一文秒懂 微波、短波、中波、长波天线
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2025-01-15 11:39
辽宁
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微波、短波、中波和长波天线因其工作频段的不同，在设计参数、应用场合及性能特点上存在显著差异。![]()
增益：微波天线通常具有较高的增益，确保远距离通信的有效性。例如抛物面天线，其增益可达30dBi以上。方向性：由于微波频率高，波长短，因此天线的方向性强，主瓣宽度窄，副瓣电平低。极化：可以是线极化（水平或垂直）、圆极化等，根据应用场景选择不同极化方式。带宽：微波天线往往需要覆盖较宽的工作频带，如C波段（4-8GHz）、Ku波段（12-18GHz）等。效率：高效的微波天线能够最大限度地减少能量损失，提高传输效率。在卫星通信系统中使用的抛物面天线，它不仅具备上述所有优点，而且结构相对简单，易于安装维护。此外，微波天线还广泛应用于点对点无线链路、雷达探测等领域。方向性：通过调整天线布局来获得特定的方向图，但总体而言不如微波天线那样集中。带宽：为了适应不同的频率范围，短波天线需具备一定的宽带特性。输入阻抗：同样为50Ω，但在某些情况下也可能与其他阻值相匹配。效率：受到物理尺寸限制，短波天线效率可能不高，特别是在低频端。八木天线是一种常见的短波天线形式，通过多个单元组成的阵列来增强信号强度并改善方向性。这类天线适用于业余无线电爱好者进行远程通讯。增益：中波天线增益较小，因为它们主要用于广播服务，要求覆盖较大区域而不追求过高增益。方向性：多为全向型，即在水平面上各个方向均匀发射信号，但也存在定向版本用于特定用途。带宽：考虑到中波频段较窄，天线的设计会注重保持稳定的性能。输入阻抗：同样倾向于50Ω标准，尽管实际应用中可能会有所不同。桅杆式中波天线被广泛应用于广播电台，它们可以达到几十米的高度，从而有效地扩大了广播覆盖范围。这种类型的天线虽然结构较为庞大，但对于实现良好传播效果至关重要。增益：长波天线增益非常有限，主要依赖于大地作为反射面来增加传播距离。方向性：几乎总是全向性的，因为长波能够绕过障碍物并且沿地球表面传播很远。带宽：由于长波频段本身就很狭窄，所以天线不需要特别宽的带宽。输入阻抗：同样为50Ω，但有时也会遇到其他阻值的情况。效率：由于长波天线体积庞大且辐射电阻小，其效率往往很低。长波导航系统的天线，如LORAN-C系统中的大型垂直天线，就是典型的例子。这些天线非常高大，有的甚至超过几百米，确保足够的有效高度来产生所需的电磁波。![]()
微波、短波、中波和长波天线因其工作频段的不同，在设计参数、应用场景及优缺点方面存在显著差异。高增益：由于其方向性强，能够集中能量向特定方向发射，从而实现更高的增益。小尺寸：相较于其他频段的天线，微波天线体积较小，便于安装和部署。直线传播：微波信号主要以直线方式传播，减少了多径效应的影响，提高了通信质量。绕射能力差：微波信号难以绕过障碍物，因此需要直视路径（LOS）或使用中继站来扩展覆盖范围。穿透性弱：对于建筑物和其他固体结构的穿透性能较差，限制了室内应用。在卫星通信系统中使用的抛物面天线，不仅具备上述所有优点，而且结构相对简单，易于安装维护。此外，微波天线还广泛应用于点对点无线链路、雷达探测等领域。远距离通信：利用电离层反射特性，短波天线在较大范围内进行超视距通信。设备小巧：相比长波天线，短波天线更加轻便，易于携带和快速部署。成本效益高：短波电台的成本较低，适合大规模普及使用。信号不稳定：受到太阳活动周期、天气变化等因素影响，导致通信质量波动较大。效率低：特别是在高频端，天线效率可能不高，传输损耗较大。占用场地大：某些类型的短波天线如菱形天线等需要较大的空间来架设。八木天线是一种常见的短波天线形式，通过多个单元组成的阵列来增强信号强度并改善方向性。这类天线适用于业余无线电爱好者进行远程通讯。全天候服务：中波广播能够在夜晚和白天都提供稳定的服务，不受电离层变化的影响。广覆盖：中波天线可以覆盖较大的地理区域，尤其适合于国家级别的广播网络。结构简单：桅杆式中波天线的设计相对简单，维护成本低。效率有限：中波天线效率通常不是很高，尤其是在低频端。占地面积大：为了达到足够的高度和辐射面积，中波天线往往需要较大的土地资源。桅杆式中波天线被广泛应用于广播电台，它们达到几十米的高度，从而有效地扩大了广播覆盖范围。这种类型的天线虽然结构较为庞大，但对于实现良好传播效果至关重要。极远距离通信：长波信号具有很强的绕射能力和穿透力，穿越海洋与地下深处的目标建立联系。稳定性好：长波通信受自然环境因素干扰较小，信号较为稳定。建设成本高昂：由于需要巨大的物理尺寸，长波天线的建设和维护费用极高。效率低下：长波天线效率很低，因为它们依赖大地作为反射面，而地表并非理想的反射介质。占地广阔：长波天线通常需要占用大片土地，这对于城市地区来说是一个挑战。长波导航系统的天线，如LORAN-C系统中的大型垂直天线，就是典型的例子。这些天线非常高大，有的甚至超过几百米，确保足够的有效高度来产生所需的电磁波。![]()
微波、短波、中波和长波天线由于各自工作频段的不同，对架设环境和技术要求也有所区别。高度：为了保证通信距离，微波天线通常需要架设在较高的位置，确保视线无障碍。方向性：微波天线具有很强的方向性，因此安装时必须精确校准指向目标区域。机械强度：考虑到风力等因素的影响，微波天线及其支撑结构应具备足够的机械强度和稳定性。防干扰措施：避免与其他无线电信号源产生干扰，选择远离造成干扰的地方安装。馈线连接：确保馈线与天线之间良好的电气接触，减少信号损耗。抛物面天线是一种典型的微波天线，广泛应用于卫星通信、雷达系统等领域。它通常安装在高塔或山顶上，获得最佳的视距效果。例如，在两个城市之间的点对点微波链路中，双方都需要安装类似这样的天线来维持稳定的数据传输。地面导电性：天线场地应尽量选择潮湿土地或具有中等导电性的场地，有助于改善发射效率。平坦开阔：天线场地应尽量选择在平坦、开阔的地面，特别是在天线辐射方向前方，需保持一定的平坦范围以优化菲涅尔区内的传播条件。远离干扰源：发射天线场地外缘至接收台天线场地外缘直线距离应大于等于4km，至城市规划基本市区边界直线距离应大于等于2km。布局方式：依据天线数量和通信方向的要求，选择同心圆布置或前后排布置等方式来安排天线的位置。对于业余无线电爱好者来说，菱形天线是一个很好的选择。这种天线通过调整其形状和尺寸来适应不同的频率范围，同时也可根据实际地形进行灵活架设。地网建设：由于中波波长较长且天线不可能架设得很高，因此需要构建一个有效的地网来减小地波相互干扰造成的衰减现象。实践证明，当天线架设高度H=0.53λ（λ为工作波长）时效果较好。垂直极化：大多数情况下采用垂直极化，以便更好地利用地波特性。空间需求：中波天线往往需要较大的空间来实现理想的覆盖范围，尤其是当涉及到广播电台时。桅杆式中波天线是广播电台常用的天线形式之一。它们达到几十米甚至上百米的高度，从而有效地扩大了广播覆盖范围。这类天线不仅结构简单，而且维护成本低，非常适合长期稳定的广播服务。巨大尺寸：长波天线因其波长长而需要非常大的物理尺寸，这意味着它们通常需要占用大片土地资源。特殊设计：为了克服长波天线固有的低效率问题，工程师们会采取特殊的天线设计方法，如悬挂天线、埋地天线等，提高性能。地网优化：通过改进的地网设计方案，如使用差分进化算法进行优化，显著提升长波天线的工作效率。环境保护：考虑到长波天线带来的电磁污染问题，在选址时还需遵循相关环保法规，确保不会对人体健康造成不良影响。LORAN-C系统的大型垂直长波天线就是一个很好的例子。这些天线非常高大，有的甚至超过几百米，确保足够的有效高度来产生所需的电磁波。此外，还有些长波天线采用了地下铺设的方式，以节省地面空间并减少视觉上的干扰。![]()
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