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广州亿唐通承接专网通信三线式与笼形天线的区别

三线式基-站天线,本文详细介绍一下三线天线的有关情况。   其实近年来,军队和地方的很多大用户和很多无线设备销售商对三线天线已有较多了解,并已广泛使用。三线天线的更新换代目标是过去非常流行的笼形天线和普通双极宽带天线。

  笼形天线是一种性能很好的定向宽带天线,通信距离较远,但比较笨重,架设不便,抗风能力差,使用频段相对较窄,价格较贵。普通双极宽带天线由于价格很便宜,架设简便,被很多基层用户采用,但是能效低,频段内驻波比普遍较高,有效频段较窄,架设状态不稳(随风摆动),通信实效难于保证。此外这两种天线还有一个共同的技术限制,就是只能进行定向通信,全向通信和近距离盲区通信都无法保证。

  三线天线保留了这两种天线各自的长处:在能效上它近似于笼形天线;在体积、重量和架设简便性上它和普通双极宽带天线差不多。更重要的是它全面弥补了这两种天线的不足:

①架设状态平稳,能够始终保持水平状态,不会随风摇摆,加之重量较轻,抗风能力获得极大提高,通信稳定性也更好;

②在短波全频段内都可以工作;

③不仅支持定向通信,也支持全向无盲区通信;

三线天线造价比普通双极宽带天线要高一些,但明显低于笼形天线。综上所述,三线天线的性能价格比远高于笼形天线和普通双极宽带天线。这正是三线天线获得大面积推广的主要原因。就目前掌握的情况来看,还没有哪一种站天线具有三线天线这样的综合优势。

  下面以三线天线为例说明三线天线的性能和使用要点。

  一、三线天线的两种架设方式及其辐射特性

  三线天线可以选择平拉架设和倒V架设两种方式。我们以接近业余频率的4MHz、8MHz、14MHz、22MHz四个典型频点,和20、40、60、80度(从左至右)四个典型仰角的水平剖面方向图,介绍三线天线的辐射特性和架设要点。图中页面水平方向为天线振子的架设方向。

  倒V架设方式

  倒V架设是在天线中央直立架杆,两侧斜向拉直(距离地面或楼面1~1.5米)。中央架杆的高度与天线长度有关,如果用30米振子,中央架杆12米,如果用25米振子,中央架杆10米。

  30米振子12米中央架高时,各频点的俯视方向图如下:

  可以看出,在短波频段下半区,三线倒V架设的辐射在各个仰角方向都是全向的,说明这种架设方式支持0~1500公里全向通信。在短波频段上半区,80度高仰角仍为全向,60~40度中仰角的方向图开始出现波瓣,在天线宽边明显呈定向特征,而20度以下仰角则呈现对称多方向波瓣。

  从以上方向图,可将三线倒V架设的用法可以归结为几点:①主要用于半径1500公里以内的全向通信;②兼顾远距离定向通信,但需提高频率;③无论用何频率都没有近距离盲区;④如果在短波频段的下半区工作,架设天线不必考虑振子的方向(方向任意)。

  平拉架设方式

  平拉架设是在天线两端竖立架杆,横向拉直。架杆的高度与频率(波长)有关,较好高度为1/4波长。考虑到使用频点跨度较大,通常以中间频率确定波长,据此,天线架杆高度一般选择10~12米。

  在整个短波频段,高仰角方向都是全向的;在短波频段的下半区,随着仰角提高,方向性渐强;在短波频段的上半区,特别是在20MHz以上频段,波瓣的指向出现有趣的变化,60度仰角的主要辐射方向变为天线振子的顺向,在40度以下仰角,波瓣指向天线振子的四个侧角。

  可将三线平拉架设的用法归结为几点:①主要用于远距离定向通信;②兼顾近距离全向通信(使用8MHz以下频率时);③无论用何频率都没有近距离盲区;④在一般情况下,天线振子的宽边应朝向主要通信方向。但在某些频率某些距离上,应专门设计振子的朝向。

  综合比较倒V和平拉两种架设方式,倒V架设简便而且方向图简单,更适合大多数的基层单位和大多数业余爱好者,平拉则更适合必须延长通信距离的定向通信。

  二、选购三线天线应注意的问题

  1.驻波比

  驻波比是衡量天线和电台匹配质量的直观指标,匹配质量决定了电台发射的功率有多少被有效传播到空间。驻波比大则实际辐射的功率小,驻波比过大还可能危及电台的安全。通常认为驻波比1.5:1以下很好,2.0以下较好,2.5以下勉强可用,2.5以上很差。如果一副天线在2~30MHz全频段所有频点的驻波比都低,说明这副天线质量很好,如果不能做到全频段驻波比都低,至少在用户常用的频段上驻波比要好。例如业余通信应保证在3~4MHz、7~7.5MHz、20~22MHz驻波比低。(AB230天线在平拉状态的全频段驻波比均小于2.1:1,倒V状态均小于2.2:1,其中大多数频点的驻波比在1.1:1~1.8:1之间。)。

  2.振子长度

  AB230三线天线的振子长度有25米、30米、50米三种。30米振子常用,其平拉增益系数可达2~7dBi(根据不同频率),能够支持全频段昼夜通信。25米振子是专为安装场地狭小而准备的,业余爱好者和某些单位用户,楼面场地常常受限,则可以选择25米振子。25米三线天线在2~30MHz都可以工作,但在4MHz以上能效更高。50米振子因占用场地较大,不常使用。

  3.振子材质

  优质三线天线的振子材质应采用316号不锈钢多股绞线,特别是用于海岸海岛的三线天线更是必须采用316号不锈钢绞线。304号或更低标号的不锈钢绞线不仅容易生锈,导电性能也差,会降低通信质量。振子的截面积与天线的承载功率有关,功率越大要求振子越粗,否则也会增加射频损耗。

  4.绝缘器材

  振子上串接的绝缘子要求使用高频抗电性能好的瓷材料或其他材料制作。有些廉价天线采用普通的电力绝缘子,会加大高频损耗。

  5.抗拉强度

  整副振子薄弱之处是各连接部位,如果连接不可靠,振子在强风中容易出现松断,导致天线损坏。AB230三线天线采用了独创的接头工艺,在5吨以上拉力试验中,不锈钢绞线被拉断时接头仍不松脱,这对东南沿海强台风地区和内陆某些强风地区是非常关键的。

  6.功率容限

  通常天线的功率容限应大于电台的射频输出功率。若天线功率容限不足,在长时间高功率发射后,匹配器内的磁性材料会发热,造成匹配特性恶化,严重影响通信。对于125W进口电台,三线天线的功率应达到180W,对于125W国产军电台和150W进口电台,三线天线的功率应达到250W以上。AB230天线的低功率品种为300W,就是根据以上要求设计的。查验三线天线的功率容限不仅要看产品标注,还可以直观判断,如果匹配器和匹配电阻的体积很小,功率必然不会大。

  7.匹配负载

  优质三线天线的匹配负载(匹配电阻)要求使用金属膜无感电阻,有些廉价天线使用普通有感电阻或水泥电阻串并连方式,由于负载有电感并随频率变化,肯定造成天线在全频段的匹配线性度很差(有的频点好有的频点差)。

  三、三线天线的其他架设要点

  1.架杆的避雷措施

  由于三线天线多架在屋顶,成为制高点,为防止天电雷击造成设备损坏和人员伤亡,必须在天线架杆顶部设立避雷针,避雷针应高过天线振子一米以上并单独接地。

  2.同轴防雷

  同轴防雷与避雷针防天雷是不同的两件事。同轴防雷是用于防止在天线振子上聚集的电荷瞬间爆发释放,导致瞬间产生高频高压和大电流,也称为电涌。电涌可能导致电台莫明其妙的损坏。同轴防雷的方法是在电台与射频电缆之间串接同轴防雷器,防雷器需要单独导通接地。

  3.射频电缆的选择和布设

  有经验的无线电人士都非常重视射频电缆的损耗。如果射频电缆线径过细以及质量较差,射频损耗会造成电台功率送达天线不足一半。因此AB230三线天线标配为30米SYC-50-5低损耗特制电缆。如果天线功率加大或电缆延长,应使用更粗的低损耗电缆。

  在倒V架设时,电缆可以很方便的顺着架杆固定并拉到室内。在平拉架设时,如果有条件在匹配器的下方竖立一根绝缘支撑杆(高5~8米),电缆利用支撑杆拉到地面有利于在强风时减少天线摆动。

  4.三线天线可不可以斜拉

  有时受到场地限制,天线振子无法拉平。应该说略有倾斜对辐射方向图影响不太大,但过度倾斜就会使辐射图发生大的变化,相应的天线工作特性也会发生变化,因此如果必须倾斜架设,要通过试验确定通信效果。

  5.直流电50Ω输出端注意事项

  有些电台内部装有天调,连接三线天线时应避开天调,直连50Ω输出端。有些国产电台的50Ω输出端带有直流电(用于为自动天调供电),对这种电台应先做隔直流处理或切断内部直流再连接三线天线。

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