[科普中国]-短波天线

工作于短波波段(1~30MHz)的发射或接收天线，统称为短波天线。短波的传输按传输路径不同主要分为两种，一种是通过电离层反射，称为天波；另一种是贴地表传输的地波。

简介工作于短波波段(1~30MHz)的发射或接收天线，统称为短波天线。短波的传输按传输路径不同主要分为两种，一种是通过电离层反射，称为天波。由于太阳活动会对电离层造成一定的影响，所以这种方式传输的波长也要随太阳活动的强弱发生变化；另一种是贴地表传输的地波。这种传输方式受相对介电常数和电导率的影响发生损耗。海水的相对介电常数和电导率都比较大，所以损耗较小，在海事通信中有较多运用。

由于短波通信不像卫星、光纤、电缆通信一样，不需要中继站，所以应用比较广泛。是现代远距离无线电通信的重要手段之一。

超远距离（500km+）通信时，短波天线多应用鞭状天线（Whip）。

短波盲区（20-100 km）通信时，短波天线多应用无盲区天线（NVIS antenna），多为环状。

种类外置短波天线短波天线形式很多，其中应用最多的有对称天线、同相水平天线、倍波天线、角型天线、V型天线、菱形天线、鱼骨形天线等。和长波天线比较，短波天线的有效高度大，辐射电阻大，效率高，方向性良好，增益高，通频带宽。

内置短波天线终端中需要内置天线，收音机中使用的是一种磁性天线，在磁棒上绕线。这类天线一般采用两类磁性材料制造。

其一是传统的烧结铁氧体绕线。特点是增益高，但是太靠近电路板会导致噪声大，电路板的噪声也被铁氧体拾取，导致整机信噪比下降。且不抗振，易碎裂。其二是微航系列有机磁性材料绕线制造。特点是磁性与频率不紧密相关、信噪比高于铁氧体的2-3db、抗摔。

工作原理当导体上通以高频电流时，在其周围空间会产生电场 与磁场。按电磁场在空间的分布特性，可分为近区，中间区， 远区。设R为空间一点距导体的距离，在时的区域称近区，在该区内的电磁场与导体中电流,电压有紧密的联系。在的区域称为远区，在该区域内电磁场能离开导体向空间传播，它的变化相对于导体上的电流电压就要滞后一段时间，此时传播出去的电磁波已不与导线上的电流、电压有直接的联系了，这区域的电磁场称为辐射场。

必须指出，当导线的长度 L 远小于波长时，辐射很微弱；导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。

发射天线正是利用辐射场的这种性质，使传送的信号经过发射天线后能够充分地向空间辐射。如何使导体成为一个有效辐射体导系统呢？这里我们先分析一下传输线上的情况，在平行双线的传输线上为了使只有能量的传输而没有辐射，必须保证两线结构对称，线上对应点电流大小和方向相反，且两线间的距离《π。要使电磁场能有效地辐射出去，就必须破坏传输线的这种对称性，如采用把二导体成一定的角度分开，或是将其中一边去掉等方法，都能使导体对称性破坏而产生辐射。1

常见问题天线阵元间距短波通信中，在设计阵元的间距时，如果将间距选择为高频段的半波长，那么可以在高频段得到很好的方向特性，但该间距相对于低频段而言仅是1/20～1/10个波长，会带来很强的耦合效应，从而使天线阵失去电扫描和定向能力；假如将阵元的间距选为较低频段的半波长，那么可以在低频段有较好的效果，但对于高频段而言，该间距可能是好几个波长，会产生许多栅瓣，使得功率分散、主方向功率降低，进而使得天线组阵失去了意义。

因此，在架设天线阵时，阵元的间距是一个需要谨慎考虑的问题。2

地面影响一般地，研究天线特性时都是把天线放置在自由空间来分析的。而在实际情况中，尤其是短波通信总是把天线架设在地面上，而地面的影响与天线的性能密切相关。天线架设在实际地面上时，天线激发的电磁场会在地面激起电流，该电流再在空间激发起二次场，空间场是天线直接激发的场与二次场的叠加，因此，它会使天线的方向特性、阻抗特性、天线效率等发生很大的变化。

在实际工作中，可以用镜像法来估计地面对天线的影响：把地面看成镜面，用镜面里对称位置的镜像天线来代替镜面，把实际系统考虑为自由空间中镜像天线和实际天线组成的系统，再计算出等效系统在上半空间的性能。此外，为了提高天线效率，也可以采用敷设地网的方式。

阻抗不匹配无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗应达到一致。当阻抗匹配时，将获得最大的功率传输；如果阻抗值不一致，发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。这部分没有发射出去的能量会反射回来，产生驻波，会导致馈线的绝缘层及发信机末级功放管的损坏。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学