件
天线材料与结构
总结词
天线材料和结构对天线的性能和可靠性有着 至关重要的影响。
详细描述
在选择天线材料时，需要考虑其电气性能、 机械强度、耐腐蚀性以及成本等因素。常见 的天线材料包括铜、铝、钢等金属以及复合 材料。此外，天线的结构设计也需要充分考 虑其电气性能、机械性能以及安装和维护的 便利性。合理的结构设计可以提高天线的稳
水平极化天线在短波 通信中应用广泛，尤 其在广播和移动通信 领域。
水平极化天线通常用 于地面通信，其优点 是抗干扰能力强，传 输距离远。
垂直极化天线
垂直极化天线是一种短波通信天 线，其辐射方向在垂直面内。
垂直极化天线通常用于移动通信 和广播，其优点是结构简单、成
本低。
垂直极化天线在短波通信中应用 广泛，尤其在移动通信和广播领
宽带化技术
研究宽带化技术，提高短波通信天线的带宽，实现高速 数据传输。
抗干扰与保密性能提升
抗干扰技术
采用抗干扰技术，如滤波器、均衡器等，降低外部干扰对通 信质量的影响。
保密性能提升
加强天线加密技术和信号处理算法的研究，提高短波通信的 保密性。
THANKS
感谢观看
航空领域可以利用短波通信实 现飞机与地面之间的无线电导
航和语音通信。
海洋通信
在海洋环境中，由于卫星信号 覆盖不足，短波通信成为实现
远距离通信的重要手段。
应急通信
在灾害或紧急情况下，短波通 信可以快速部署，为救援队伍
提供可靠的通信保障。
CHAPTER
02
短波通信天线种类
水平极化天线
水平极化天线是一种 短波通信天线，其辐 射方向在水平面内。
02
背射天线通常用于增强信号传输质量和距离，其优 点是传输效率高、抗干扰能力强。
浅析短波在通信领域的发展及应用
浅析短波在通信领域的发展及应用摘要:本文以现代短波在通信技术的发展概况为起点,分析了短波在通信领域的发展趋势,特别是第三代短波通信技术的发展情况及通信信道对信号传输的影响。
最后大致的介绍了短波在跳频电台及卫星通信网络上的应用。
关键词:短波跳频电台通信信道1 引言近年来,短波通信技术在获得了长足进步,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。
2 现代短波在通信技术的发展概况短波通信是一种无线电通信方式,具有许多优点,如设备简单、成本低、使用方便、灵活等,因此,长期以来一直是近、中、远距离军用、民用通信的重要手段之一,对人类通信事业作出了重要贡献。
在短波信道方面,它受时延、幅度衰落、环境变化等因素的影响变化莫测,要保证通信的可靠性,需要系统根据短波信道的变化自动适应改变系统结构。
现在的短波自适应通信技术,主要是指频率自适应技术,而未来的短波自适应通信技术应该是多方位的。
在计算机预测方面,利用计算机测频软件预测可用频率对短波通信很有帮助,计算机测频系统能够根据太阳黑子活动规律等因素,结合各个地区的历史数据,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。
3 短波在通信领域的发展趋势短波在各方面的发展趋势很广泛,现从以下三个方面分析。
(1)从自适应技术向全自适应技术方向发展现在的自适应选频与信道建立技术都是与通信结合在一起,这样选频质量会低于专用实时选频系统提供的频率质量。
由于在短波时变信道中传输信号时,为了消除多径效应、多普勒频移等带来的干扰,必须采用自适应信道均衡技术。
从以上两点可以看出:为了提高短波通信的质量,今后发展方向应该是将专用选频系统和自适应通信系统结合起来,进一步提高短波通信质量。
短波通信在选定工作频率后,要在随时间变化的信道上得到最大数据量,就必须采用全自适应技术。
在未来信息时代,网络数据通信将成为主要的通信方式,但是单一的频率自适应还无法满足网络数据通信的要求,未来通信的需求促进了短波自适应通信系统正向全自适应技术的方向发展。
浅析短波通讯的应用和发展
浅析短波通讯的应用和发展作者：胡志忠胡峰来源：《科技视界》 2014年第5期胡志忠胡峰(中海油信息科技有限公司天津分公司，中国天津 300452)【摘要】短波通信是我们应急通讯中不可缺少的一种通讯工具，也是在通讯领域其他通讯无法替代的，也是最实用、最可靠、最有保障的一种通讯手段。
虽然有它的缺点，但它的实用价值是不能低估的，它的发展前景是乐观的。
【关键词】短波通信；现状；发展1 什么叫短波通讯短波按照国际无线电咨询委员会(CCIR，现在的ITU-R)，的划分是指波长在l00m~l0m，频率为3MHz~30MHz的电磁波。
利用短波进行的无线电通信称为短波通信，又称高频(HF)通信。
实际上，为了充分利用短波近距离通信的优点，短波通信实际使用的频率范围为1.5MHz~30MHz。
2 短波通讯的特点短波通信可以利用地波传播，但主要是利用天波传播。
地波传播的衰耗随工作频率的升高而递增，在同样的地面条件下，频率越高，衰耗越大。
利用地波只适用于近距离通信，其工作频率一般选在5MHz以下。
地波传播受天气影响小，比较稳定，信道参数基本不随时间变化，故地波传播信道可视为恒参信道。
天波是无线电波经电离层反射回地面的部分，倾斜投射的电磁波经电离层反射后，可以传到几千千米外的地面。
天波的传播损耗比地波小得多，经地面与电离层之间多次反射(多跳传播)之后，可以达到极远的地方，因此，利用天波可以进行环球通信。
天波传播因受电离层变化和多径传播的严重影响极不稳定，其信道参数随时间而急剧变化，因此称为变参信道。
天波不仅可以用于远距离通信，而且还可以用于近距离通信。
在地形复杂，短波地波或视距微波受阻挡而无法到达的地区，利用高仰角投射的天波可以实现通信。
3 短波通讯的优缺点优点：与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比，短波通信也有着许多显著的优点：1）短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，因而建设和维护费用低，建设周期短；2）设备简单，可以根据使用要求固定设置，进行定点固定通信。
宽频带移动通信基站天线的应用研究
宽频带移动通信基站天线的应用研究1. 引言1.1 研究背景当前，移动通信网络正在向更高频率、更大带宽的方向发展，传统的窄带天线已经无法满足新一代移动通信系统的需求，因此宽频带移动通信基站天线技术的研究与应用显得至关重要。
通过深入研究宽频带移动通信基站天线的设计原理、技术难点、设计方法、性能评估和应用实践，可以为发展更高效的移动通信系统提供技术支持，促进移动通信网络的进一步发展和优化。
本文旨在对宽频带移动通信基站天线进行深入研究，为相关领域的学术研究和工程应用提供参考和借鉴。
1.2 研究目的宽频带移动通信基站天线的研究目的主要包括以下几个方面：首先，通过深入研究宽频带移动通信基站天线的设计原理和方法，旨在提高天线的频率覆盖范围和工作带宽，以满足不同频段和网络制式的通信需求。
其次，通过解决宽频带移动通信基站天线的技术难点，如频率选择性衰减、辐射效率降低等问题，实现天线性能的优化和提升。
此外，通过对宽频带移动通信基站天线的性能评估和应用实践，验证天线设计的有效性和可靠性，为实际应用提供参考和指导。
总的来说，本研究旨在探讨宽频带移动通信基站天线的设计与优化问题，为提升移动通信系统的覆盖范围、传输速率和通信质量提供技术支持和方法途径。
1.3 研究意义宽频带移动通信基站天线是移动通信系统中至关重要的组成部分，其设计和性能直接影响着通信系统的覆盖范围和通信质量。
随着移动通信技术的不断发展，用户对通信质量和速度的要求也越来越高，因此宽频带移动通信基站天线的研究和应用具有重要的意义。
宽频带移动通信基站天线的研究可以提升通信系统的整体性能和覆盖范围。
通过设计和优化宽频带天线结构，可以实现更广泛的频率覆盖范围，提高通信系统的通信能力和覆盖性，从而满足用户对通信质量和速度的不断增长的需求。
研究宽频带移动通信基站天线还可以降低通信系统的成本和复杂度。
通过设计适合宽频带通信的天线结构，可以减少系统对多频段天线的需求，简化天线系统结构，降低系统制造和维护成本。
天线在短波通信台站中的应用分析
通信网络技术天线在短波通信台站中的应用分析吴亚洁（贵阳职业技术学院，贵州贵阳短波通信主要采用电磁波传输，可实现各种距离的通信传输，具有良好的传输效果。
在传输过程中，网络枢纽等因素不会影响短波通信。
短波通信运营成本很低，抗击自然灾害的能力很大，因此应用范围相对较广。
介绍了短波通信在固定电台天线、车载电台天线、便携式电台天线在短波通信站台的应用。
在短波通信的应用中，天线的类型与架设方式将直接影响通信传输质量与效果，因此需要根据实际情况进行选择。
Application Analysis of Antenna in Shortwave Communication StationWU Yajie( Guiyang Vocational and Technical College, Guiyangmainly adopts electromagneticcommunication transmission of various distances and has good transmission effect. During the transmission process,wave communication. The随着移动互联网的快速发展和智能手机的普及，人们对移动通信网络容量的需求呈几何级增长，对网络质量的需求也在增加，对网络质量的要求也越来越运营商和设备制造商正在关注如何优化网络覆盖，以满足这些需求。
为了实现良好的信号覆盖，基站天线的主波束通常需要从一定的角度倾斜。
实现主波束种，分别是机械下倾和电调下倾[4]。
机械天线在性能和工程实施方面不如电调天线，在移动通信领域，电调技术被广泛应用以实现基站天线垂直面的主波束向下倾斜。
移相器是电调技根据电路类型的不同，决这个问题，研究人员采用了一些方法，如采用高隔离度的辐射单元、反向馈电技术、增大馈线间隙以及去耦合装置等。
2.2 短波通信系统的关键技术2.2.1等效基带信号系统在通信系统中，低频信号包括图像和语音信号，具有直流分量低通频谱的特点。
大功率短波宽带天线收发开关
大功率短波宽带天线收发开关周浩;方繁;文必洋【摘要】为了实现天线收发共用,设计了一种大功率短波宽带收发开关,它主要用于高频雷达和大功率短波通信系统.从提高隔离度的角度提出了以对称式双PIN二极管为核心的开关电路,为了减少收发开关的转换时间、降低功耗和提高其稳定性,提出了单极性脉冲电路作为开关电路的控制脉冲电路,同时提出了接收机和发射机保护电路.在便携式高频地波雷达系统中,单极子/交叉环天线通过大功率短波收发开关实现了一发三收收发共用,简化了便携式高频地波雷达的天线系统,减少了天线的占地面积,同时降低了天线架设的难度,本系统硬件电路简洁,功耗低,工作稳定、可靠.【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2015(030)001【总页数】7页(P121-127)【关键词】高频地波雷达;短波收发开关;调频中断连续波;对称式双PIN二极管;单极性脉冲【作者】周浩;方繁;文必洋【作者单位】武汉大学电子信息学院,湖北武汉430072;武汉大学电子信息学院,湖北武汉430072;武汉大学电子信息学院,湖北武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TN958.93高频地波雷达工作在短波段，利用垂直极化波，在高导电性的海水表面绕射传播［1］，能够探测到视距以外的海上移动船舰、低空飞行目标以及大面积的海洋动力学状态参数［2－5］.用于探测海洋表面动力要素的中、远程高频地波雷达一般采用相控阵天线［6］或单极子／交叉环天线［7－8］.相控阵天线的天线口径很大，可能达到数百米至数千米，在海边寻找可以提供建设这种雷达站的地带绝非易事［9］，收发共用可大幅降低场地要求和建设成本；在便携式高频地波雷达［10］中，将紧凑型单极子／交叉环接收天线中的单极子同时用作发射天线，则可以进一步提高雷达的便携性和机动性，十分利于其在海洋探测领域的广泛应用.近年来也出现过收发开关的研制，主要用于微波雷达和微波通信且功率小，如TR组件［11－15］.适用于短波段的大功率收发开关的研究比较少.例如宽带通过式大功率收发开关［16］，该收发开关应用于通信对抗中系统中的跳频干扰设备，比较好地解决了跳频干扰设备中收发共用的难题，但其收发开关的转换时间较长约为40μs；又如高频地波雷达OSMAR2000收发开关［9］，电路简洁，但其门控脉冲电路采用三极管组成的双极性脉冲电路，结构比较复杂，在长时间工作时不稳定且容易烧毁，并且由于开关电路采用单PIN二极管结构隔离度只能达到81dB左右.因此它们的主要缺陷为：硬件系统不稳定、不能长时间工作，系统比较复杂，收发开关的转换时间较长，由收发开关引入接收机的噪声功率较大，功率损耗也较大.针对上述问题，设计并制作了一种高频雷达大功率短波宽带收发开关，在便携式高频地波雷达中将一根单极子／交叉环天线中的单极子作为收发共用通道，使其中的交叉环作为两个接收通道，一根单极子／交叉环天线依靠大功率短波宽带收发开关实现一发三收收发共用，因此在便携式高频地波雷达系统中，只需要一根单极子／交叉环天线作为天线系统，使便携式高频地波雷达系统变得更为简单，也使天线的架设变得更加容易；本系统采用新的硬件系统，解决高频地波雷达宽带收发开关不能长时间稳定工作的难题，并且收发开关开通和关断的延时更短，提出了保护电路的思想，单极性脉冲电路采用超快速绝缘栅双极型晶体（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）管，根据小电压控制大电压的原理，设计出了能稳定快速工作的开关脉冲生成电路，整个系统稳定、可靠，能长时间工作，能承受的发射功率更高，达到500W，隔离度更大达到95dB，收发开关的转换时间更短，达到1.5μs以下，插入损耗和传输损耗更小，且引入接收机的噪声功率较小，功率损耗也较小.1.1 PIN二极管开关电路的隔离度和插入损耗隔离度ISO是PIN二极管开关的关断有效性的量度，由开关接通时在开关输出端测得的功率（Pout）on与开关断开时在开关输出端测得的功率（Pout）off之比确定［9］，用分贝表示为插入损耗IL是通过PIN二极管开关电路结构的传输损耗，即开关输入端的功率Pin与开关开通时在开关输出端测得的功率（Pout）on之比确定，用分贝表示为在具体的PIN二极管开关电路中，隔离度主要由PIN二极管的反偏电容Ct决定，反偏电容Ct越小隔离度越大；插入损耗主要由PIN二极管的正偏电阻Rs决定，正偏电阻Rs越小插入损耗越小.在单PIN二极管结构的开关电路中，如图1所示，隔离度和插入损耗的表达式为式中，Z0为传输线的特性阻抗，且与负载阻抗相匹配.1.2 对称式双PIN二极管结构的开关电路现有的短波段和微波段的收发开关主要采用单PIN二极管结构的开关电路，如图1所示，这种开关电路的结构比较简单，插入损耗也比较小，但也有其自身固有的缺陷，如隔离度不大，控制PIN偏置极性的脉冲电压VCC1也会对主电路充电而导致控制脉冲的上升沿不陡峭，进而影响开关的转换时间，并且较高的控制脉冲电压会使开关电路的稳定性变差，由控制脉冲经开关电路引入接收机的噪声功率也较大，降低了回波信号的信噪比，严重时会淹没回波信号.为了提高开关电路的隔离度、降低由控制脉冲经开关电路引入接收机的噪声功率进而提高回波信号的信噪比、避免控制脉冲对开关主电路充电从而减少开关的转换时间、削弱控制脉冲对开关主电路的影响从而提高其稳定度，本文在单PIN二极管结构的开关电路的基础上提出了对称式双PIN二极管结构的开关电路，对称式双PIN二极管开关电路的隔离度更大，为单PIN二极管开关电路的两倍，并且能有效地解决单极性脉冲电路的输出脉冲对主开关电路进行充电而使脉冲边沿延时增大的问题，从而明显地提高了开关的速度，也有效地提高了开关电路的稳定性，降低了由控制脉冲经开关电路引入接收机的噪声功率.对称式双PIN二极管开关电路如图2所示.大功率短波宽带收发开关的开关电路采用对称式双PIN二极管结构的开关电路，其在发射支路采用一个对称式双PIN二极管的开关电路，在接收支路采用一个对称式双PIN二极管的开关电路和一个单PIN二极管的开关电路.经推导可得对称式双PIN二极管开关电路的隔离度ISO和插入损耗IL如下.2.1 大功率短波宽带收发开关系统的结构及功能大功率短波宽带收发开关主要包括开关电路、保护电路、单极性脉冲电路三个部分，开关电路分为两个部分：发射机到天线的发射电路；天线到接收机的接收电路，保护电路为防雷电保护和过流保护，单极性脉冲电路为收发共用提供门控大脉冲，系统的整体框图如图3所示.单极性脉冲电路输出三路门控大脉冲，即发射控制脉冲TP，压地波脉冲TB1，接收控制脉冲TB2：在发射期，TP为0V，TB1为240V，TB2为24V，此时发射电路开通，接收电路关断，收发开关快速可靠地使天线与发射机接通而与接收机断开；在接收期，TP为24V，TB1为0V，TB2为0V，此时发射电路断开，接收电路开通，收发开关快速可靠地使天线与接收机接通而与发射机断开.雷达工作时，大功率短波宽带收发开关能快速、稳定、可靠地在发射期与接收期之间切换.2.2 大功率短波宽带收发开关的开关电路开关电路由发射机到天线的发射电路和天线到接收机的接收电路两部分组成，如图4所示.在开关电路中，两个PIN管组成对称式双PIN二极管结构，其两端为稳定的12V 直流电压，中间为单极性脉冲电路提供的单极性脉冲电压，这种电路结构不仅提高了隔离度，而且有效地抑制了脉冲电压对电路充电和放电，使控制脉冲的前后边沿更陡峭，从而明显地提高了开关速度，并且较大的正负偏压进一步提高了开关的速度.在发射期：由图5（a）所示单极性脉冲电路产生的TP为0V，TB1为240V，TB2为24V，此时，D11和D12均正偏，呈现电阻特性，大功率发射信号以很小的插入损耗进入天线；D21和D22均反偏，呈现电容特性，由于反偏电压很大（228V），容值很小约为0.62pF，因此对高频信号呈现一个很大的阻抗，从而使大功率发射信号在接收支路被阻隔，保护了接收机；D3反偏，D4、D5、D6、D7均正偏，它们对进入到接收支路的发射信号进一步衰减，发射支路的插入损耗达到0.5dB以下，整个接收支路对发射信号的隔离度达到95dB，从而使发射信号以很小的损耗进入天线.在接收期，由图5（a）所示单极性脉冲电路产生的TP为12V，TB1为0V，TB2为0V，此时，D11和D12均反偏，呈现电容特性，容值很小，约为2pF，对由天线接收的回波信号呈现一个较大的阻抗，从而使小功率回波信号在发射支路被阻断；D21、D22、D3均正偏，呈现电阻特性，正偏电流均为60mA，阻值约为0.7Ω，从而使小功率回波信号以很小的传输损耗经接收支路进入接收机；D4、D5、D6、D7均反偏，呈现电容特性，容值很小约为2pF，对有用的小功率回波信号呈现一个较大的阻抗，从而使回波信号不会被衰减，整个接收支路对回波信号的衰减达到0.5dB以下.系统的隔离度主要由开关电路决定，实验中发射机输出信号的功率为200W（53dBm），在发射电路开通且接收电路关断时通过频谱仪测得的接收机端信号功率为－42.8dBm.由公式（1）得开关电路的隔离度为95.8dB.系统对回波信号的衰减主要由开关电路中的接收电路决定，主要为PIN二极管的插入损耗和接收电路的传输损耗，为得到系统对回波信号的实际衰减，在天线端输入信号为－0.274 7dBm，当发射电路开通且接收电路关断时在接收机端通过频谱仪测得的信号功率为－0.840 3dBm，由于测试中同轴线会引起附加的传输损耗，整个系统对回波信号的衰减为0.56dB.2.3 大功率短波宽带收发开关的单极性脉冲电路单极性脉冲电路为本系统的核心，其性能直接影响了本系统的性能，它为开关电路提供门控脉冲，使大功率短波宽带收发开关在发射期和接收期交替工作，通过控制PIN二极管的偏置极性来实现.现有的收发开关中通常采用三极管组成的双极性脉冲电路作为脉冲控制电路，其电路结构比较复杂，输出脉冲的前后边沿延时较大，影响了开关的速度，并且其电路中的极性互补三极管对的偏置点很难设定，在长时间工作时不稳定，容易烧毁，特别是对于高压脉冲表现得更为突出.由于控制脉冲只需要为开关电路提供偏置电压，对电流的要求不高，因此本系统从控制脉冲的电压角度出发，设计出了一种单极性脉冲电路，利用小的脉冲电压控制生成大的脉冲电压，再将大的脉冲电压控制开关电路的开通与关断，其主要由IGBT管组成的半桥电路，半桥输出的脉冲为低电压和高电压时均没有电流流过IGBT管和功耗器件，大大降低了系统的功耗，且没有电阻接入，因此没有充放电回路，使得输出脉冲的前后沿均很陡峭，提高了开关的速度，它不仅实现了双极性电路的所有功能，而且其电路更加稳定、可靠，功耗更低，速度更快，其电路图如图5（a）所示.单极性脉冲电路的输入和输出脉冲电压时序图如图5（b）所示，其中发射控制脉冲TPIN和压地波控制脉冲TBIN为同相同周期，由于实际中单极性脉冲电路的输出脉冲TB的前后沿有延时，进而会引起开关电路的接收电路关断和开通均有延时，因此为了保护接收机，通常使接收支路在发射期提前关断，在接收期延后接收，即TBIN的前沿较TPIN提前Δt1，后沿较TPIN滞后Δt2，Δt1和Δt2根据生成脉冲的边沿而定，由于TB的前后沿延时均很小，由Δt2引起的距离盲区很小，远小于高频地波雷达的实际近距离盲区.发射控制脉冲TPIN经施密特触发反相器整形后输出边沿陡峭的TPOUTH和TPOUTL两路控制脉冲，同样，压地波控制脉冲TBIN经施密特触发反相器后输出边沿陡峭的TBOUTH和TBOUTL两路控制脉冲，经过整形后，所输出的四路控制脉冲的前后沿均达到了1.2μs以下，整形效果较好.单极性脉冲电路输出三路脉冲电压，TP为0V和24V，TB1为0V和240V，TB2为0V和24V，三路脉冲的前后边沿均很陡峭达到1.5μs以下.单极性脉冲电路的供电电源为具有高稳定度的线性电源，如果电源的稳定度不高，则由电源产生的噪声会淹没弱的回波信号进而影响实验结果.2.4 大功率短波宽带收发开关的保护电路系统从保护雷达发射机和接收机的角度提出了防雷电保护和过流保护，防雷电保护设计为单向电路，从发射机输出的大功率信号能顺利送到天线，正常情况下，天线接收到的回波信号功率很小，但当天线受到雷击时，从天线回来大电流会使防雷电保护电路断开而保护发射机和接收机，使雷击的代价更小；接收电路中的保护电路为过流保护，正常情况下，接收电路通过的都是很弱的回波信号，但当开关电路不正常或从天线回来的信号不正常时，保护电路会因电流大于所设定的电流值而断开，从而保护了接收机不受损坏.便携式高频地波雷达的天线为单极子／交叉环天线，本系统使一根单极子／交叉环天线中的单极子作为收发共用通道，使其中的交叉环作为两个接收通道，一根单极子／交叉环天线依靠收发开关实现一发三收收发共用：发射期，收发开关快速可靠地使天线与发射机接通而与接收机断开；在接收期，收发开关快速可靠地使天线与接收机接通而与发射机断开.现场实验的效果很好，当发射机输出峰值功率为200W的发射信号时，大功率短波宽带收发开关能长时间稳定、可靠地工作，雷达的发射机和接收机均工作正常，收到的5km处的回波信号信噪比为30dB到40dB，大功率短波宽带收发开关很好地实现了便携式高频地波雷达收发共站和其天线收发共用的功能.图6（a）为现场实验得到的二维距离多普勒谱图；图6（b）为现场实验得到的多普勒谱图.从图中可以看出，本系统效果较好，第1距离元的一阶峰信号的信噪比为达到40dB，能比较好地提取海流等海态参数信息.大功率短波宽带收发开关使一根天线收发共用，很大程度上缩减了天线的占地面积，同时降低了天线的架设难度，也在一定程度上保护了短波系统的接收机不受损坏，开关电路的隔离度和插入损耗均达到了较高的指标，能工作在较宽的频带内，脉冲电路输出的脉冲前后沿均很陡峭，收发开关能快速地关断和开通，且脉冲电路的功耗较低，能长时间稳定工作，整个大功率短波宽带收发开关在现场实验中有较好的表现，很好地实现了其功能.［1］ SEVGI L，PONSFORD A，CHAN H C.An integrated maritime surveillance system based on high-frequency surface-waveradars.1.Theoretical background and numerical 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短波宽带双环天线设计
20
25
30
35
40
-44
图 5 环天线实测相位差(freq=20MHz)
-45
2.1 -46双环天线设计原理
根-47据0 单环5 天线10 电流15 分布20 在馈25 电方30 向上35 呈现40 最大 分布，而在其对面 180 度方向上呈现小分布的特点，
图 6 双环天线结构示意图
根据经验公式，环天线的辐射电阻为
AN Xin LI Hu REN Xiao-fei HE Shao-lin
(China Research Institute of Radiowave Propagation ,Qingdao Shandong 266071,China)
Abstract: A novel dual-loop antenna for the shortwave direction finding alignment antenna is designed and analyzed . Broad
·1072·
（a）f＝2MHz 幅度方向图
（b）f＝8MHz 幅度方向图 （c）f＝30MHz 幅度方向图
图 7 双环天线远场幅度和相位方向图
如上图所示，在 1.5~30MHz 频段内, 双环天线 在方位面幅度最大起伏 0.9dB，相位最大起伏 5.6º。
3.2 实验结果
根据理论计算所设计的尺寸，我们制作了一付 模型天线，以保证双环天线工作效率的前提进行了 网络匹配实验和幅相校准测试，驻波测试如图 8 所 示, 其电压驻波系数 1.5MHz~30MHz 整个频段基本 在 3.5 以下。
·1071·
真结果基本一致，说明该天线的幅相一致性较好， 与单环天线相位差 60 度比较，双环天线有效改善了 幅相不圆度。
短波天线原理和应用
短波天线的原理和应用摘要：本文从电波传播和电离层分布特性的角度解释了短波电波辐射的特点，并介绍了常用短波天线的种类和特性。
对各类短波天线的架设要求和注意事项给出了建议和参考。
最后对短波天线的接地系统的设计给出了一些参考方案。
关键词：天线、电离层、极化、接地1.序无线电通信就是依赖于无线电电波在空间的传播而建立通信链路的,因此电波传播是无线电的一个重要环节。
对于不同的工作频段，电波的传播特性将有所不同。
同时所采用的辐射天线也将有很大的不同。
本文将就电波的传播特性和短波常用天线以及电台架设的注意问题作一些介绍。
1．1 电离层特性电波在空间传播将会受到电离层的影响，尤其是中短波的传播就是依赖于电离层的反射进行传输的，因此对电离层应有一些了解。
a）电离层的产生地球表面有1000公里高的大气层，由于太阳光辐射（x射线，紫外线）空气不断电离同时不断复合，这样空气中将存在着游离的带电粒子；b）带电粒子随高度增加而增加，在离地面较近的地方每立方米只有几个或几十个粒子，到接近1000公里时，每立方米将有上千或上万个带电粒子。
因电离层一般按如下分层：C层D层E层F1层F2层0～50kM 60～90kM 100～120kM 170～220kM 225～450kMc）电离层在白天、黑夜，一年四季将会有不同的变化。
白天由于有阳光，低层(D层)电离层浓度升高，反之黑夜时将降低。
一年四季变化也是由于因受阳光照射时间长或短而变化。
d）电离层在不断上下或水平运动，从而造成电波反射传播过程中的瑞利衰落和多普勒效应。
e）电离层具有非均匀分布性，类似云彩的特点，因而造成电波反射时的散射,多径时延。
f）电离层对电波的吸收随工作频率升高而减少。
对中长波吸收很大，如10～20kW的中波广播机覆盖面在100km左右，而1kW的短波可传送3000km。
即频率愈高的中短波信号愈容易穿越低层(D层)的电离层。
1．2 大地对电波的影响大地对电波的影响主要是地波传播的影响，大地不能视为良导体也不能视为绝缘体，由于地质不同应区分对待。
TN216 三线式短波宽带天线(1.6MHz ～30MHz))使用说明书
TN216三线式短波宽带天线
产品概述
TN216三线式短波宽带天线专门为架设场地较小的短波基站设计，工作在2MHz～30MHz，不用天调，不用铺设地线或地网。
TN216天线采用三线回环偶极结构，具有以下优点：①全频段保持低驻波比，辐射效率高；②重量轻，架设状态平稳，抗风能力强；③可根据通信目的选用平拉架设或倒V架设，并可通过改变架设高度求得所需的最佳辐射方向图。
TN216三线式短波宽带天线以高等级优质材料和特殊工艺制作，强度高，耐锈蚀，耐老化，耐高低温，符合海洋盐雾和台风环境的使用要求，可用于各类专业和业余短波通信基站。
3 组成及工作原理
3.1天线组成见表1：
3.2 工作原理
平拉方式主要用于远距离定向通信，方向图与普通双极天线不同，天线宽边方向辐射最强，窄边方向也有辐射(普通双极天线窄边无辐射)。
频率10MHz以上低仰角呈强方向性，配用125W电台经验定向通信距离达2000km。
10MHz 以下高仰角方向图接近圆形，0km～300km全向无盲区，同时也支持1500km 以内定向通信。
架杆高度取1/4波长为宜，例如在8MHz～12MHz工作，高度约10m～12m。
通信距离很远时使用更高频率，应适当提高架杆高度。
图1 天线平拉架设俯视方向图。
短波通信的应用与新进展
短波通信的应用与新进展1、引言短波通信之所以能够吸引用户，最基本的原因是由于进行远距离通信时，仅需要不大的发射功率和适中的设备费用，它还具有不易摧毁的中继系统──电离层。
实践证明，采用现代技术改造过的短波通信能为用户提供高质量、高可通率和价格适中的通信线路。
特别是跳频短波通信的出现大大增强了通信的安全性，可以说跳频短波通信比卫星通信更为可靠，因为卫星服务受到所属国政府的控制，而短波通信则是完全自主的。
在涉及国家安全和社会安全的场合，跳频短波通信的地位无可取代。
2、短波通信的概念与应用短波通信是指利用频率为3 MHz～30MHz（波长为10m～100m）的电磁波进行的无线电通信。
实际使用中，也把中波的高频段（1.5 MHz～3MHz）归到短波波段中去。
短波通信能实现几千公里甚至上万公里距离的信息传送，因此，从20世纪初一直到60年代中期，短波通信一直是远距离通信，特别是洲际通信的主要手段。
短波通信可以传送电报、电话、传真、低速数据和语音广播等多种信息。
在卫星通信出现以前，短波在国际通信、防汛救灾、海难求援以及军事通信等方面发挥了独特的重要作用。
短波通信也称为高频（HF）无线电通信，它被广泛应用于政府、军事、外交、气象、商业等部门，用以传送语言、文字、图象、数据等信息。
尤其在军事部门，它始终是军事指挥的重要手段之一。
3、现有短波通信的缺点短波通信的质量随时都受电离层特性的影响，电离层时高时低经常变动，是一种不稳定的时变媒体，而且具有多种复杂的时变因素，如昼夜、季节的变化，太阳黑子的活动等，都会对电离层造成影响，从而导致信号传输质量的不稳定，产生干扰以及数据传输误码等。
此外，短波通信受带宽限制，信道非常拥挤，信道之间的相互干扰十分严重，而且现有短波通信无法抵御窃听和各种有意的干扰。
因此到60年代卫星通信出现后，长距离大容量的无线通信便已被卫星通信所取代，短波通信的发展进入低潮，甚至有人认为短波通信已经完成了它的历史使命。
短波扩频通信技术初探
短波扩频通信技术初探【摘要】短波扩频通信技术是一种先进的通信技术，在现代通信领域中发挥着重要作用。
本文首先概述了短波扩频通信技术的基本概念和意义。
然后详细介绍了该技术的原理、特点、应用领域以及发展趋势，同时也分析了当前面临的挑战。
文章指出了短波扩频通信技术在未来的发展方向和前景，强调了其在信息传输中的重要性和潜力。
研究和应用短波扩频通信技术，将对社会和科技的发展产生积极影响，推动通信领域的持续进步与创新，实现更高效、安全和稳定的通信体系。
【关键词】短波扩频通信技术、初探、原理、特点、应用、发展趋势、挑战、未来。
1. 引言1.1 短波扩频通信技术初探概述短波扩频通信技术是一种先进的无线通信技术，通过在传输过程中对信号进行扩频处理，从而在频谱上占据更宽的带宽，提高抗干扰性能和隐蔽性。
短波扩频通信技术在军事、民用通信以及卫星通信等领域都有着广泛的应用，被认为是未来通信技术的发展方向之一。
在短波扩频通信技术初探中，我们将针对其原理、特点、应用、发展趋势以及挑战等方面展开探讨。
通过深入掌握短波扩频通信技术的相关知识，不仅可以帮助我们更好地理解其工作原理和特点，还能够为我们提供更多的应用场景和发展前景。
也可以让我们更清晰地意识到在实践应用过程中可能面临的挑战和问题，为今后的技术研究和发展提供更多的参考和启示。
通过本文内容的学习和了解，我们可以进一步认识到短波扩频通信技术的重要性和潜力，以及其在未来通信领域的发展方向和前景。
本文将从多个角度对短波扩频通信技术进行探索，希望可以为读者提供一些新的思考和启发。
2. 正文2.1 短波扩频通信技术原理短波扩频通信技术的原理是利用扩频技术对信号进行处理，从而在传输过程中提高抗干扰性能和保密性。
扩频是指将原始信号按照一定规则进行调制，使其频谱扩展到更宽的带宽范围内。
在接收端，通过相同的扩频码进行解扩，将扩展的信号还原为原始信号。
短波扩频通信技术一般采用直接序列扩频（DS-SS）或者频率跳变扩频（FH-SS）技术。