短波天线应用知识与经验
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发表日期：2009年4月13日 出处：雅安市无线电管理处 【编辑录入：akwxd】
在实际工作交流中，我们发现不少用户对短波盲区的形成原理、解决途径以及怎样选用设备还不很清楚，有时产品选用不当，及至购买后才发现在盲区内通信效果不好。本文主要谈一些这方面的问题。
一、从盲区的形成原理，明确消除盲区的途径
盲区的形成原理并不深奥。我们知道短波是通过地波和天波两个途径传播的。内陆地区地面电导率低，对电波吸收很强，所以在我国北方，地波传播不到20公里就衰耗殆尽了（南方水网地区略远一些）。而天波传播，因为天线有辐射角（主波瓣中轴线对地面的夹角），因此经电离层反射回到地面时必然拉开一段距离。对于车载鞭天线和多数其他车载天线，从发射点到天波最近落地点的距离约为80～120公里。在20～120公里这个区间内，地波和天波都覆盖不到，就形成了盲区。由此可以看出解决盲区只能通过两个途径：
1、尽量加强地波场强，延长地波传播距离；
2、抬高天线辐射仰角，缩短天波落地距离。
二、 加强地波场强的方法
加强地波场强首先靠提高天线的辐射效率，其次靠加大电台的功率。
我们主要讨论车载通信最常用的鞭状天线。要想提高鞭天线的辐射效率，一是改善天线性能，二是正确选择安装位置。
同为鞭天线，因调谐方式不同辐射效率相差较大：①目前国内外使用最广的感容匹配式自动天调，安装在鞭的底部，调速快，能记忆多个频点，缺点是效率偏低。②底部调感式天线，由于抵消了天线鞭的部分容抗，电流分布有所改善，等效于增加了“电长度”，辐射效率略高于底部感容匹配式自动调谐天线，其缺点是调速较低，不能记忆。（典型产品：柯顿9350）。③所有鞭天线中辐射效率最高的是中部调感式鞭天线（典型产品：月光at230）。中部调感加强了天线下半部的高频电流，等效“电长度”比底部调感式更长，地波明显延长，其缺点也是调速较低，不能记忆。
另外，很多用户常犯的一个错误，就是以美观为原则选择安装鞭天线的位置，而不是根据通信原理正确选择位置，这就可能改变了天线的辐射特性，辐射效率大打折扣。正确的方法是将天线垂直安装在车辆前后四个角的位置，底部距地面0.5～1.2米为宜。这样安装是为了利用地面的“镜像效应”，并最大效率地利用车体反射增加高仰角分量。
增加车载电台的发射功率也是加强地波场强的有效方法。现在常见的峰值125w电台，平均功率只有80w左右。如果换用平均功率150w的电台（如美国sgc的sg2000pt），发射功率增加近一倍，地波传播距离将明显延长。
三、根本的解决办法—采用高仰角天线
业内专家都承认高仰角天线是消除盲区的最好方法，问题在于什么天线是高仰角天线。
有些鞭天线产品被宣传成高仰角天线，这是对用户的误导。无论何家生产任何一种鞭天线，尺寸和调谐方式有何不同，都不产生高仰角辐射，只能产生中低仰角辐射。鞭天线安装位置得体时，能够借助车体反射产生少量高仰角分量，但强度极为有限。
目前世界上高仰角车载天线很少。在高仰角天线中，能效最高的是半环天线（典型产品：科麦克ml-90），之所以称为半环天线，是因其物理形态不是一个完整的环，如果按照原理特性也可以叫电磁环天线。这种天线的特殊结构使其形成“喷泉状”对天辐射，辐射区集中在90°～40°高仰角至中仰角方向，因此经电离层反射回到地面后完全覆盖了半径500公里之内的区域，盲区当然就不存在了。
在选择半环天线时，要特别注意其调谐方式，是检测最大高频电流还是检测最小电压驻波比（vswr）。驻波比最小不等于高频电流最大，因此通过检测最小驻波比来完成调谐并不能使天线环上产生最强的电磁辐射。只有像科麦克ml-90这种通过检测最大高频电流来完成调谐的半环天线，才能达到能效最大化。这二种调谐方式的实通效果相去甚远。
从我们使用ml-90半环天线（配接50w或125w电台）与鞭天线和其它车载天线进行的多次不同时间地点的实通对比来看：在0～250公里路段，ml-90的信号好于任何天线；特别是在100公里盲区内，在鞭天线完全不通时，ml-90的信号保持在2～3级；在100至250公里可以达到4～5级；在250～500公里路段，ml-90半环天线与鞭天线通信效果相同；500公里以上路段鞭天线效果好一些。
使用ml-90半环天线还有四个独特的优点：一是不需要电台功率大，50w和150w通信效果差不多。二是由于天线与车体绝缘，隔绝了车体的点火和摩擦等噪声源，通信背景更干净。三是天线表面积大，接收效果更好。最重要的是第四点，半环天线的实时可通频段达到3～4mhz，而且因为辐射角高，受电离层高度变化的影响不大，日频和夜频差不多，选择频点很容易。根据经验，ml-90半环天线昼夜可用频率都在6～10mhz范围内，在这一可通频段内，各个频点略有差别，但都可通。而鞭天线和其它车载天线的实时可通频段只有0.5～1mhz，且可通频段在一天中每个时段都在变化，选择通信频点比较困难。尤其是早晨和黄昏，因电离层高度不稳，寻找频点更为困难。ml-90半环天线可通频段宽且稳定的特点还附带了另一个好处：不需要使用ale自适应选频系统，不仅避免了ale的选频耗时，加快了建链速度，并且节省了购买ale系统的昂贵费用。
ml半环无盲区短波车载天线
工作频段 3.6～13mhz,承载功率 ml-91 125w、ml-90 50w，通频带 3.6mhz时40khz、13mhz时280khz，宽度1250mm，高 度环立起高850mm、环放平高240mm，长度短型：1500mm、标准型：1800mm，结构材料高强度铝合金，重量 27公斤。不存在近距离盲区。
短波车载通信常用的鞭天线和其它天线，普遍存在近距离盲区，盲区内通信很差，甚至完全不通。我国北方地区盲区在15～100公里左右，南方水网地区约30～100公里。
常用短波车载天线之所以有盲区，是因为辐射集中在中低仰角，天波最近落地点在100公里之外，而地波在十几公里已经衰减殆尽。
ml天线依靠半环结构和特殊调谐装置，产生强力的高仰角至中仰角辐射，天波垂直落地或近距离落地，与地波完全衔接，盲区自然就不存在了。
实际通信效果：在100公里内，当鞭状天线无信号时，ml天线信号2～3级；100～250公里ml天线信号3～5级；250～1000公里ml天线与鞭状天线相同；1000公里以上鞭状天线好。如果需要0～1500公里运动中不间断通信。
