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廣州億唐通承接專網通信三線式與籠形天線的區別

三線式基-站天線,本文詳細介紹一下三線天線的有關情況。   其實近年來,軍隊和地方的很多大用戶和很多無線設備銷售商對三線天線已有較多了解,并已廣泛使用。三線天線的更新換代目標是過去非常流行的籠形天線和普通雙極寬帶天線。

  籠形天線是一種性能很好的定向寬帶天線,通信距離較遠,但比較笨重,架設不便,抗風能力差,使用頻段相對較窄,價格較貴。普通雙極寬帶天線由于價格很便宜,架設簡便,被很多基層用戶采用,但是能效低,頻段內駐波比普遍較高,有效頻段較窄,架設狀態不穩(隨風擺動),通信實效難于保證。此外這兩種天線還有一個共同的技術限制,就是只能進行定向通信,全向通信和近距離盲區通信都無法保證。

  三線天線保留了這兩種天線各自的長處:在能效上它近似于籠形天線;在體積、重量和架設簡便性上它和普通雙極寬帶天線差不多。更重要的是它全面彌補了這兩種天線的不足:

①架設狀態平穩,能夠始終保持水平狀態,不會隨風搖擺,加之重量較輕,抗風能力獲得極大提高,通信穩定性也更好;

②在短波全頻段內都可以工作;

③不僅支持定向通信,也支持全向無盲區通信;

三線天線造價比普通雙極寬帶天線要高一些,但明顯低于籠形天線。綜上所述,三線天線的性能價格比遠高于籠形天線和普通雙極寬帶天線。這正是三線天線獲得大面積推廣的主要原因。就目前掌握的情況來看,還沒有哪一種站天線具有三線天線這樣的綜合優勢。

  下面以三線天線為例說明三線天線的性能和使用要點。

  一、三線天線的兩種架設方式及其輻射特性

  三線天線可以選擇平拉架設和倒V架設兩種方式。我們以接近業余頻率的4MHz、8MHz、14MHz、22MHz四個典型頻點,和20、40、60、80度(從左至右)四個典型仰角的水平剖面方向圖,介紹三線天線的輻射特性和架設要點。圖中頁面水平方向為天線振子的架設方向。

  倒V架設方式

  倒V架設是在天線中央直立架桿,兩側斜向拉直(距離地面或樓面1~1.5米)。中央架桿的高度與天線長度有關,如果用30米振子,中央架桿12米,如果用25米振子,中央架桿10米。

  30米振子12米中央架高時,各頻點的俯視方向圖如下:

  可以看出,在短波頻段下半區,三線倒V架設的輻射在各個仰角方向都是全向的,說明這種架設方式支持0~1500公里全向通信。在短波頻段上半區,80度高仰角仍為全向,60~40度中仰角的方向圖開始出現波瓣,在天線寬邊明顯呈定向特征,而20度以下仰角則呈現對稱多方向波瓣。

  從以上方向圖,可將三線倒V架設的用法可以歸結為幾點:①主要用于半徑1500公里以內的全向通信;②兼顧遠距離定向通信,但需提高頻率;③無論用何頻率都沒有近距離盲區;④如果在短波頻段的下半區工作,架設天線不必考慮振子的方向(方向任意)。

  平拉架設方式

  平拉架設是在天線兩端豎立架桿,橫向拉直。架桿的高度與頻率(波長)有關,較好高度為1/4波長。考慮到使用頻點跨度較大,通常以中間頻率確定波長,據此,天線架桿高度一般選擇10~12米。

  在整個短波頻段,高仰角方向都是全向的;在短波頻段的下半區,隨著仰角提高,方向性漸強;在短波頻段的上半區,特別是在20MHz以上頻段,波瓣的指向出現有趣的變化,60度仰角的主要輻射方向變為天線振子的順向,在40度以下仰角,波瓣指向天線振子的四個側角。

  可將三線平拉架設的用法歸結為幾點:①主要用于遠距離定向通信;②兼顧近距離全向通信(使用8MHz以下頻率時);③無論用何頻率都沒有近距離盲區;④在一般情況下,天線振子的寬邊應朝向主要通信方向。但在某些頻率某些距離上,應專門設計振子的朝向。

  綜合比較倒V和平拉兩種架設方式,倒V架設簡便而且方向圖簡單,更適合大多數的基層單位和大多數業余愛好者,平拉則更適合必須延長通信距離的定向通信。

  二、選購三線天線應注意的問題

  1.駐波比

  駐波比是衡量天線和電臺匹配質量的直觀指標,匹配質量決定了電臺發射的功率有多少被有效傳播到空間。駐波比大則實際輻射的功率小,駐波比過大還可能危及電臺的安全。通常認為駐波比1.5:1以下很好,2.0以下較好,2.5以下勉強可用,2.5以上很差。如果一副天線在2~30MHz全頻段所有頻點的駐波比都低,說明這副天線質量很好,如果不能做到全頻段駐波比都低,至少在用戶常用的頻段上駐波比要好。例如業余通信應保證在3~4MHz、7~7.5MHz、20~22MHz駐波比低。(AB230天線在平拉狀態的全頻段駐波比均小于2.1:1,倒V狀態均小于2.2:1,其中大多數頻點的駐波比在1.1:1~1.8:1之間。)。

  2.振子長度

  AB230三線天線的振子長度有25米、30米、50米三種。30米振子常用,其平拉增益系數可達2~7dBi(根據不同頻率),能夠支持全頻段晝夜通信。25米振子是專為安裝場地狹小而準備的,業余愛好者和某些單位用戶,樓面場地常常受限,則可以選擇25米振子。25米三線天線在2~30MHz都可以工作,但在4MHz以上能效更高。50米振子因占用場地較大,不常使用。

  3.振子材質

  優質三線天線的振子材質應采用316號不銹鋼多股絞線,特別是用于海岸海島的三線天線更是必須采用316號不銹鋼絞線。304號或更低標號的不銹鋼絞線不僅容易生銹,導電性能也差,會降低通信質量。振子的截面積與天線的承載功率有關,功率越大要求振子越粗,否則也會增加射頻損耗。

  4.絕緣器材

  振子上串接的絕緣子要求使用高頻抗電性能好的瓷材料或其他材料制作。有些廉價天線采用普通的電力絕緣子,會加大高頻損耗。

  5.抗拉強度

  整副振子薄弱之處是各連接部位,如果連接不可靠,振子在強風中容易出現松斷,導致天線損壞。AB230三線天線采用了獨創的接頭工藝,在5噸以上拉力試驗中,不銹鋼絞線被拉斷時接頭仍不松脫,這對東南沿海強臺風地區和內陸某些強風地區是非常關鍵的。

  6.功率容限

  通常天線的功率容限應大于電臺的射頻輸出功率。若天線功率容限不足,在長時間高功率發射后,匹配器內的磁性材料會發熱,造成匹配特性惡化,嚴重影響通信。對于125W進口電臺,三線天線的功率應達到180W,對于125W國產軍電臺和150W進口電臺,三線天線的功率應達到250W以上。AB230天線的低功率品種為300W,就是根據以上要求設計的。查驗三線天線的功率容限不僅要看產品標注,還可以直觀判斷,如果匹配器和匹配電阻的體積很小,功率必然不會大。

  7.匹配負載

  優質三線天線的匹配負載(匹配電阻)要求使用金屬膜無感電阻,有些廉價天線使用普通有感電阻或水泥電阻串并連方式,由于負載有電感并隨頻率變化,肯定造成天線在全頻段的匹配線性度很差(有的頻點好有的頻點差)。

  三、三線天線的其他架設要點

  1.架桿的避雷措施

  由于三線天線多架在屋頂,成為制高點,為防止天電雷擊造成設備損壞和人員傷亡,必須在天線架桿頂部設立避雷針,避雷針應高過天線振子一米以上并單獨接地。

  2.同軸防雷

  同軸防雷與避雷針防天雷是不同的兩件事。同軸防雷是用于防止在天線振子上聚集的電荷瞬間爆發釋放,導致瞬間產生高頻高壓和大電流,也稱為電涌。電涌可能導致電臺莫明其妙的損壞。同軸防雷的方法是在電臺與射頻電纜之間串接同軸防雷器,防雷器需要單獨導通接地。

  3.射頻電纜的選擇和布設

  有經驗的無線電人士都非常重視射頻電纜的損耗。如果射頻電纜線徑過細以及質量較差,射頻損耗會造成電臺功率送達天線不足一半。因此AB230三線天線標配為30米SYC-50-5低損耗特制電纜。如果天線功率加大或電纜延長,應使用更粗的低損耗電纜。

  在倒V架設時,電纜可以很方便的順著架桿固定并拉到室內。在平拉架設時,如果有條件在匹配器的下方豎立一根絕緣支撐桿(高5~8米),電纜利用支撐桿拉到地面有利于在強風時減少天線擺動。

  4.三線天線可不可以斜拉

  有時受到場地限制,天線振子無法拉平。應該說略有傾斜對輻射方向圖影響不太大,但過度傾斜就會使輻射圖發生大的變化,相應的天線工作特性也會發生變化,因此如果必須傾斜架設,要通過試驗確定通信效果。

  5.直流電50Ω輸出端注意事項

  有些電臺內部裝有天調,連接三線天線時應避開天調,直連50Ω輸出端。有些國產電臺的50Ω輸出端帶有直流電(用于為自動天調供電),對這種電臺應先做隔直流處理或切斷內部直流再連接三線天線。

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