關(guān)于短波天線發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)在預(yù)定收測(cè)范圍內(nèi)接收效果不佳的幾點(diǎn)思考

木合塔娃·司馬義（作者單位：新疆新聞出版廣電局節(jié)傳中心9165臺(tái)）

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關(guān)于短波天線發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)在預(yù)定收測(cè)范圍內(nèi)接收效果不佳的幾點(diǎn)思考

木合塔娃·司馬義
（作者單位：新疆新聞出版廣電局節(jié)傳中心9165臺(tái)）

摘 要：科學(xué)水平的發(fā)展加快了無(wú)線通信的普及速度，無(wú)線通信在發(fā)射過(guò)程中出現(xiàn)的部分問(wèn)題也受到了普遍的關(guān)注。文本從生產(chǎn)和生活中發(fā)射天線的基本特點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)用電廠強(qiáng)度計(jì)算理論，通過(guò)對(duì)短波天線發(fā)射電場(chǎng)強(qiáng)度的分析，探討預(yù)定收測(cè)范圍內(nèi)影響接收效果的幾點(diǎn)因素。

關(guān)鍵詞：短波天線；電場(chǎng)強(qiáng)度；工作頻率；電離層

通訊技術(shù)的迅速發(fā)展促進(jìn)了無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用，無(wú)線通信已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪薪涣鳌⑼ㄐ诺闹匾侄?。作為無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，天線系統(tǒng)所起到的作用是不容忽視的。通過(guò)天線系統(tǒng)把發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)連接起來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射、接收、傳輸?shù)哪康?，保證無(wú)線通信的暢通。短波天線的發(fā)射受到多種因素制約，影響了接收效果。針對(duì)問(wèn)題做出具體計(jì)算和分析，有助于改善接收效果。

1　短波天線概述

在1~30 MHz波段內(nèi)進(jìn)行發(fā)射、接收的天線統(tǒng)稱之為短波天線，按照傳輸?shù)穆窂娇梢苑殖商觳ê偷夭▋煞N方式。所謂天波，主要是指利用電離層的反射進(jìn)行傳輸工作；地波則是借助地表進(jìn)行傳輸。其中，天波是短波傳播的主要途徑，信號(hào)經(jīng)由天線發(fā)出，通過(guò)電離層的反射傳回地面，再由地面反射到電離層。天波的傳播距離比較遠(yuǎn)，且不易受到地面物體的阻礙和影響。需要注意的是，電離層可能受到太陽(yáng)活動(dòng)的影響而出現(xiàn)不規(guī)則的變化導(dǎo)致天波的不穩(wěn)定，影響到短波通信的接收效果。相比之下，地波很少改變工作頻率，一般比較穩(wěn)定，但是必須考慮到地面物體對(duì)傳播效果的影響。

短波通信在目前的生產(chǎn)和生活中應(yīng)用頗為廣泛，是遠(yuǎn)距離的無(wú)線電通信的重要手段。短波天線形式多樣，應(yīng)用范圍廣泛，比如軍工領(lǐng)域的一些野外短波、生活中常見(jiàn)的收音設(shè)備、發(fā)射天線等。

2　短波天線電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算

2.1 場(chǎng)強(qiáng)

場(chǎng)強(qiáng)，又稱電場(chǎng)強(qiáng)度，借助場(chǎng)強(qiáng)可以了解電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。場(chǎng)強(qiáng)的基本單位是N/C（牛頓/庫(kù)侖），相當(dāng)于電場(chǎng)中的某點(diǎn)在1C情況下收到的靜電力為1N。除此之外較常見(jiàn)的就是V/cm（伏特/厘米）、V/m（伏特/米）。這一比值反映了電場(chǎng)的特性，適用于所有的電場(chǎng)，通常用E來(lái)表示。所謂電場(chǎng)強(qiáng)度值的就是電場(chǎng)中的某點(diǎn)，其電荷承受的靜電力與它的負(fù)荷量之間的比值，定義式為E=F/q。

2.2 短波天線場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算

短波天線的場(chǎng)強(qiáng)是矢量，整個(gè)空間的總場(chǎng)強(qiáng)是各個(gè)電廠單獨(dú)存在情況下其場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，即所謂的“場(chǎng)強(qiáng)疊加原理”。短波天線場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算可以使用公式E=F/q。需要注意的是，q在這里代表的是電量，如果得出的結(jié)果為正值，那么E的方向與F的方向是相同的；如果是負(fù)值，那么E與F的方向是相反的。由于短波天線的場(chǎng)強(qiáng)是矢量，我們可以通過(guò)“矢量運(yùn)算法則”（平行四邊形法則、矢量三角形法則、正交分解法）來(lái)進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)的求解。在同一區(qū)域里面，有時(shí)候會(huì)產(chǎn)生復(fù)合場(chǎng)強(qiáng)（兩個(gè)或者兩個(gè)以上頻率的電磁波進(jìn)行復(fù)合所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)），這時(shí)候則需要進(jìn)行平方根的求解來(lái)計(jì)算出場(chǎng)強(qiáng)。場(chǎng)強(qiáng)的大小受到電力設(shè)備中材料的承受力、電流密度、電壓等各種因素的影響，是處在不斷變化中的。在預(yù)定收測(cè)范圍內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)的變化影響短波天線發(fā)射的接收效果，不利于實(shí)現(xiàn)短波通信。在社會(huì)中必須充分考慮各種因素的影響，保證短波發(fā)射的順利進(jìn)行。

3　收測(cè)范圍內(nèi)影響接收效果的因素

短波天線的頻率波段在1~30 MHz，它借助電離層的反射、地面?zhèn)鬏攣?lái)實(shí)現(xiàn)短波天線的發(fā)射與傳播。由于短波天線發(fā)射的場(chǎng)強(qiáng)和工作頻率都是處在不斷變化中的，發(fā)射天線與實(shí)際位置之間的距離的增加都會(huì)影響電場(chǎng)強(qiáng)度和工作頻率。通過(guò)對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，在收測(cè)范圍內(nèi)的接受效果深受場(chǎng)強(qiáng)、頻率的影響。除此之外，電離層的變化同樣影響著接收效果，必須綜合考慮多種因素的影響才能提出具體的解決辦法。

3.1 工作頻率

場(chǎng)強(qiáng)在預(yù)定收測(cè)范圍內(nèi)的接收效果受到短波天線工作頻率的影響。由于短波天線在預(yù)定接收范圍內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)會(huì)隨著與天線之間水平距離的增大而不斷減小，所以在工作頻率的選擇上必須綜合考慮場(chǎng)強(qiáng)的變化對(duì)短波天線的接收效果的影響。短波天線工作模式的不同造成工作效率的不同，工作效率又影響了電場(chǎng)強(qiáng)度。不同頻率下電場(chǎng)的強(qiáng)度呈現(xiàn)出不斷變化的趨勢(shì)。因此，工作頻率的選擇上也必須考慮到短波天線的接收效果。如果工作頻率過(guò)高，電波很容易穿過(guò)電離層，造成電離層的吸收減??；如果工作頻率偏低，即便電離層做出反射，電波也多半會(huì)被電離層吸收。必須結(jié)合具體的情況來(lái)進(jìn)行選擇。首先，在選擇工作頻率時(shí)，不能超過(guò)最高可用頻率。最高可用頻率是指在預(yù)定收測(cè)范圍內(nèi)被電離層反射回來(lái)的最高頻率。其次，選擇的工作頻率必須超過(guò)最低可用頻率。短波天線在工作頻率的選擇上影響著天線周邊的場(chǎng)強(qiáng)，頻率越高的天線，距離收測(cè)范圍內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)值就越高，反之亦然。

3.2 電離層

短波天線的傳播方式有兩種，天波是最主要的一種傳播方式。在天波傳播的過(guò)程中，電波會(huì)深入電離層，通過(guò)電

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電離層的變化會(huì)影響電場(chǎng)強(qiáng)度，電離層的變化又受到太陽(yáng)活動(dòng)的強(qiáng)弱的影響，而不同地區(qū)、不同時(shí)間、不同范圍內(nèi)太陽(yáng)活動(dòng)的強(qiáng)弱是不等和多變的，這就造成在一定的范圍里面場(chǎng)強(qiáng)的變化也必然是不規(guī)律和充滿變化的，主要有以下4個(gè)方面。首先，衰落現(xiàn)象比較嚴(yán)重。衰落現(xiàn)象的主要原因在于短波天線在發(fā)射和傳輸過(guò)程中容易受到氣候和地形的影響，從而造成信號(hào)的折射、散射、反射等無(wú)次序且不規(guī)則的變化，引發(fā)信號(hào)的衰落，降低信號(hào)的整體傳輸質(zhì)量。電離層由于其本身的密度和高度的不斷變化造成電波在路徑的傳播上是隨機(jī)變化的，很容易出現(xiàn)衰落現(xiàn)象。其次，多徑時(shí)延效應(yīng)同樣影響著短波天線傳輸過(guò)程中電離層的變化。所謂的多徑時(shí)延就是電波在多徑傳輸?shù)倪^(guò)程中引發(fā)的干涉延時(shí)現(xiàn)象，造成接收?qǐng)龀霈F(xiàn)衰落。第三，靜區(qū)的存在影響了電離層的工作效率。在短波通信中，距離發(fā)射天線10 km以外到電波反射回地面之前，并且在預(yù)定收測(cè)范圍內(nèi)收不到信號(hào)的區(qū)域統(tǒng)稱為靜區(qū)。天波傳播有時(shí)候會(huì)因?yàn)榫嚯x太近而造成仰角比較大，導(dǎo)致電波雖說(shuō)穿過(guò)了電離層，但是天波卻并未到達(dá)。最后，電離層的騷擾。在短波天線的傳播中，往往會(huì)因?yàn)殡婋x層的騷擾而造成預(yù)定收測(cè)范圍內(nèi)部分地區(qū)接收效果差，影響了通信的質(zhì)量。電離層的騷擾主要是太陽(yáng)耀斑的爆發(fā)，太陽(yáng)輻射增強(qiáng)導(dǎo)致電離層正常的結(jié)構(gòu)遭到破壞，出現(xiàn)電離層暴，影響接收效果。

除此之外，短波天線的設(shè)計(jì)高度、設(shè)備的幅頻特性等都會(huì)影響其電場(chǎng)強(qiáng)度，從而導(dǎo)致預(yù)定范圍內(nèi)接收效果不佳。

4　結(jié)語(yǔ)

通訊技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了短波無(wú)線技術(shù)的革新與應(yīng)用。短波天線的發(fā)射與傳輸在預(yù)定接收范圍內(nèi)受到電場(chǎng)強(qiáng)度的影響，電場(chǎng)強(qiáng)度又受到短波天線工作頻率、電離層的影響。通過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算公式可以看出電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，從而了解范圍內(nèi)具體地區(qū)的接收情況并做出調(diào)整，保證短波天線的順利傳輸。此外，針對(duì)接收效果不佳的問(wèn)題，要做到對(duì)電離層的有效監(jiān)控，及時(shí)了解電離層的詳細(xì)活動(dòng)情況，改善收測(cè)的效果。

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