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短波波段能夠依靠電離層的反射進(jìn)行超視距的傳播,利用這個(gè)特點(diǎn)可以作為災(zāi)區(qū)與外界的通信手段。如果采用40m到20m之間的業(yè)余頻段,可實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)幾百千米范圍內(nèi)中短距離的通信。由于電波傳播是通過上空的電離層反射進(jìn)行的,因此,無論在平原或者山區(qū)都能實(shí)現(xiàn)無障礙的通信。如果在DX傳播開通期間,還可以進(jìn)行上千千米以上的遠(yuǎn)距離通信,把災(zāi)區(qū)的情況傳播到外界。但是,短波波段存在著比較大的信號(hào)干擾,在通信期間還可能出現(xiàn)信號(hào)衰落現(xiàn)象,通信采用的是SSB或CW操作模式,因此操作者除了需要有信號(hào)抄收的經(jīng)驗(yàn)以外,還需要根據(jù)傳播情況隨時(shí)更換通信波段和頻率,以保持通信的暢通。
(1)雙極天線
通常稱為Dipole的天線,這是最簡單、最基本的天線形式,天線具有8字形的水平方向性,在架設(shè)時(shí)應(yīng)注意盡量以天線的最大輻射方向?qū)?zhǔn)需要通信對(duì)象的方向。水平雙極天線的制作也比較簡單,用兩條長度為1/4波長的普通的多股軟電線作為天線振子,中間用絕緣材料進(jìn)行分隔,用繩子把天線振子水平地拉開架設(shè)起來就可隊(duì)使用了,天線構(gòu)造如圖5所示,天線的振子可以按0.95的縮短率進(jìn)行修剪。天線架設(shè)時(shí)可以利用附近的樓房、樹木、電線桿等高大物體進(jìn)行快速架設(shè),在野外架設(shè)時(shí),可先用細(xì)繩子綁上石頭等重物作為飛錘,拋擲到高處的樹丫作為引繩,然后再把天線導(dǎo)線振子端頭綁上繩子拉上,繩子的另一頭就綁在樹頭上固定。也可隊(duì)只采用一條支撐桿把天線架設(shè)成倒V型的天線,支撐桿在中間把天線撐起,使天線振子之間成約120,向地面用繩子下拉固定。由于一般廠制的HF收發(fā)信機(jī)都內(nèi)置有SWR測定指示電路,因此,可以粗略地利用HF收發(fā)信機(jī)對(duì)天線進(jìn)行進(jìn)行調(diào)整。若所采用的HF收發(fā)信機(jī)內(nèi)置有自動(dòng)天線調(diào)諧器,則天線的架設(shè)和調(diào)試會(huì)大為簡單,即使天線的特性不是很理想,天線也不用進(jìn)行太多的調(diào)整,就可以馬上投入使用。因此,用于進(jìn)行應(yīng)急通信的HF收發(fā)信機(jī),最好選用具有內(nèi)置自動(dòng)天線調(diào)諧器的型號(hào)。
圖5 水平雙極天線 要使水平雙極天線正常地工作,天線的兩條振子對(duì)地的參數(shù)必須相同,但受架設(shè)場地環(huán)境的影響,可能兩條振子的修剪長度并不相等。例如天線的一條振子是架空的,其對(duì)地的分布電容就會(huì)比較小,而另一條振子若靠近樓房的頂部,其對(duì)地的分布電容就會(huì)此較大。要使振子的對(duì)地電容參數(shù)平衡,靠近房頂?shù)恼褡泳鸵韧耆芸盏囊桃稽c(diǎn)。因此,在實(shí)際架設(shè)雙極天線時(shí),就可能遇到按照兩邊振子相等的尺寸進(jìn)行修剪振子長度,天線的SWR會(huì)有一個(gè)最低點(diǎn),但老是降不下來,而當(dāng)把天線振子的某一端截短或者接長以后,SWR就可以降低下來了。需要注意的是通常架空的每條振子為l/4波長的水平對(duì)稱雙極天線,其自然諧振阻抗是75n的,若天線接在50歐姆系統(tǒng)中,SWR是l:1.5,也就是說無論你怎樣調(diào)整天線,天線的SWR不能小于1.5只有當(dāng)水平對(duì)稱雙極天線以120。頂角架設(shè)成倒v型的時(shí)候,天線的自然諧振阻抗才是50歐姆,這時(shí)天線連接到50n系統(tǒng)中SWR就可以達(dá)到理想的1:1了。也就是說水平雙極天線只有在特定的情況下,才會(huì)自然實(shí)現(xiàn)l:1的SWR。因此,如果架設(shè)條件不理想,使天線振子的架設(shè)角度不符合要求,或者在天線的振子周圍存在導(dǎo)電體等原因所影響,都有可能干擾天線的自然諧振阻抗,使天線的自然諧振阻抗不是純電阻50歐姆,而是一個(gè)既有電阻成分,又有電抗成分的負(fù)載,這時(shí),就會(huì)出現(xiàn)天線好像沒有了諧振點(diǎn)的現(xiàn)象了。要解決這個(gè)問題,只有借助于天線調(diào)諧器進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整。 ![]() 圖6 戶外架設(shè)的垂直天線 對(duì)稱雙極天線由于天線振子對(duì)地而言有著相同的參數(shù),因此它是平衡的。而與其連接的同軸電纜是有芯皮之分,是不可以對(duì)調(diào)的,因此它是不平衡的。如果把兩者之間直接連接起來,將影響其性能,使天線系統(tǒng)達(dá)不到最好的效果,同時(shí)也會(huì)造成調(diào)整的困難。因此在這種平衡天線和同軸電纜之間連接時(shí)需要加接平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器,也就是通常所說的巴倫。在應(yīng)急架設(shè)HF天線時(shí),可以采用把振子引出電纜以直徑。10cm繞10~15圈來做成簡單的平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器(工作頻率高繞的圈數(shù)可取較少,工作頻率低需要繞的圈數(shù)較多)。也可以參考圖13,用磁環(huán)自制1:l的平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器。 雙極天線若受架設(shè)環(huán)境的限制,也可以一邊高一邊低地變形架設(shè)成斜拉天線。由于上述的原因,為了使天線能自然諧振于工作頻率,應(yīng)該使架空一邊的天線振子比較長,靠近地面這一邊的振子比較短一些,甚至可使天線振子的端部完全接地。如果沒有接1:1平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器的話靠地面這邊的振子應(yīng)該接在同軸電纜的屏蔽層上。這樣架設(shè)成的斜拉天線會(huì)具有一定的方向性,天線與地面形成銳角所對(duì)應(yīng)的方向,就是天線輻射比較強(qiáng)的方向。 當(dāng)水平雙極天線架設(shè)高度距離地面在1/4波長以下時(shí)(一般的架設(shè)條件都在這個(gè)范圍里),天線受地面的影響而有一部分電波被地面反射向天空。利用水平雙極天線的這個(gè)特性,適當(dāng)?shù)剡x擇所工作的頻段,可以實(shí)現(xiàn)幾百千米范圍內(nèi)的中短距離通信,電波通過頭頂上空的電離層進(jìn)行反射,從高空輻射下來。因此,當(dāng)利用水平雙極天線進(jìn)行這種中短距離通信的時(shí)候,幾乎不受旁邊山峰或建筑物的影響,可實(shí)現(xiàn)中短距離無盲區(qū)通信。 (2)垂直天線
垂直天線具有無方向性的特點(diǎn),在應(yīng)急通信中以充分利用這一特點(diǎn),圖6戶外架設(shè)的垂直天線把災(zāi)害的消息迅速傳向四面八方。短波段的垂直天線分為兩部分,一部分是垂直振子部分,通常采用l/4波長的導(dǎo)線作為垂直振子部分,也可以因地制宜利用豎立起的金屬管或金屬桿等作為天線的垂直振子部分(如圖7所示),需要注意的是垂直振子與地是絕緣的,因此,在實(shí)際架設(shè)時(shí)要采用絕緣的材料把振子墊起來架設(shè)。一般短波的垂直天線振子長度是幾米到幾十米,如何固定垂直天線振子是短波垂直天線架設(shè)的一個(gè)重大問題。在應(yīng)急架設(shè)時(shí),由于受條件所限,通常采用撐和吊的辦法,也可以用三面或四面拉繩的方法進(jìn)行固定,當(dāng)垂直振子部分架設(shè)起來比較高的時(shí)候,可以采用多層拉繩的固定方法。用拉繩固定特別是采用多層拉繩時(shí),一定要注意適當(dāng)?shù)厥┯枥?,使每一面和每一層的拉力均勻,繩子的拉力也不可太大,否則垂直桿會(huì)受力太大而垮掉。如若垂直振子太長,受架設(shè)條件、手段和人力的限制不方便進(jìn)行架設(shè)時(shí),可采用把天線振子導(dǎo)線的剩余部分,繞在用空飲料瓶、空紙箱、塑料管、竹桿或木頭等作為骨架的絕緣體上,成為一個(gè)加感線圈(圖8),把天線變形為底部加感垂直天線,這樣就可以適當(dāng)?shù)乜s短垂直振子的長度,以方便進(jìn)行架設(shè)。由于天線加入了加感線圈,使得天線的諧振頻帶會(huì)變窄,因此在繞制加感線圈的時(shí)候,可適當(dāng)?shù)亓舫鲆恍┏轭^,方便對(duì)天線進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際調(diào)整,使其達(dá)到最佳的效果。天線的另一部分是地網(wǎng)部分,地網(wǎng)部分可以使天線能達(dá)到良好地電氣接地,獲得比較良好的輻射特性和阻抗特性。通常只要在地面鋪設(shè)幾條1/4波長以上的導(dǎo)線就可以,只要場地夠大,架設(shè)起來是沒有很大的問題。如果架設(shè)地點(diǎn)的土壤導(dǎo)電性良好,則地網(wǎng)可以通過打人鐵樁等來代替。如果附近有接地體,如埋地水管等,也可以借用作為天線的接地,使天線能夠迅速架設(shè)起來工作。如果遇有在地上豎起來的鐵塔或鐵桿等的高聳金屬物體,也可以如圖9所示,利用金屬體作為應(yīng)急垂直天線,天線經(jīng)過天線調(diào)諧器進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,也可以獲得很好的通信效果。需要注意的是垂直天線的輻射特性與水平雙極天線不同,他的最大輻射是沿著地面微上翹的方向,因此在天線周圍平面范圍內(nèi)具有一定高度的物體都會(huì)對(duì)起輻射產(chǎn)生阻擋影響,要使垂直天線發(fā)揮良好的效能,有條件的應(yīng)把天線盡量安裝架設(shè)在開闊的平地或者山頂上。垂直天線沒有往上空的輻射,因此,這種天線只能利用地渡作為本地通信或者利用天波在DX傳播開通的時(shí)候進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。垂直天線接收各個(gè)方向來的電波,因此,天線所接收撿拾的噪聲也會(huì)比較大。 ![]() 圖9 利用金屬體作為應(yīng)急垂直天線
(3)長線天線
又稱為端饋天線,如圖10所示,天線的一端連接一個(gè)9:1的寬帶高頻變壓器,天線振子采用7m~30m長的軟電線(振子短高頻段特性比較好,振子長適合低頻段),天線水平或斜拉架空,長線的另一端放空通過拉繩在高處固定。高頻變壓器的另一端需要接地。這種天線的優(yōu)點(diǎn)就是架設(shè)比較容易,在狹窄的環(huán)境中也可以使用,只要放空拉一條架空長線即可,天線具有比較寬的頻帶,可以覆蓋比較多的波段,端饋天線還帶有一定的方向性,在放空端部所指的地方輻射信號(hào)比較強(qiáng)。天線所用的9:1高頻變壓器可以購買成品,如圖11所示,也可以采用三股絞合線在磁環(huán)上穿繞12圈自制而成,接線方式如圖12所示。在應(yīng)急條件下,甚至可以在竹桿或塑料管上用三股并排或絞合方式密繞25圈進(jìn)行制作。 平時(shí)的準(zhǔn)備
為了在災(zāi)害發(fā)生時(shí)業(yè)余電臺(tái)能馬上投入到搶險(xiǎn)救災(zāi)的應(yīng)急通信中去,我們業(yè)余無線電愛好者除了要多學(xué)習(xí)各種通信技能和參加有關(guān)應(yīng)急通信的演練外,在平時(shí)也需要有目的地準(zhǔn)備好一些應(yīng)急通信用的器材,把這些器材歸納整理好成為一個(gè)“應(yīng)急通信錦囊”,集中地包裝好放在容易拿到的地方收藏起來,到萬一需要的時(shí)候,就可以馬上取出投入使用。只要在平時(shí)花上一點(diǎn)時(shí)間,自已收集制作一些簡便易行的天線器材,在應(yīng)急通信時(shí),就可以發(fā)揮出大的作用。
筆者認(rèn)為,平時(shí)準(zhǔn)備的應(yīng)急通信錦囊應(yīng)該包括以下的一些物品,如圖13所示。
1.約10m兩頭焊有M型接頭的5D一2V規(guī)格同軸電纜1條,用來作為收發(fā)信機(jī)和天線的連接線。最好準(zhǔn)備一些M型插座轉(zhuǎn)BNC插頭和M型插座轉(zhuǎn)L16插頭的電纜轉(zhuǎn)換接頭,方便電纜連接不同的設(shè)備。 2.兩個(gè)M型同軸電纜撬座,其中的一個(gè)插座的芯子和外屏蔽上分別焊上兩條短的多股線備用。電纜插座可以用于臨時(shí)連接天線,也可用于制作簡易垂直天線。 3.一個(gè)1:l的平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器,可以采用成品的轉(zhuǎn)換器。自制時(shí)用三殷網(wǎng)線在高頻磁環(huán)上平繞12圈制成,接線方式如圖13所示,也可以不用磁環(huán)而采用空芯線圈的方式繞制。用塑料管或者塑料瓶等材料做密封的防雨外殼,連接同軸電纜端用M型同軸電纜插座固定引出,接天線端用銅螺絲固定引出。在外殼的頂端固定一個(gè)小鉤子,方便架設(shè)。 4.兩條1.5m~2m的拉桿天線,可以用于制作vHF/uHF天線,通過調(diào)整拉桿的長度,可迅速地調(diào)整天線的工作頻率點(diǎn)。 ![]() 5.一條5m~10m的釣魚桿,釣魚桿在收納狀態(tài)只有不到1m的長度。在架設(shè)vHF/uHF天線時(shí),可以在頂部固定上VHF/uHF天線,作為升高天線的支撐桿使用,在架設(shè)HF天線時(shí)可以綁上軟線作為垂直振子用,在樓房上架設(shè)HF天線時(shí),可以把軟線通過釣魚桿伸出窗外和陽臺(tái)吊下作為輻射體。在架設(shè)倒v形的短波天線時(shí),可以利用釣魚桿作為天線中間的支撐體,就可以很方便地把天線架設(shè)起來。可以根據(jù)環(huán)境的情況,利用一邊有樹木、電線桿或房屋墻壁等可以利用的支撐點(diǎn),配合釣魚桿作另一邊的支撐體,架設(shè)起水平雙極天線。 6.相機(jī)的三腳架或者是三腳燈架。配合釣魚桿使用,可很容易使釣魚桿穩(wěn)固地豎立起來,在設(shè)置天線時(shí),可以更容易更安全地操作。 7.繩子,可以準(zhǔn)備三四段約lOm長的線繩或尼龍繩,用于拉水平雙極天線的振子,固定垂直天線振子或天線的支撐桿等,還可以用于進(jìn)行捆綁。 8.夾子,利用文件夾或晾衣夾結(jié)臺(tái)繩子使用提供固定的作用,可以靈活地提供夾持天線振子或電纜等用途,也可以用于線纜和振子等的臨時(shí)連接固定。
9.螺絲螺帽和卡箍等,可以用于天線振子的固定,提供電氣連接等。 10.兩頭鱷魚夾的短路線,在一條0.5m左右的軟線的兩頭焊上鱷魚夾,可用于進(jìn)行一些臨時(shí)連接,調(diào)整加感線圈的抽頭位置等。 11.卷尺,5m的鋼卷尺,既可以用于測量振子的長度,方便進(jìn)行計(jì)算調(diào)整天線的工作頻率,另一方面,在應(yīng)急時(shí),可以結(jié)合鱷魚夾短路線,利用鋼卷尺作為天線振子,也可以很迅速地架設(shè)起臨時(shí)的通信天線。 12.塑料自鎖固定膠帶,可用于捆扎固定線纜,天線振子和支撐桿與繩予的連接固定。由于塑料膠帶具有絕緣性,因此可以用于代替天線的絕緣子。因塑料自鎖固定膠帶大多只是一次性使用,因此,每次使用過后,要注意及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充。 13.絕緣膠布,用途比較多,既可以用于提供電氣絕緣,又可以用于天線零件和接頭等的防水包裹,還可以用于捆扎固定。同樣在使用后要注意及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充。 14.厚塑料袋,可以進(jìn)行零件的分類包裝,也可以用于對(duì)天線進(jìn)行防水處理,還可以用于作為絕緣材料。
對(duì)于手頭上的器材和零件,我們?cè)陂e暇的時(shí)候可以把他們組合起來進(jìn)行調(diào)試,熟悉天線的架設(shè)裝配順序,優(yōu)化安裝方法和天線結(jié)構(gòu)。預(yù)先做好一些輔助陛的工作,例如在作為天線的振子導(dǎo)線的端頭上壓接上線耳,振子上彎好固定的鉤子等。根據(jù)自己所選用天線系統(tǒng)的具體情況,用一個(gè)本子記下常用的應(yīng)急通信頻率以及在這些頻率上經(jīng)過試驗(yàn)后確定的天線尺寸和組合安裝圖等放在“錦囊”里,也可以在有關(guān)器材零件上做上標(biāo)記,貼好標(biāo)簽,這樣在應(yīng)急運(yùn)用中就可以做到忙而不亂、心中有數(shù)、事半功倍,提高工作效率。要時(shí)常對(duì)器材進(jìn)行檢查,對(duì)零件的數(shù)量進(jìn)行核對(duì),發(fā)現(xiàn)有損壞或缺失的應(yīng)及時(shí)更換和補(bǔ)充。多通過參加有關(guān)應(yīng)急通信的演練不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),改進(jìn)器材。注意瀏覽網(wǎng)上或者了解其他愛好者在架設(shè)應(yīng)急天線的成功案例,學(xué)習(xí)汲取他們的好經(jīng)驗(yàn)好辦法,結(jié)臺(tái)科技和材料的進(jìn)步,及時(shí)更新自己“應(yīng)急通信錦囊”中的零件和器材,盡量做到小型、輕便、精干。動(dòng)腦筋想辦法使自己的器材零件能夠一物多用,使所設(shè)置的天線覆蓋盡可能多的頻段,在此基礎(chǔ)上,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),設(shè)法進(jìn)一步提高天線的性能。 |
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