nvis天线 - 完全消除盲区的短波应急天线系统
前言:
使用常见的短波车载天线,地波最远可达20~30公里,而天波从电离层反射落地的最短距离约为100公里。20公里至100公里之间地波和天波都达不到,形成通信的“盲区”----通常称之为越距,冬、春季这种现象非常严重。消除盲区的方法是通过抬高地面对电离层的入射仰角来缩短天波反射的落地距离。入射仰角越高落地距离越短,如果入射仰角是垂直的(90°),天波落地的距离可以为0,就不存在盲区。
nvis(near victical incidence skywave)意为近乎垂直入射的天波,这种短波天线的幅射能量集中在高仰角区域,从而缩短天波落地(跨越)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。
这种天线通常用于中/近距离通信,短波天线的通信距离为0~1200公里以上,(选择适当频率,实际工作几乎可以做覆盖全国,甚至更远。)频率范围3~30mhz,在高段如20米以上有一定的增益。
near vertical incident scattering antenna近垂直抗越距便携式天线(暂译为此名)
作者:博士 carl o. jelinek n6vng卡尔澳耶利内克 11/17/98
1.为什么要使用一nvis天线?
.能适用于所有业余波段。
.克服1000公里以内越距地区。
.使用有高山阻隔和山高林密区域。
.沟通超出地波覆盖范围近距离台站。
.特别适合field day 作为应急辅助通联。
.适用山顶和户外露营架设简洁的hf天线,使你的信号走出深山峡谷。
2.nvis天线使用注意事项
.根据季节和每天可使用的最高频率范围,选择适当工作频率(muf)。
.该天线不是dx天线。
.为了更好地匹配,天线需要atu天线调谐器辅助工作。
.天线输入功率限制在200瓦。
.不同的馈电模式和频率在一定频率范围以下增益有限。
3.天线制作数据
图一:为天线的基本结构;立杆为pvc管材,高度15英寸;
图二:天线的一侧振子尺寸;
图三:天线另一侧振子尺寸;
图四:天线顶部视图和馈电点连接方式。
天线由两对振子组成;25英寸一对,38英寸一对,曾大于90度夹角布设。
馈电方式:一组连接到s0-239,m插座的芯线,另外一组连接到m座一角的螺丝孔。
4.个人解读。
该天线为便携式抗越距天线系统。选材,制作非常简单易行,天线高度不超过5米,一个人5分钟内就可以假设完成,因此非常适合户外也应和应急通信使用,美国陆战队选用的比较多。
天线比较简单,但是馈电系统的匹配需要说明一下。因为天线是需要配合天调使用的,因此方法有两种。一是将自动天调直接悬挂在天线的根部(天线的顶端),在atu的根部接入1:1电缆绕制的choke balun, 控制线和馈线可以走1.5寸pvc内部;第二种方式最为简单,省略balun,直接将天调放在立杆顶端;第三,用平衡馈线引下,接入平衡天调(内含1:4不平衡--平衡转换器)。现实应急使用一般为第二种方式,工作在整个hf段。立杆最好设计成为三节可伸缩结构,便于携带。
p.s 但是大家少有注意muf的问题。也就是每天最高可使用频率的问题,像美国、日本的业余无线电手册中,都有这方面的描绘,每个季节、每个地域和每天最高、最低使用频率都是不同的,不然的话,你再大的功率,再好的天线也很难克服越距的问题。因此希望大家在使用天线,不仅仅是nvis天线,拿起话筒呼叫的时,一定好选择好实时工作频率。下面是引用短波天波通信的频率选择:
由于电离层的高度及电子密度主要随日照强弱昼夜变化,因此工作频率的选择是影响通信质量的关键性问题,若频率太低,则电离层吸收增大,不能保证必须的信噪比,若频率太高,电波不能从电离层反射回来。
选择频率应考虑以下原则:
(1)不能高于最高可用频率:当通信距离一定时,可以被电离层反射回来的最高频率叫最高可用频率。很明显,通信频率不能高于最高可用频率,否则电波将穿出电离层。最高可用频率与电子密度有关,电子密度越大,最高可用频率越高。电离层电子密度主要随时间变化,所以最高可用频率也随之变化。其次,对一定电离层高度而言,通信距离越远,则电波入射角也就越大,就是说最高可用频率越高。但应注意,由于电离层电子密度是经常变化的,其最高可用频率不能保证每时每刻可靠反射电波,因此实际使用的频率为最佳工作频率。经验说明,最佳工作频率约为最高可用频率的85%。
(2)不能低于最低可用频率:在短波通信中,频率越低,电离层吸收越大。当低到一定程度以致不能保证通信所必须的信噪比时,通信质量严重下降导致通信中断。能保证最低所需的信噪比的频率称为最低可用频率。根据经验,不同距离、不同时段的最低可用频率一般比相应的最佳工作频率低3—4mhz。所以天波通信时工作频率不应低于2mhz。
(3)一日之内适时改变工作频率:原则上说,最低可用频率至最佳工作频率之间的频段可作为工作频率。但是,这一频段在一昼夜之间是随时变化的,而电台的工作不可能随时变化。实际工作中一昼夜内只改频1—2次。在一段时间内只用一个频率,通常选日频、夜频各一个。改频时间通常是在电离层电子密度变化急剧的黎明和黄昏时刻适时进行。
另外太阳黑子和地域对也短波通信具有很大的影响。