垂直極化天線和環天線對高仰角天波接收能力淺析

崔川安 蘆偉東

【摘要】垂直極化天線和環天線均為短波通信的常用天線。在復雜地域進行短波通信時，為解決通信盲區問題，可采取高仰角天波傳播。短波天線對高仰角天波的接收能力決定了通信質量。本文分別對垂直極化天線和環天線進行分析，比較其接收高仰角天波的能力。

【關鍵詞】高仰角天波垂直極化天線環天線

一、引言

短波通信是無線電通信的一種。短波波長在10m-100m之間，頻率范圍3MHz-30MHz，基本傳播途徑為地波和天波。短波可經電離層反射到達接收設備，通信距離較遠，是遠程通信的主要手段。

二、高仰角天波

在短波通信中，天波首次經電離層反射返回地面的點與發射點之間的距離稱之為“跳躍區”，通常在80km以上，而地波能傳播的距離約20-30km，因此，在天波返回點和地波傳播極限之間有一段距離，天波信號穿過電離層無法反射，地波信號無法到達，這段距離就是我們常說的短波通信盲區。為解決通信盲區的問題，一是可以增大發射功率，提高地波傳播距離；二是可以采用高仰角天波傳播。高仰角天波也被稱為“近垂直入射天波傳播”，在2-12MHZ頻段采用75-90度的仰角發射短波信號，會被電離層以幾乎同樣的角度反射回來，而反射回地面的信號強度在中短距離內較穩定，可保障近區的通信。

三、垂直極化天線

垂直極化天線分為對稱和不對稱二種，短波常用的對稱振子是一種經典的、迄今為止使用最廣泛的天線。垂直放置的半波對稱振子具有平放的“面包圈”形的立體方向圖，通過其垂直和水平面方向圖，可以看出，在振子的軸線方向上輻射為零，最大輻射方向在水平面上，且在水平面上各方向的輻射一樣大。（見圖1）

不對稱垂直天線為垂直接地天線，完全導電地面的影響可以用單極天線的鏡像來考慮。常用的單極垂直振子的長度一般大于八分之一波長。從鞭天線的方向圖可以看出它在高仰角方向幾乎沒有輻射（見圖2），對電離層的入射角基本是在70°以下。這種輻射角度適合中遠距離通信。由于高仰角方向幾乎無輻射，天波第一跳落地就到了一百公里之外，一百公里以內無天波信號。

四、環形天線

環形天線是將一根金屬導線繞成一定形狀，如圓形、方形、三角形等，以導體兩端作為輸出端的結構。

環天線按尺寸分為小環天線和大環天線，若圓環的半徑R很小，其周長小于波長，一般稱為小環天線。小環天線上沿線電流的的振幅和相位變化不大，近似均勻分布。即在環面的平面上方向圖是圓，環軸所在平面上方向圖是8字形，沿環軸方向的輻射為零（見圖3）。環天線具有接收高仰角天波能力。

五、結語

經過對天線方向圖的分析，垂直極化天線在近垂直方向沒有輻射，無法接收高仰角天波，而環天線則具備此能力。因此，在采用高仰角天波發射的方法解決短波通信中的盲區問題時，應注意天線的選擇。

參考文獻

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