超短波天線

工作於超短波波段的發射和接收天線稱為超短波天線。超短波主要靠空間波傳播。這種天線的形式很多，其中套用最多的分為全向和定向兩種形式以及垂直和水平兩種極化方式的天線。全向垂直極化的有鞭狀、J式、傘狀、單錐/雙錐狀、四振子組合天線等；定向天線分為垂直和水平兩種極化的常用天線有：八木天線、十字八木天線、對數周期天線、對數周期組合天線、“蝙蝠翼”電視發射天線等。

基本介紹

• 中文名：超短波天線
• 外文名：Ultra-shortwave antenna
• 定義：工作於超短波波段的天線
• 傳播：超短波主要靠空間波傳播
• 形式：全向和定向兩種
• 極化方式：垂直和水平兩種極化方式

引向天線

在超短波通信中，要求天線在工作的波段內必須滿足以下要求：1.天線應和饋電設備及接收設備匹配；2.高頻電流能量與電磁波能量的轉換效率要高；3.具有一定的增益和方向性。工作頻率越高，對天線的要求越嚴格。通常超短波通信使用的引向天線；就是按照上面的要求設計和製作的。有的引向天線，是由方向性強、增益高的天線和實現天線與饋線相匹配的阻杭匹配器以及饋線組成天饋線系統，共同完成電磁波的收集和傳送。一付帶有阻抗匹配器的引向天線，在使用中常常會受到自然氣侯的作用，特別是阻抗匹配器的腔體很容易進水或受潮，以致引發通信故璋。

超短波是頻率在30兆赫以上的無線電波。為了避免受到電離層和地形地貌的影響，在傳送時一般較普遍地採用直接波（或稱空間波）的方式傳播。超短波的電磁波類似光束，具有很強的方向性，因此在超短波通信中，使用的天線也應該具有很強的方向性。自從日本人宇田及八木發明引向天線後，宇田一八木天線得到了廣泛的套用，這種天線在信號的傳輸上具有面天線的效果，而在價格和安裝使用上大大優於面天線，因此在我國電視領域和專業通信網中使用較多。其結構是在通信方向上有源振子前面加引向器，將電磁波引導到有源振子；在有源振子後面加裝反向器，將電磁波反射到有源振子。這樣就能聚集更多的電磁波能量到有源振子上，饋送給接收機。

選擇或設計製造通信天線的基本原則

1.足夠高的增益：天線增益高低反應了天線接收或發射強的大小。接收時，增益影響接收電平，增益低，信噪比下降，通信距離變短。發射時，相當於提高了輻射功率。工作頻率在1000MH：以內的線天線，增益小於3db的為低增益天線。5~10db為中等增益天線，天線單元一般為3~7單元。10~15db為高增益天線，天線單元一般在10~12單元或為天線陣。

2.良好的匹配：為了從天線上得到最大的功率，要使天線輸入阻抗與饋線特性阻抗相匹配。天饋線匹配不好時，將使得天線性能—增益下降。

3.較好的方向性：當接收點存在較大的千擾源和反射波時，應當選用有較強方向性的天線。方向性越強主瓣越窄，輻射能量愈集中。在定向天線方向圖中除了一個主瓣外，還有若干個輻射較低的旁瓣。一般要求旁瓣電平低於15db。主瓣窄，表明方向性係數越大。半波振子天線的方向性係數為1.64。實際天線方向性係數由幾到幾千。現代大型天線方向性係數可達幾萬。

4.良好的機械特性：眾所周知，民用通信天線都是工作在條件較差的室外。為了適應多變的氣候和抗腐蝕性要求、確保天線電氣性能，在天線設計製作時，選材要考慮耐久性。振子管子、支桿及螺栓等均採用耐腐蝕性好的鋁管或黃銅管、甚至不鏽鋼。振子末端不進水，尤其饋源部份要有全密封的防水型措施。整個天線頭（輻射體）的零、部件的表面要噴三防漆。同時對天線的體積、重量、操作等應儘量簡單。並有一定安全措施。

超短波天線及阻抗匹配器

對於通信接收設備，在靈敏度確定之後，天線感應的電動勢越大越好。超短波引向天線的增益，三單元的為6~8dB，四單元的為7~10dB，五單元以上的為12dB、可見當增加天線引向器數目時，天線增益也相應提高。有時為了提高天線增益，可製成十幾單元的天線。但天線無源振子的數目不能無限制地增加，當無源振子增加時，有源振子的輸人阻抗下降，為了製作增益高而又匹配的天線，一般在天饋線之間加入阻抗匹配器。由於製作時有的防水防潮工藝質量不高，以至於匹配器腔體進水或受潮，而由此產生的故障又很容易被忽視。從上面分析的過程中可以看出，當匹配器受潮時，兩根有源振子間跨接了一個漏電電阻，如圖所示，使有源振子的分布電容、分布電感發生變化，振子本身的固有頻率與激勵天線的高頻信號頻率發生偏差，也改變了有源振子原來的電抗特性。漏電電阻並接在饋線連線埠上，會大量吸收能量，使饋送到接收機的高頻電流很小。當匹配器腔體積水時，由於水的作用，饋線連線埠完全短路，原來確立有源振子的條件受到徹底破壞，有源振子不再感應高頻電流饋送給接收杭，它相反地起反射振子的引向作用，使信號往後傳送。

漏電電阻對有源振子的影響

常見故障及維護

主要維護內容

（1）每年冬夏到來之前，應調整饋線和天線下引線的鬆緊度以避免季節變化對饋線造成的不利影響。在溫差變化太大地區，比如，我國東北、西北等地，根據氣溫變化及時調整天線和饋線的垂度和張力，使天線和饋線始終保持技術指標要求的範圍之內。

（2）每五年一次調整天線幕的垂度和天線振子張力，同時調整塔身的垂直彎曲度和拉線的拉力。

（3）每年六月給拉線饋線花蘭螺絲塗抹黃油，以保證調整時靈活。

（4）每年十月給饋線基坑，拉線址錨培土，並夯實。一般應高出自然地面20cm。

（5）每月一次檢查場地開關的傳動部分和接頭。並清潔絕緣子及接點。饋線下面農作物離饋線距離應大於1m，饋線兩旁的樹枝離開饋線要在5m以上，不符合要求的應與有關單位聯繫及時去除。

常見故障和處理

（1）天線幕打火：可能是天線振子或下引線太松，在大風搖曳下造成斷線虛接，故障多出在饋電點部位。

（2）下引線打火：下引線上出現局部高電位造成，可在打火部位綁一段同等直徑的銅線以降低電位；要檢查饋電線路，找出造成高電位的原因。

（3）反射網打火：原因多是頻率不太合適引起。一般來講短波天線頻帶較寬，而反射網是按某一固定頻率設計的，當使用頻率與設計頻率相差較大時易使反射網打火甚至斷線。以上故障可在兩塔上串繩，若打火斷線嚴重可建議改換頻率。

（4）天線幕振子上啞鈴絕緣斷裂：應檢查天線幕，清潔絕緣子或調整尾巴線張力。

（5）饋線桿傾斜：雨後饋線基坑塌陷或大風過後及外力碰撞拉線造成，應及時扶正饋桿，填實基坑並加裝拉線，加強巡視桿路。

（6）阻抗失配：饋線太松或改變了幾何形狀所造成，應及時調整饋線垂度，使3000平行輸出的兩條饋線保持一致。

（7）饋線打火：功率容量不夠、電位梯度超過饋線的臨界電位梯度。在海拔較高的地區，饋線的臨界電位梯度變低。

（8）鐵塔校正垂直彎曲度困難：短波塔主要起支撐作用，一般在塔的一側懸掛天線幕或反射幕等。對鐵塔來說，天線的跨度越大，荷載越重，在大風時，因天線幕的擋風面更增加了對鐵塔的荷載，造成塔身向天線一側傾斜，這樣會造成天線幕加大垂度，使下引線變松。而維護時，往往因力所不及。只能調整下引線來維特播音。故調整短波塔時，應把天線下端的固定點，包括下引線、重垂線、接地線等全部放鬆，再校正鐵塔。一般來說，塔身的頂部應向天線外側傾斜一些，調整結束後，再恢復下引線的固定點。

綜上分析，要從根本解決天饋線存在問題，應從設備的日常維護上入手，定期對天饋線進行檢查、測試，發現問題及時處理。維護人員要加強自身素質培訓，學習掌握天饋線的維護方法，提高維護水平，能夠快速、準確地診斷和排除故障，確保全全傳輸發射。