對短波天線電磁輻射分析

鮮曉軍（作者單位：新疆廣電局91617臺）

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對短波天線電磁輻射分析

鮮曉軍
（作者單位：新疆廣電局91617臺）

摘 要：隨著科技的發(fā)展，生活中的很多方面都需要用到短波天線，生活環(huán)境中處處都有短波天線的電磁輻射，會對動植物、人類以及通訊造成不好的影響。本文針對這些問題，從短波廣播的特點、短波天線的結(jié)構(gòu)等方面對短波天線的電磁輻射進行了分析。

關(guān)鍵詞：短波天線；電磁輻射；監(jiān)測

電視機、電腦、通訊信號發(fā)射基站、電視臺信號廣播塔等都是靠短波進行信號傳播的，所以它們都有電磁輻射，會對動通訊、動植物、人類造成影響，很多人談“磁”色變，盲目反對架設(shè)短波天線，沒有認識到事物的兩面性。

1　短波廣播的特點

短波主要是靠天波信號進行傳播的。當(dāng)天線發(fā)出天波信號后，天波信號會經(jīng)過電離層反射回到地面，再由地面反射回電離層，重復(fù)進行多次這樣的反射，短波信號就可以達到幾百甚至上萬公里的傳播距離，而且它也不會受到地面障礙物的阻擋的影響。不過，天波的傳播并不是非常穩(wěn)定，這也是它的一個弱點。衰落電離層、大氣噪聲、多徑效應(yīng)、路徑衰耗、時間延遲等因素，都會使天波信號在傳播的過程中發(fā)生畸形變化或者減弱，導(dǎo)致短波通信的效果受到影響。

2　短波天線的結(jié)構(gòu)

常用的短波天線主要分為三種，第一種為簡稱YAGI的八木天線，第二種為簡稱GP的垂直天線，第三種為簡稱DP的偶級天線。除此之外，還有對數(shù)周期天線、鉆石型、碟型、框型等，不過目前前面三種天線使用得較多。

八木天線方向性非常好，在遠距離通信和測向方面，會有非常好的效果。如果想要更加自由地與不同方向上的電臺聯(lián)絡(luò)，就可以配上方位旋轉(zhuǎn)控制裝置和仰角。八木天線一般有三對振子，它的整個結(jié)構(gòu)會呈現(xiàn)出“王”字形?！巴酢弊值闹虚g一橫是與饋線相連的主振子，它在三對振子的中間位置。八木天線不僅方向性好，它在高增益短波通信及窄帶中也可以得到應(yīng)用；并且多個八木天線可以架設(shè)在同一個鐵塔上，價格實惠。

LPA是對數(shù)周期天線的簡稱，對數(shù)周期天線可以使用在幾種不同的仰角和頻率上。在短波通信中，對數(shù)周期天線對天波信號的利用效率高。而且對數(shù)周期天線比其他的高增益天線擁有更強的方向性，更大地衰減無用的方向信號。不過，對數(shù)周期天線的價格要比其他天線貴很多。

中距離通訊和近距離通訊主要使用的是GP天線，特別是近距離通訊使用效果非常好，因為它是憑借地波傳送的，而近距離通訊中DP天線的效果卻不是很理想。正常情況下，GP天線最適合自己的架設(shè)高度為5～10 m。這是因為有高度的限制，所以天線不可能架設(shè)很高。

DP天線的結(jié)構(gòu)，兩端的牽引繩會和絕緣子隔開。DP天線主要采用天波進行通訊的，因此它擁有效果非常理想的遠距離通訊，而且不需要很高的成本以及天線，操作過程簡單。DP天線有許多變形，如倒V天線、溫頓天線。

倒V天線的使用首先是可以使天線不占用很大的面積，其次，本來就有的DP天線的地波近距離通訊效果可以得到改善。不過一旦使用了這種方法，天線就具有了方向性，因此，在實際使用的過程中，就可以做一根多波段的倒V天線。多波段倒V天線的好處是除了能少占地，還不需要來回切換幾根天線。不過多波段倒V天線也有壞處，就是各波段的振子會相互之間產(chǎn)生影響，如果要解決這個問題，就需要對振子的長度進行逐一修剪，使它們能達到最合適的匹配狀態(tài)。

溫頓天線的饋電點是在偏離中心約17%的地方，這就是它與普通偶極天線的區(qū)別，這種饋電方法能使該天線良好地工作，不需要使用天調(diào)，而且基本諧振頻率都在偶次倍數(shù)上，因此它也叫偏饋天線。

3　電磁波對周圍環(huán)境的影響

近些年的一些科學(xué)研究表明電磁波會對動植物的生長和發(fā)育有比較嚴重的影響。例如，將一盆青翠欲滴、長勢良好、非常健康的綠蘿，放在辦公桌四臺電腦中間。公司職員白天正常使用電腦工作，連續(xù)1個月，綠蘿的葉片就開始出現(xiàn)發(fā)黃的現(xiàn)象，然后發(fā)黃的就會慢慢死去。當(dāng)將綠蘿移到遠離電腦的辦公桌時，好好地照顧兩周左右，綠蘿的枝葉又能夠恢復(fù)正常的生長，葉片也不再出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象。

多國的科學(xué)家經(jīng)過長時間的研究表明：人在很長時間地受到電磁的輻射，眼睛、生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)就會受到影響，使人體出現(xiàn)頭痛、血壓異常、頭暈、注意力不集中、記憶力減退、身體免疫功能下降、女性月經(jīng)失調(diào)、視力下降、心率失常甚至各類癌癥等情況。

通訊信號也會受到電磁輻射的干擾，使得通訊不流暢，造成通訊的障礙，導(dǎo)致通訊的質(zhì)量降低。

4　對短波天線電磁場分布的實地監(jiān)測

雖然電磁輻射對動植物、人體和通訊都有影響，可它們也并不是真的那么一無是處，其實只要正確地使用，是不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生太大影響的。我們可以根據(jù)不同需要與目的對周圍的短波天線的電磁輻射進行監(jiān)測，測量方式一般分為面測與點測兩類。中心為輻射源，呈扇形展開，需要測試的區(qū)域按照5°～10°的角度劃線，根據(jù)這條線，近區(qū)的場地以5～20 m隔距定點進行測量，遠區(qū)的場地則以50～100 m的隔距定點進行測量，這就是點測。面測則是將需要測試的區(qū)域按照人口數(shù)量將它們劃分成幾個小區(qū)，把各個小區(qū)的居民重點生活區(qū)域進行標志，然后從里面選出幾個最具代表性的小區(qū)進行監(jiān)測。下面就以某小區(qū)、市工商局、湖南家常菜館為測試點進行監(jiān)測。

4.1 監(jiān)測實際操作過程

測試儀器的頻段寬為5Hz～5000MHz，尺寸為14cm（長）×7cm（寬）×2.5cm（厚），測試范圍在5Hz～5000MHz頻率范圍內(nèi)，靈敏度≤1uw/cm2，精度≤｜1dB｜。測試時間：在對電視臺周圍的小區(qū)和商務(wù)區(qū)進行踩點后，選在2014年10月1日上午9∶00～11∶00進行監(jiān)測。

測試布點：考慮到地勢以及相關(guān)的規(guī)范，在某居民區(qū)北側(cè)，距離電視臺發(fā)射天線正東100 m處市工商局大樓為第1點；小區(qū)南側(cè)距離發(fā)射天線正北150 m處湖南家常菜館大樓為第2點；小區(qū)西南方向距離發(fā)射天線最近邊界200 m處側(cè)門為第3點。第1、2點分別在1、3、5、7層樓和1、3、5、7、9層樓靠近發(fā)射天線那一邊的窗口內(nèi)外讀取6個和9個平均值。第3點，除了在距離地面1.7 m的高度讀取平均值外，復(fù)核連續(xù)的6min平均值是不是符合1＜40MW/ cm2的要求。

4.2 監(jiān)測結(jié)果

表1　測試布點與測試結(jié)果（MW/cm2）

*工商局的7層實際上是6層的樓頂，除了一些附屬的設(shè)施之外，主要是1座25 m高的塔臺。

從表1中不難看出，除湖南家常菜館一層樓外的測點大于10 MW/cm2的一級限定值外，其余各測點都在限定值內(nèi)；某居民區(qū)側(cè)門外的測點為1.7 MW/cm2，任意的連續(xù)的6min的均值都＜40 MW/ cm2。對市工商局測點的測試表明，也許是市工商局的周圍比較開闊，因此測量的數(shù)值隨樓層的增高也增高了。7層的測點的數(shù)值出現(xiàn)了大幅度的下降，也許是塔臺可以對電磁波進行吸收造成的。湖南家常菜館測點的測試結(jié)果則與市工商局的測試結(jié)果相反，數(shù)值隨樓層升高反而下降了，原因可能是餐館外大幅的金屬類廣告牌能夠進行二次輻射，所以這里檢測出來的結(jié)果要整體略高于市工商局的結(jié)果。結(jié)果還表明，使用鋁合金框架的窗戶能夠屏蔽一定程度的電磁輻射。

由此可見，其實不必要對電磁的輻射太過擔(dān)心，一看見自己居住小區(qū)的樓頂或者小區(qū)的附近架設(shè)了一些天線，就覺得自己每天生活在電磁的輻射里，當(dāng)身體出現(xiàn)不適時，就把原因歸結(jié)在電磁的輻射上。其實天線只要合理地進行架設(shè)，把發(fā)射天波設(shè)備的發(fā)射功率調(diào)控好，電磁輻射基本上是不會影響周圍的生產(chǎn)生活環(huán)境的。所以人民應(yīng)該正確地看待電磁輻射，不要談“磁”色變。

5　總結(jié)

電磁輻射的來源有多種。例如，天然的輻射源就有閃電，人造的輻射源有醫(yī)院的放射科的放射光線，因此不需要那么害怕電磁輻射。任何事物都是具有兩面性的，不能以偏概全，而且短波天線主要用于信號的傳播，能夠方便我們的生產(chǎn)生活，使我們的生活娛樂更加豐富多彩。

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