您好、欢迎来到现金彩票网!
当前位置:516棋牌游戏 > 波瓣间盲区 >

一种可实现无盲区通信的短波车载天线

发布时间:2019-06-22 20:03 来源:未知 编辑:admin

  一种可实现无盲区通信的短波车载天线_信息与通信_工程科技_专业资料。一种可实现无盲区通信的短波车载天线期 通信与广播 电视 l 3 一 种可实现无 盲 区通信 的短波车载天线 周文伟 ’ 摘 要 本 文对短 波通 信 盲 区和 短 波车载 通信使 用的 天线 的原理 进行 了分析 ,重点介 绍 了一种 可 实现短 波无 盲 区通 信 的短 波车 栽天线 的原 理 。 关 键词 :短 波 天线 短波 通信 盲 区 S o twa e Ve il t n a f r Bl d a e .r e Co h r - v h ce An e n o i . r a fe mm u i a in n nc t o T i p p rp e e t h n l ss o e p i cp e o l d a e d o e v h ce a tn a i h s a e rs n e a ay i f t rn il f b i r a a n e i l e n n t h n n n s o tw v o h r- a e c mmu ia in w t mp a i p t n t e p i c p eo e s o tw v e i ln n c t i e h ss u r i l f h r- a e v h ce a - o h o h n h t tn a fr c m u i ain i l d a e . e n o o n c t n b i r a o n Ke r s s o t v n e a b i d a e h r- a e c mmu ia in y wo d : h r- e a tn l r a i s o tw v o wa n n nc t o 短波移动通信存在 的问题 1 短波通 信概 述 . 短波 通信 是历史 最 为久 远 的无 线 电通 信 。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 。因此在 军事 通 信 中 ,具有 比其 它 手段更 高 的灵 活 性 和经济 性 。 在 很 长一段 时期 中 ,短 波 通信一 直是 一种 重要 的通 信手 段 ,特别 是实 现远 距离 通信 的主 要 手段 。与卫 星通信 及有线 通 信相 比 ,短波 通 信介 质 的 电离 层 不 易遭 受 人 为 破坏 。在 我 国 , 短波通信网是战略通信网之一 ,是战时作战指挥通信 中的 “ 杀手锏” 之一 ,是和平 时期 防 暴乱 、 抢险救灾的应急通信手段。 2 短 波通信 盲 区 . 短波通信主要是通过天波和地波两种传输途径来实现短波信号 的远距离传输。一般来 说 ,使 用 常见 的短波 天 线 ,地 波 最 远 可 达 2 0—3 0公 里 。而 天 波从 电 离层 第 一 次 反 射 落 地 ( 一跳 ) 的最 短距离 约 为 10公 里 。可 见 2 第 0 0至 10公 里 之 间这 一 段 ,地 波 和 天 波 都够 不 0 到 ,形成 了短波通 信 的 “ 区” 盲 。 作 者 系熊 猫 军 通 二 部 工 程 师 1 4 通信与广播电视 20 0 6年第 2期 盲区内的通信大多是 比较困难 的。解决盲区通信主要有两个方法 :一是加大电台功率以 延长地波传播距离 ;二是选用高仰角天线 ,这也是常用的有效方法。仰角是指天线辐射波辨 与地面之间的夹角。通过抬高地面对电离层的人射仰角来缩短天波反射的落地距离。仰角越 高 ,电波第一 跳 落 地 的距 离 越 短 ,如 果 人 射 仰 角 是 垂 直 的 (o ) 盲 区越 少 ,当 仰 角 接 近 9。 9 。 ,盲 区基本 上就 不存 在 了。 O时 3 短 波车载 通信存 在 的 问题 . 短 波通信 是指 利用 波长 10一l ,频率 为 3— 0 z的 电磁波 进 行 的无 线 MH 波通信传输信道具有变参特性 ,电离层易受环境影响 ,处于不断变化 当中,因此 , 其通信质 量 ,不如其 它通 信方式 如卫 星 、微 波 、光纤 好 。短波通 信 系统 的效果 好坏 ,主要取 决 于所使 用 电台性 能 的好 坏 和天线 的带 宽 、增益 、驻 波 比、方 向性 等 因素 。近 年 来短 波 电台随着 新技 术 的提高 ,发展很快 ,实现了数字化 、固态化 、小型化 , 但天线技术 的发展却较为滞后 。 短波 电 台通过车 载移 动 台解 决 了 “ 中通 ” 的问题 ,但 是 ,因 为 国内技 术 方 面的 限制 , 动 尤其是在车载短波天线上的选用上还存在缺陷 , 使得现有的短波通信体制中普遍存在着不能 克服 短 波通信 盲 区 、不 能彻底 解决 “ 中通 ” “ 动 、 山地 通 ” 的问 题 。而 且在 现 有 短波 跳 频 电 台中,普遍存在着进人跳频工作模式后 ,通信距离缩短的问题 ;而且只能实现窄带跳频 ,大 大降低 了跳 频 电台的通 信 和抗 干 扰 能力 。 因此车载通信一直都是短波通 信中的一个难题。受到汽 车体积 的限制 ,没办法架长天 线 ,其辐射能力就比不上固定台。因此必须从合理设计天线形态和合理选择架设位置等方面 来弥补 , 尽可能利用车体的反射效应 , 尽可能增加天线 的 “ 电长度” 。车载天线有多种 ,目 前较 多地 采用环 形天线 、鞭状 天线 来实 现 车载短 波移 动通 信 。 二 、短 波 天 线 辐 射 机 理 无 线 电发射 机输 出的射 频 信 号功 率 ,通过 馈 线 ( 电缆 ) 输 送 到 天线 ,由天线 以 电磁 波 形 式辐 射 出去 。电磁波 到 达 接 收 地 点 后 , 由天 线 接 收 下 来 ( 仅 接 收 很 小 很 小 一 部 分 功 仅 率) ,并通 过馈线 送 到无线 电 接收机 。可见 ,天线 是 发射 和接 收 电磁 波 的一个 重要 的无线 电 设备 ,没 有天线 也就 没有 无线 电通 信 。 天线品种繁多 ,以供不同频率 、不同用途 、不同场合 、不 同要求等不同情况下使用 。各 种 天线 按用途 分类 ,可 分 为通信 天线 、电视 天线 、雷 达 天线 等 ;按工作 频 段分 类 ,可分 为短 波天线 、超短波 天线 、微波 天线 等 ;按 方 向性 分 类 ,可 分 为全 向天线 、定 向天线等 ;按 外形 分类 ,可 分为线 状 天线 、面状 天线 衡量 天线性 能 的因素 . 天线是无线通信系统最基本的组成部分,决定了通信系统 的特性。不同的天线有不同的 辐 射类 型 、极化方 向 、增益 以及 阻抗 等性 能 。 辐 射类 型 :决定 了辐射 能 量 的分配 ,是 天线所 有特 性 中最重 要 的 因素 ,它包括 全 向型和 方 向型 。 极化 方 向 :极化 方 向定 义 了天线 最 大辐 射 方 向 ,是 指 电 场矢 量 在 空 间 位 置 给定 的情 况 下 ,电场矢 量 的矢 端轨 迹 。垂 直或 单 极性 天线 ( 鞭天 线 ) 具有 垂 直 极 化 方 向 ,水 平 天线 具 有水 平极化 方 向 。 20 06年第 2期 通信与广播电视 l 5 增 益 t天线 的增 益是 天线 的基 本属 性 ,可 以衡 量天线 的优劣 。天线 的增 益是相 对无方 向 性 天线 而 言的 ,通常 用 d B表 示 ,天线 的增 益参 数 便 于天 线 之 间进 行 相互 比较 。增 益 是指 定 方向上 的最大辐射强度与天线最大辐射强度的比值 ,通常使 用半波双极天线作为参考天线 , 其它类型天线最大方 向上的辐射强度可以与参考天线进行比较 ,得出天线增益。增益定量地 描述了一个天线把输人功率集 中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图 主瓣越窄 ,副瓣越小 ,增益越高 。 阻抗 和驻 波 比 ( S V WR) :天线 的输 入 阻抗 是 将 天线 看 作 一 个 网络 的输 入 阻抗 。天线 系 统 的输人 阻抗 直接 影 响天线 发射 效 率 。当驻 波 比 V WR为 l l时没 有 反 射 波 ,电压 反 射 比 S : 为l 。当 V WR大于 l时 ,反 射 功 率 也 随 之增 加 。发 射 机 对 天 线 的驻 波 比有 一 个 最 大 允许 S 值 ,超过时 ,发射机将 自 我保护 ,所 以驻波 比是衡量天线 传 输线 . 天线是由传输线演变而来的 ,传输线顾名思义,一般来说是 一种传输信号 的工具或载 体。在传输线理论 中,传输线有两种形式 的工作状态 ,传输线如其终端与负载 电阻完全匹 配 ,传输能量全部被负载吸收,没有能量反射 ,此时传输线上只有人射波 ,没有反射波 ,传 输线处于行波状态。这是传输线作 为传输工具所极力追求 的状态 。这时传输线上电压、电 流、特性阻抗处处相等且等于其输人阻抗 ,即传输线的特性阻抗等于其输人 、输出阻抗 ,此 时传输线 的传输效率达到最高值 。 如传输线终端阻抗不匹配 ,部分能量反射回来 ,形成了反射波 ,由于人射波与反射波的 相互叠加、相互作用 ,在某处同相相加形成 了驻波 电压的波峰 ( 最大值 ) ,两者在某处反相 相减形成了驻波电压的波节 ( 最小值) 。此时传输线上 的 u 不再处处相等 ,因而特性阻 ,I 抗也不再处处相等 , 也不等于其输人阻抗 ,此时传输线 驻 波 天线 . 传输线 的特点就是天线的特点 ,驻波天线输人阻抗的带宽是窄带的 ,而且方向图是单或 双波 瓣 的 。驻 波天线 的特点 :输 人 阻抗是 工作 频率 的 函数 。 4 行 波天线 . 对 行波 天线 而言 ,由天线理 论 可知 ,输 人 阻抗 不 仅是 宽 带 的 ,而且 方 向 图是 多 波瓣 的 ; 行波的特点 :输人阻抗与工作频率无关 ,宽带的,终端的负载吸收能量 ,效率不高。 三 、常用短波车载天线 特性分析 为解决短波 “ 动中通” 问题 , 目 在短波通信车采用过 多种天线 ,如环形 天线 、鞭状 前 天线等 ,这几种天线各有特点 ,其使用在一定程度上实现车载短波移动通信 ,但 由于天线的 使 用始 终存 在一 定 的问题 ,短波 车 载 天线 的选用 一直 困扰 车载 短波 移动 通 信 的技 术人 员 。 1 环形天 线 的特点 . 早期使用的车载环形天线是一种传统圆环天线的改进型 ,可工作在开环或闭环状态 ,具 有 以下 特点 : ( ) 天 线辐 射效 率较低 ( 2 % ) 1 8— 0 ; ( )天线体积庞大,不利于通信车的小型化 ; 2 ( ) 天线 的阻抗 特性 变化 剧 烈 ,天调 匹配较 为 困难 ,造成 实际 通信效 果 不太理 想 ; 3 1 6 通信 与广 播电视 20 06年第 2期 ( )仍然存在通信盲区 ( 0 10公里) 4 6 —5 。 2 单 鞭天 线的 特点 . 鞭状天线是 目前车载短波天线中使用较为广泛的一种 ,单鞭天线为其 中的一种 ,单鞭天 线 具 有 以下 特点 : ( )天线高度较高 (m以上 ) 1 3 ; ( )天线 ; ( ) 工作频 带 内驻 波 系数较 大 ( 型约 为 2 ; 3 典 ) ( )近距离通信存在 “ 4 盲区”( 约为 4 10 0~ 2 公里) 3 弯 曲鞭天线 的 特点 . 由于单鞭天线的效率较低 ,技术人员在单鞭天线的基础上进行 了改进 ,成为一种弯曲方 向可调的天线 . 该种天线 目前在 国外军方得到广泛的使用 ,该种天线是传统鞭天线的改进 型 ,将辐射体螺旋 ,增加了辐射体 的有效长度;朝后弯 曲后 ,可利用车顶和地面作为反射镜 面,改善了天线的方向图,增加 了高仰角辐射分量 ,基本可 以解决 “ 通信盲区” ;另外远距 离通信时多用直立形态,这时可 以利用地面 以下 部分 的 “ 镜像天线” 效应 ,使天线鞭的电 长度 比实际架高增加将近一倍 ,改善了远距离通信的效果 ,但仍然存在一定的问题 。 ( )该天线虽然人 为地改变 了天线的方向图指 向,但是仍 然存在 一定 的 “ 1 通信盲 区” ( 0~10公里 ) 5 5 ; ( )该天线 H 以下 的频率 ,方向图基本保持不变,2 M z 5 H 以上频率方向图就会 分 裂 ,这样 导致天线 MH 以上 急剧 下降 ; 5 z ( ) 该天 线 电流分布 为驻 波分 布 ,只 能窄 带工作 ; 3 ( )天 线长 度太长 时 .移动及 使 用有 一定 的限制 。 4 四、一 种短波车载 N I V S天线 现今世界上可实现无盲区通信 的的车载天线 比较少,常见的有科麦 克的 M - L 0型 、柯 9 顿的 93 50型 ,此两种天线相比,前者采用的是能效最高的半环天线,后者采用 的是高仰角 鞭状天线 , 这两种天线基本可实现无盲区通信 ,但在工作频率范围及通信效果上还不是非常 理想。 前几年,法 国T A E 公司推出其 N I 天线公里的无盲区通信。 H LS VS ~0 N S ( er eta Ic eckw v )意 为 近乎 垂 直入 射 的天 波 ,这 种 短波 天 线 的 幅 VI N a rclni neS yae V i d 射能量集中在高仰角区域 ,从而缩短天波落地的距离 ,使得在近距离全方 位通信都没有盲 区。这 种 幅射特性 是鞭状 天 线或 普 通 环 状 天 线 无 法 达 到 的 .因 为这 些 天 线 都 是 中低 仰 角 幅 射 ,在 高仰 角 区域几乎 没 有幅 射 。 本 文介 绍 的法 国 N I 线是 一 种 行 波天 线 .各 方 向辐 射 能 量 均匀 的全 向天线 VS天 所示 。从 图中可以看 出,在传统短波通信盲区已被天线高仰角波瓣辐射的天波所覆盖,实现 了短 波盲 区范 围 内的通信 。 由于此 种 N I VS天线是 一 种各方 向辐射 能量 均 匀 的全 向天 线可 以看 出 ,天 线 辐 射 出的 电磁波 在可被 电离层 反 射 的覆 盖区域 内,通过 山体 反射后 .可 以覆 盖 山区 内的各个 角 落 ,因此能进行较为可靠的山区通信。 20 年第 2 06 期 通 信与广 播电视 l 7 电离层 图 1 车载 N I 线辐射 示 意 图 V S天 电离层 图 2 车载 N I V S天线遇 到 障碍物 时辐 射 示意 图 此种 N I 天线的辐射角包括各个方 向,因此该天线通信中 ,不存在 “ VS 死角” ,各个方 位均 能进行 可靠 的通 信 。 由于此种 行波 天线 采用 末端 接地 ,其 终端 为 与载体 匹配 的负 载 ,使 该天线形成一个封闭的天线系统 ,整个天线系统与外部环境分布参数所形成的阻抗 ,与天线 系统的 自 身阻抗相比非常小 ,可忽略不计 。在行车过程中,环境对天线的影响非常小 ,天线 与设 备之 问容 易实现 良好 的匹 配 。 虽 然 由于行 波天线 的效率 不 高 ,此种 天线 的远 距离通 信效 果不 好 ,但 由于该 天线可 以很 ( 下转 第 2 2页) 2 2 通信与广播电视 20 0 6年第 2期 大 优点 : ( )系统采用板级集成替代设备级集成 ; 1 ( )无 线 电通道 实现 多波 段 、多模 式化 ; 2 ( )系统功能不再依赖功能设备的硬件交换而依靠不同功能软件的下载 ; 3 ( )通 信业 务全 面数 字化 、综合 化 。 4 参 考 文 献 1 杨小 牛 楼 才 义 徐 建 良.软 件 无 线 电原 理 与 应 用 [ .北 京 :电子 工 业 出版 . M] 社 .2 0 01 2 赖玉强 王 甲琛.软件无线 电 的体 系结构 及其关 键技 术 [ ] . J .武警工 程学 院学报. 2 0 . ( ) 7~ 0 0 2 8 :6 7 3 胡家军.舰载无线通信连接控制 系统 的设计与实现 [ ] 02 3 :l l . J.20 .( ) 5~ 8 4 莫金旺.软件无线电的体系结构 [ ] . J .广西通信技术 ,19 .( ) ~ 98 3 :l 3 5 黄智伟.软件无线电的关键技术 [ ] . J.中国数据通信 ,20 .( ) 7 7 02 2 :6 ~ 2 6 吴学智 . 7 路国庆 . 王金洪.海军舰船通信系统改造的思考 [ ] J .中国造船.20 .( ) 3 3 0 1 6 : 5~ 6 苏彦兵.软件无线电技术 [ ] J .电力系统通信.20 .( ) 0~ 4 0 2 2 :3 3 【 ll l1 f I 【I fI lI …1 ll 1 I◆ I. l◆ l◆ I◆ l◆ ◆ l l l I I I ◆ I◆ ◆ l l l ◆ l 1 11 f I ll l 1 【I l I lI i 1.I l I l I lI f ◆ l 1 11 I I◆ I I ¨ l. I. I◆ I◆ 1. I◆ I◆ I◆ I4 1I I◆ I◆ I◆ I I. l. ◆ l1 f I lI 'l ' l l 1 1I l 1 11 川f lI I l l I l l l l l I l I ◆ 1 I ¨ l I I. l◆ l' ll ll I. ¨◆ 1. I. I l Ie l' l◆ l e l l ◆ I◆ 1 l ( 上接 第 l 7页) 好地 解决 短 波 通 信 “ 中通 ” 动 、无 盲 区的 问 题 ,而 且 体 积 小 ,装 车 以后 使 用 灵 活 ,不 易 折 断 ,在 小型化 短 波通信 车上 的使 用有 很大 的前 景 。 五 、结 束 语 在 短波通 信 中 .选 用一 个性 能 良好 的天线 对 于改善 通信 效果 极 为重要 。但 在实 际通 信应 用中,一般的通信系统尤其是车载短波通信系统 中均配有多种天线 ,有鞭状 天线 、斜拉 天 线 、双 极 天线等 等 ,用户 根据使 用 的 电台 的情况 、通 信距 离 、时 间 、地 点 、通 信 频率 等因 素 进 行调 整 ,实 现全 天候 、全方 位 、各种 距离 、无 盲 区 的通 信 。 参 考 文 献 王朴 中. 天线 原理 .北京 :清华大 学 出版社 . 19 .6 93

http://morebigger.com/bobanjianmangqu/119.html
锟斤拷锟斤拷锟斤拷QQ微锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷微锟斤拷
关于我们|联系我们|版权声明|网站地图|
Copyright © 2002-2019 现金彩票 版权所有