关于短波天线发射场强在预定收测范围内接收效果不佳的几点思考

木合塔娃·司马义（作者单位：新疆新闻出版广电局节传中心9165台）



关于短波天线发射场强在预定收测范围内接收效果不佳的几点思考

木合塔娃·司马义
（作者单位：新疆新闻出版广电局节传中心9165台）

摘 要：科学水平的发展加快了无线通信的普及速度，无线通信在发射过程中出现的部分问题也受到了普遍的关注。文本从生产和生活中发射天线的基本特点出发，运用电厂强度计算理论，通过对短波天线发射电场强度的分析，探讨预定收测范围内影响接收效果的几点因素。

关键词：短波天线；电场强度；工作频率；电离层

通讯技术的迅速发展促进了无线通信技术的应用，无线通信已经成为人们日常生活中交流、通信的重要手段。作为无线通信系统的基础，天线系统所起到的作用是不容忽视的。通过天线系统把发射系统和接收系统连接起来，能够实现发射、接收、传输的目的，保证无线通信的畅通。短波天线的发射受到多种因素制约，影响了接收效果。针对问题做出具体计算和分析，有助于改善接收效果。

1　短波天线概述

在1~30 MHz波段内进行发射、接收的天线统称之为短波天线，按照传输的路径可以分成天波和地波两种方式。所谓天波，主要是指利用电离层的反射进行传输工作；地波则是借助地表进行传输。其中，天波是短波传播的主要途径，信号经由天线发出，通过电离层的反射传回地面，再由地面反射到电离层。天波的传播距离比较远，且不易受到地面物体的阻碍和影响。需要注意的是，电离层可能受到太阳活动的影响而出现不规则的变化导致天波的不稳定，影响到短波通信的接收效果。相比之下，地波很少改变工作频率，一般比较稳定，但是必须考虑到地面物体对传播效果的影响。

短波通信在目前的生产和生活中应用颇为广泛，是远距离的无线电通信的重要手段。短波天线形式多样，应用范围广泛，比如军工领域的一些野外短波、生活中常见的收音设备、发射天线等。

2　短波天线电场强度的计算

2.1 场强

场强，又称电场强度，借助场强可以了解电场的强弱和方向。场强的基本单位是N/C（牛顿/库仑），相当于电场中的某点在1C情况下收到的静电力为1N。除此之外较常见的就是V/cm（伏特/厘米）、V/m（伏特/米）。这一比值反映了电场的特性，适用于所有的电场，通常用E来表示。所谓电场强度值的就是电场中的某点，其电荷承受的静电力与它的负荷量之间的比值，定义式为E=F/q。

2.2 短波天线场强的计算

短波天线的场强是矢量，整个空间的总场强是各个电厂单独存在情况下其场强的矢量和，即所谓的“场强叠加原理”。短波天线场强的计算可以使用公式E=F/q。需要注意的是，q在这里代表的是电量，如果得出的结果为正值，那么E的方向与F的方向是相同的；如果是负值，那么E与F的方向是相反的。由于短波天线的场强是矢量，我们可以通过“矢量运算法则”（平行四边形法则、矢量三角形法则、正交分解法）来进行场强的求解。在同一区域里面，有时候会产生复合场强（两个或者两个以上频率的电磁波进行复合所产生的场强），这时候则需要进行平方根的求解来计算出场强。场强的大小受到电力设备中材料的承受力、电流密度、电压等各种因素的影响，是处在不断变化中的。在预定收测范围内场强的变化影响短波天线发射的接收效果，不利于实现短波通信。在社会中必须充分考虑各种因素的影响，保证短波发射的顺利进行。

3　收测范围内影响接收效果的因素

短波天线的频率波段在1~30 MHz，它借助电离层的反射、地面传输来实现短波天线的发射与传播。由于短波天线发射的场强和工作频率都是处在不断变化中的，发射天线与实际位置之间的距离的增加都会影响电场强度和工作频率。通过对电场强度的计算可以发现，在收测范围内的接受效果深受场强、频率的影响。除此之外，电离层的变化同样影响着接收效果，必须综合考虑多种因素的影响才能提出具体的解决办法。

3.1 工作频率

场强在预定收测范围内的接收效果受到短波天线工作频率的影响。由于短波天线在预定接收范围内的场强会随着与天线之间水平距离的增大而不断减小，所以在工作频率的选择上必须综合考虑场强的变化对短波天线的接收效果的影响。短波天线工作模式的不同造成工作效率的不同，工作效率又影响了电场强度。不同频率下电场的强度呈现出不断变化的趋势。因此，工作频率的选择上也必须考虑到短波天线的接收效果。如果工作频率过高，电波很容易穿过电离层，造成电离层的吸收减小；如果工作频率偏低，即便电离层做出反射，电波也多半会被电离层吸收。必须结合具体的情况来进行选择。首先，在选择工作频率时，不能超过最高可用频率。最高可用频率是指在预定收测范围内被电离层反射回来的最高频率。其次，选择的工作频率必须超过最低可用频率。短波天线在工作频率的选择上影响着天线周边的场强，频率越高的天线，距离收测范围内的场强值就越高，反之亦然。

3.2 电离层

短波天线的传播方式有两种，天波是最主要的一种传播方式。在天波传播的过程中，电波会深入电离层，通过电

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电离层的变化会影响电场强度，电离层的变化又受到太阳活动的强弱的影响，而不同地区、不同时间、不同范围内太阳活动的强弱是不等和多变的，这就造成在一定的范围里面场强的变化也必然是不规律和充满变化的，主要有以下4个方面。首先，衰落现象比较严重。衰落现象的主要原因在于短波天线在发射和传输过程中容易受到气候和地形的影响，从而造成信号的折射、散射、反射等无次序且不规则的变化，引发信号的衰落，降低信号的整体传输质量。电离层由于其本身的密度和高度的不断变化造成电波在路径的传播上是随机变化的，很容易出现衰落现象。其次，多径时延效应同样影响着短波天线传输过程中电离层的变化。所谓的多径时延就是电波在多径传输的过程中引发的干涉延时现象，造成接收场出现衰落。第三，静区的存在影响了电离层的工作效率。在短波通信中，距离发射天线10 km以外到电波反射回地面之前，并且在预定收测范围内收不到信号的区域统称为静区。天波传播有时候会因为距离太近而造成仰角比较大，导致电波虽说穿过了电离层，但是天波却并未到达。最后，电离层的骚扰。在短波天线的传播中，往往会因为电离层的骚扰而造成预定收测范围内部分地区接收效果差，影响了通信的质量。电离层的骚扰主要是太阳耀斑的爆发，太阳辐射增强导致电离层正常的结构遭到破坏，出现电离层暴，影响接收效果。

除此之外，短波天线的设计高度、设备的幅频特性等都会影响其电场强度，从而导致预定范围内接收效果不佳。

4　结语

通讯技术的快速发展促进了短波无线技术的革新与应用。短波天线的发射与传输在预定接收范围内受到电场强度的影响，电场强度又受到短波天线工作频率、电离层的影响。通过电场强度计算公式可以看出电场的强弱和方向，从而了解范围内具体地区的接收情况并做出调整，保证短波天线的顺利传输。此外，针对接收效果不佳的问题，要做到对电离层的有效监控，及时了解电离层的详细活动情况，改善收测的效果。

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