对短波天线电磁辐射分析

鲜晓军（作者单位：新疆广电局91617台）



对短波天线电磁辐射分析

鲜晓军
（作者单位：新疆广电局91617台）

摘 要：随着科技的发展，生活中的很多方面都需要用到短波天线，生活环境中处处都有短波天线的电磁辐射，会对动植物、人类以及通讯造成不好的影响。本文针对这些问题，从短波广播的特点、短波天线的结构等方面对短波天线的电磁辐射进行了分析。

关键词：短波天线；电磁辐射；监测

电视机、电脑、通讯信号发射基站、电视台信号广播塔等都是靠短波进行信号传播的，所以它们都有电磁辐射，会对动通讯、动植物、人类造成影响，很多人谈“磁”色变，盲目反对架设短波天线，没有认识到事物的两面性。

1　短波广播的特点

短波主要是靠天波信号进行传播的。当天线发出天波信号后，天波信号会经过电离层反射回到地面，再由地面反射回电离层，重复进行多次这样的反射，短波信号就可以达到几百甚至上万公里的传播距离，而且它也不会受到地面障碍物的阻挡的影响。不过，天波的传播并不是非常稳定，这也是它的一个弱点。衰落电离层、大气噪声、多径效应、路径衰耗、时间延迟等因素，都会使天波信号在传播的过程中发生畸形变化或者减弱，导致短波通信的效果受到影响。

2　短波天线的结构

常用的短波天线主要分为三种，第一种为简称YAGI的八木天线，第二种为简称GP的垂直天线，第三种为简称DP的偶级天线。除此之外，还有对数周期天线、钻石型、碟型、框型等，不过目前前面三种天线使用得较多。

八木天线方向性非常好，在远距离通信和测向方面，会有非常好的效果。如果想要更加自由地与不同方向上的电台联络，就可以配上方位旋转控制装置和仰角。八木天线一般有三对振子，它的整个结构会呈现出“王”字形。“王”字的中间一横是与馈线相连的主振子，它在三对振子的中间位置。八木天线不仅方向性好，它在高增益短波通信及窄带中也可以得到应用；并且多个八木天线可以架设在同一个铁塔上，价格实惠。

LPA是对数周期天线的简称，对数周期天线可以使用在几种不同的仰角和频率上。在短波通信中，对数周期天线对天波信号的利用效率高。而且对数周期天线比其他的高增益天线拥有更强的方向性，更大地衰减无用的方向信号。不过，对数周期天线的价格要比其他天线贵很多。

中距离通讯和近距离通讯主要使用的是GP天线，特别是近距离通讯使用效果非常好，因为它是凭借地波传送的，而近距离通讯中DP天线的效果却不是很理想。正常情况下，GP天线最适合自己的架设高度为5～10 m。这是因为有高度的限制，所以天线不可能架设很高。

DP天线的结构，两端的牵引绳会和绝缘子隔开。DP天线主要采用天波进行通讯的，因此它拥有效果非常理想的远距离通讯，而且不需要很高的成本以及天线，操作过程简单。DP天线有许多变形，如倒V天线、温顿天线。

倒V天线的使用首先是可以使天线不占用很大的面积，其次，本来就有的DP天线的地波近距离通讯效果可以得到改善。不过一旦使用了这种方法，天线就具有了方向性，因此，在实际使用的过程中，就可以做一根多波段的倒V天线。多波段倒V天线的好处是除了能少占地，还不需要来回切换几根天线。不过多波段倒V天线也有坏处，就是各波段的振子会相互之间产生影响，如果要解决这个问题，就需要对振子的长度进行逐一修剪，使它们能达到最合适的匹配状态。

温顿天线的馈电点是在偏离中心约17%的地方，这就是它与普通偶极天线的区别，这种馈电方法能使该天线良好地工作，不需要使用天调，而且基本谐振频率都在偶次倍数上，因此它也叫偏馈天线。

3　电磁波对周围环境的影响

近些年的一些科学研究表明电磁波会对动植物的生长和发育有比较严重的影响。例如，将一盆青翠欲滴、长势良好、非常健康的绿萝，放在办公桌四台电脑中间。公司职员白天正常使用电脑工作，连续1个月，绿萝的叶片就开始出现发黄的现象，然后发黄的就会慢慢死去。当将绿萝移到远离电脑的办公桌时，好好地照顾两周左右，绿萝的枝叶又能够恢复正常的生长，叶片也不再出现发黄现象。

多国的科学家经过长时间的研究表明：人在很长时间地受到电磁的辐射，眼睛、生殖系统、神经系统、心血管系统和免疫系统就会受到影响，使人体出现头痛、血压异常、头晕、注意力不集中、记忆力减退、身体免疫功能下降、女性月经失调、视力下降、心率失常甚至各类癌症等情况。

通讯信号也会受到电磁辐射的干扰，使得通讯不流畅，造成通讯的障碍，导致通讯的质量降低。

4　对短波天线电磁场分布的实地监测

虽然电磁辐射对动植物、人体和通讯都有影响，可它们也并不是真的那么一无是处，其实只要正确地使用，是不会对周围环境产生太大影响的。我们可以根据不同需要与目的对周围的短波天线的电磁辐射进行监测，测量方式一般分为面测与点测两类。中心为辐射源，呈扇形展开，需要测试的区域按照5°～10°的角度划线，根据这条线，近区的场地以5～20 m隔距定点进行测量，远区的场地则以50～100 m的隔距定点进行测量，这就是点测。面测则是将需要测试的区域按照人口数量将它们划分成几个小区，把各个小区的居民重点生活区域进行标志，然后从里面选出几个最具代表性的小区进行监测。下面就以某小区、市工商局、湖南家常菜馆为测试点进行监测。

4.1 监测实际操作过程

测试仪器的频段宽为5Hz～5000MHz，尺寸为14cm（长）×7cm（宽）×2.5cm（厚），测试范围在5Hz～5000MHz频率范围内，灵敏度≤1uw/cm2，精度≤｜1dB｜。测试时间：在对电视台周围的小区和商务区进行踩点后，选在2014年10月1日上午9∶00～11∶00进行监测。

测试布点：考虑到地势以及相关的规范，在某居民区北侧，距离电视台发射天线正东100 m处市工商局大楼为第1点；小区南侧距离发射天线正北150 m处湖南家常菜馆大楼为第2点；小区西南方向距离发射天线最近边界200 m处侧门为第3点。第1、2点分别在1、3、5、7层楼和1、3、5、7、9层楼靠近发射天线那一边的窗口内外读取6个和9个平均值。第3点，除了在距离地面1.7 m的高度读取平均值外，复核连续的6min平均值是不是符合1＜40MW/ cm2的要求。

4.2 监测结果

表1　测试布点与测试结果（MW/cm2）

*工商局的7层实际上是6层的楼顶，除了一些附属的设施之外，主要是1座25 m高的塔台。

从表1中不难看出，除湖南家常菜馆一层楼外的测点大于10 MW/cm2的一级限定值外，其余各测点都在限定值内；某居民区侧门外的测点为1.7 MW/cm2，任意的连续的6min的均值都＜40 MW/ cm2。对市工商局测点的测试表明，也许是市工商局的周围比较开阔，因此测量的数值随楼层的增高也增高了。7层的测点的数值出现了大幅度的下降，也许是塔台可以对电磁波进行吸收造成的。湖南家常菜馆测点的测试结果则与市工商局的测试结果相反，数值随楼层升高反而下降了，原因可能是餐馆外大幅的金属类广告牌能够进行二次辐射，所以这里检测出来的结果要整体略高于市工商局的结果。结果还表明，使用铝合金框架的窗户能够屏蔽一定程度的电磁辐射。

由此可见，其实不必要对电磁的辐射太过担心，一看见自己居住小区的楼顶或者小区的附近架设了一些天线，就觉得自己每天生活在电磁的辐射里，当身体出现不适时，就把原因归结在电磁的辐射上。其实天线只要合理地进行架设，把发射天波设备的发射功率调控好，电磁辐射基本上是不会影响周围的生产生活环境的。所以人民应该正确地看待电磁辐射，不要谈“磁”色变。

5　总结

电磁辐射的来源有多种。例如，天然的辐射源就有闪电，人造的辐射源有医院的放射科的放射光线，因此不需要那么害怕电磁辐射。任何事物都是具有两面性的，不能以偏概全，而且短波天线主要用于信号的传播，能够方便我们的生产生活，使我们的生活娱乐更加丰富多彩。

参考文献：

[1]唐章宏,王群,冀志江,等.大功率中短波广播天线电磁辐射的预测与防护[J].环境技术,2014（S1）.

[2]邓蕾.关于中短波广播天线电磁辐射的几点思考[J].现代工业经济和信息化,2015（8）.

[3]陈斌,赵鹏,杨路刚,等.基于RWG矩量法的短波天线辐射性能分析[J].西安邮电大学学报,2014（5）.离层的反射来实现短波通信。由于短波天线主要是借助空间中的电离层来传播的，信号不是很稳定，这就造成在不同高度所产生的电场强度也是不一样的。从而造成在预定的收测范围里面不同地区的接收效果不尽相同。

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