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天线垂直和水平状态下,通信效果区别有多大
来源:讯驰 | 作者:symchi | 发布时间: 2021-03-31 | 73 次浏览 | 分享到:
直式天线与水平式天线感度的差异并无定论。一般状况下,只要双方都采用同样极性,即可以有良好的表现;否则,两个不同极性的电台,彼此讯号差将可达20dB以上 (即大于功率 100 倍以上)。笔者在此仅就一些常用定则提出讨论,分成HF与V/UHF两部分 (或视界 100 公里内与视界外)来作比较。

垂直式天线与水平式天线感度的差异并无定论。一般状况下,只要双方都采用同样极性,即可以有良好的表现;否则,两个不同极性的电台,彼此讯号差将可达20dB以上 (即大于功率 100 倍以上)。笔者在此仅就一些常用定则提出讨论,分成HF与V/UHF两部分 (或视界 100 公里内与视界外)来作比较。

一、依赖电离层的HF波段

HF (3-30MHz) 电波强度在距离电台数公里外即强烈衰减;通常是藉由电离层的反射,才能与数百、数千公里外的对方通联。电离层的一次反射距离约在 2-4 千公里,有时要经过数次反射才能安抵对方,而每一次的反射会衰减掉约 6dB 强度,加上海面波浪之起伏不定及高空电离层因地球自转,每秒有 500 公尺以上之移动;高空的日夜温差达 1000C 以上,作为 HF 电波媒介的电离层也是波涛汹涌,不可捉摸。

①定向天线

两天线的极性偏波面已经晕头转向,分不清东南西北。但重要的是;天线的辐射角度方向是否对向电波的来向!有时使用定向天线指错角度会收不到对方,有时原指向北极接收美国来的讯号,却在 180°转弯后收讯更强。定向天线对特定方向之通讯良好是事实,但对于业余之 CQ 全方向呼叫,效果并不一定好,因为 360°内只能收到 90°内的讯号,而且定向天线多为水平架设,以地平面 5 ~10°内仰角之 DX 远距通讯为主,2 千公里短距离的通讯,角度较大,效果也会差些 (其差异是在指向性,不是偏波面)

②水平半波天线

水平的半波天线其实是最标准的短波天线,其辐射角度自地平线起至天顶 180°,皆可辐射,但在架设时,离地至少要有 1/4 波长的高度以上才行。其指向性为 " ∞ " 字形,有指向性。若要获得 360°全指向,则需要装设两组才可,各朝东西及南北方向。若装南北定向,则拉东西向。

③垂直天线

电波在低频 (10MHz 以下) 时,偏爱夜间;10MHz 以上则偏爱日间。而在频率低时,因半波天线的 1/4 波长甚长,架设不便,故多采用垂直天线。

垂直天线 360°皆可辐射,但是对高角度辐射效果较差,因为电波之偏波面历经电离层与海浪之折腾,在达到数千公里外时,已经是面目全非。此时若装设两组垂直天线,相隔 1/4 波长以上,用两台相同性能之接收机收同一频率之远方讯号,会出现一台接收讯号强,另一台或许完全没讯号的现象!有时数秒交替一次,有时两台都很强,此现象即因偏波面不同之相位减衰所造成。所以,HF 电波在垂直与水平时并无甚大差别。

④讯号变化强烈

HF 之 QSB 电波衰落大于 20~

30dB 时,功率差可达100~1000 倍,收听时有如浪潮般,数秒钟一个起伏,在传播状况不良时,只要稍待数分钟,可能会有强讯号出现。处于波浪谷点的千瓦讯号,有时不如处于峰点的一瓦讯号,完全要看时机。100 瓦的 HF 讯号虽在十公里外,收听起来可能如蚊声,非常困难;然而在数千里外,却可能强到 59++, 60dB/uV 以上。

二、超高频之波长较短VHF/UHF

相对于 HF 的长波长,VHF/UHF 超高频之波长较短,易于做到标准的半波天线,架设安装也较简易,效率高,适合移动使用。一般电视天线多用水平式多节定向天线,而行动电台多为垂直 1/4 波长天线,两者互相垂直,降低了强力广播电台与行动电台之间的干扰。在一般情形下,水平与垂直天线的讯号差可达 20dB 以上。在空旷地即无此现象,若改为多节定向天线,因具指向性之极性排整,排除了异径之相差讯号,降低了环节现象,然则收发同一偏波之要求,也相对需要了。

①垂直天线

V/UHF 通常不因电离层而反射,多作为 100 公里内的固定或移动通讯,天线多为垂直极性,天线离地至少 1/4 波长以上。经实际试验;144/430MHz的移动通讯,以 1 米长的垂直鞭状天线最佳;太短则离地 (或基座板)不够,有效辐射径不是,辐射效率偏低;太长则机械强度不够,车行时摇摆不定,将导致强烈 QSB,降低了解度。

②水平天线

水平天线一般比垂直天线多一倍增益,而且,加高架设之效果远比垂直天线改善许多。然而行动电台一定是东西南北随意移行,故仍须利用无指向性的垂直天线。垂直共轴天线因为压缩了向天顶方向的功率,使得指向于地平面水平方向之能量作 360°平均射出,有利于30~100 公里内之无指向行动电台。而由建筑物等的反射作用,实际上,水平偏波并不会完全收不到,重要的是天线的指向性及干涉的环节点问题。在通不到的地点,只要移动数米,或到空旷地,即可改善。出租车无线电抢台的要点是;在空旷地连喊三声车号。

③环节点影响通讯

在目视距离内可直通的两个固定台,因为天线固定,受到复径传播的影响,会产生环节点,使通讯效果产生迥异的变化。在通讯不良时,只要更换频率数十KHz 或改变位置,以错开谷点,即可强烈影响讯号强度。同样地,水平与垂直天线也会有强烈对比,如同 HF 波段一样,电波经过多重反射、折射后,垂直与水乎天线的 20dB 标准公称差异,也就所差无几了。但是在使用多节排骨 (定向)天线时,双方一定要垂直或水平一致,否则,会有千百倍之差距,甚或完全收不到!绝对不可说水平垂直无差别。