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天線垂直和水平狀態(tài)下,通信效果區(qū)別有多大?

2021-05-29 15:33:01

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  垂直式天線與水平式天線感度的差異并無定論。一般狀況下,只要雙方都采用同樣極性,即可以有良好的表現(xiàn);否則,兩個不同極性的電臺,彼此訊號差將可達(dá)20dB以上 (即大于功率 100 倍以上)。今天就此僅就一些常用定則提出討論,分成HF與V/UHF兩部分 (或視界 100 公里內(nèi)與視界外)來作比較。

  


  一、依賴電離層的HF波段

  HF (3-30MHz) 電波強(qiáng)度在距離電臺數(shù)公里外即強(qiáng)烈衰減;通常是藉由電離層的反射,才能與數(shù)百、數(shù)千公里外的對方通聯(lián)。電離層的一次反射距離約在 2-4 千公里,有時要經(jīng)過數(shù)次反射才能安抵對方,而每一次的反射會衰減掉約 6dB 強(qiáng)度,加上海面波浪之起伏不定及高空電離層因地球自轉(zhuǎn),每秒有 500 公尺以上之移動;高空的日夜溫差達(dá) 1000C 以上,作為 HF 電波媒介的電離層也是波濤洶涌,不可捉摸。

  ①定向天線

  兩天線的極性偏波面已經(jīng)暈頭轉(zhuǎn)向,分不清東南西北。但重要的是;天線的輻射角度方向是否對向電波的來向!有時使用定向天線指錯角度會收不到對方,有時原指向北極接收美國來的訊號,卻在 180°轉(zhuǎn)彎后收訊更強(qiáng)。定向天線對特定方向之通訊良好是事實(shí),但對于業(yè)余之 CQ 全方向呼叫,效果并不一定好,因?yàn)?360°內(nèi)只能收到 90°內(nèi)的訊號,而且定向天線多為水平架設(shè),以地平面 5 ~10°內(nèi)仰角之 DX 遠(yuǎn)距通訊為主,2 千公里短距離的通訊,角度較大,效果也會差些 (其差異是在指向性,不是偏波面)

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  水平的半波天線其實(shí)是最標(biāo)準(zhǔn)的短波天線,其輻射角度自地平線起至天頂 180°,皆可輻射,但在架設(shè)時,離地至少要有 1/4 波長的高度以上才行。其指向性為 " ∞ " 字形,有指向性。若要獲得 360°全指向,則需要裝設(shè)兩組才可,各朝東西及南北方向。若裝南北定向,則拉東西向。

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  電波在低頻 (10MHz 以下) 時,偏愛夜間;10MHz 以上則偏愛日間。而在頻率低時,因半波天線的 1/4 波長甚長,架設(shè)不便,故多采用垂直天線。

  垂直天線 360°皆可輻射,但是對高角度輻射效果較差,因?yàn)殡姴ㄖ鏆v經(jīng)電離層與海浪之折騰,在達(dá)到數(shù)千公里外時,已經(jīng)是面目全非。此時若裝設(shè)兩組垂直天線,相隔 1/4 波長以上,用兩臺相同性能之接收機(jī)收同一頻率之遠(yuǎn)方訊號,會出現(xiàn)一臺接收訊號強(qiáng),另一臺或許完全沒訊號的現(xiàn)象!有時數(shù)秒交替一次,有時兩臺都很強(qiáng),此現(xiàn)象即因偏波面不同之相位減衰所造成。所以,HF 電波在垂直與水平時并無甚大差別。

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  HF 之 QSB 電波衰落大于 20~30dB 時,功率差可達(dá)100~1000 倍,收聽時有如浪潮般,數(shù)秒鐘一個起伏,在傳播狀況不良時,只要稍待數(shù)分鐘,可能會有強(qiáng)訊號出現(xiàn)。處于波浪谷點(diǎn)的千瓦訊號,有時不如處于峰點(diǎn)的一瓦訊號,完全要看時機(jī)。100 瓦的 HF 訊號雖在十公里外,收聽起來可能如蚊聲,非常困難;然而在數(shù)千里外,卻可能強(qiáng)到 59++, 60dB/uV 以上。

  二、超高頻之波長較短VHF/UHF

  相對于 HF 的長波長,VHF/UHF 超高頻之波長較短,易于做到標(biāo)準(zhǔn)的半波天線,架設(shè)安裝也較簡易,效率高,適合移動使用。一般電視天線多用水平式多節(jié)定向天線,而行動電臺多為垂直 1/4 波長天線,兩者互相垂直,降低了強(qiáng)力廣播電臺與行動電臺之間的干擾。在一般情形下,水平與垂直天線的訊號差可達(dá) 20dB 以上。在空曠地即無此現(xiàn)象,若改為多節(jié)定向天線,因具指向性之極性排整,排除了異徑之相差訊號,降低了環(huán)節(jié)現(xiàn)象,然則收發(fā)同一偏波之要求,也相對需要了。

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  V/UHF 通常不因電離層而反射,多作為 100 公里內(nèi)的固定或移動通訊,天線多為垂直極性,天線離地至少 1/4 波長以上。經(jīng)實(shí)際試驗(yàn);144/430MHz的移動通訊,以 1 米長的垂直鞭狀天線最佳;太短則離地 (或基座板)不夠,有效輻射徑不是,輻射效率偏低;太長則機(jī)械強(qiáng)度不夠,車行時搖擺不定,將導(dǎo)致強(qiáng)烈 QSB,降低了解度。

  ②水平天線

  水平天線一般比垂直天線多一倍增益,而且,加高架設(shè)之效果遠(yuǎn)比垂直天線改善許多。然而行動電臺一定是東西南北隨意移行,故仍須利用無指向性的垂直天線。垂直共軸天線因?yàn)閴嚎s了向天頂方向的功率,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 公里內(nèi)之無指向行動電臺。而由建筑物等的反射作用,實(shí)際上,水平偏波并不會完全收不到,重要的是天線的指向性及干涉的環(huán)節(jié)點(diǎn)問題。在通不到的地點(diǎn),只要移動數(shù)米,或到空曠地,即可改善。出租車無線電搶臺的要點(diǎn)是;在空曠地連喊三聲車號。

 ?、郗h(huán)節(jié)點(diǎn)影響通訊

  在目視距離內(nèi)可直通的兩個固定臺,因?yàn)樘炀€固定,受到復(fù)徑傳播的影響,會產(chǎn)生環(huán)節(jié)點(diǎn),使通訊效果產(chǎn)生迥異的變化。在通訊不良時,只要更換頻率數(shù)十KHz 或改變位置,以錯開谷點(diǎn),即可強(qiáng)烈影響訊號強(qiáng)度。同樣地,水平與垂直天線也會有強(qiáng)烈對比,如同 HF 波段一樣,電波經(jīng)過多重反射、折射后,垂直與水乎天線的 20dB 標(biāo)準(zhǔn)公稱差異,也就所差無幾了。但是在使用多節(jié)排骨 (定向)天線時,雙方一定要垂直或水平一致,否則,會有千百倍之差距,甚或完全收不到!絕對不可說水平垂直無差別。

  三、避開阻擋,天天守聽

  一般在地平線仰角 5~10°內(nèi),只要避開高山、建筑物阻擋,天天守聽外國 FM 廣播電臺的強(qiáng)訊指標(biāo),即可意外遇上。在虎尾以北地區(qū),往日本方向無高山阻擋之地,如彰濱、員林、臺中大肚山以西、林口、臺北市區(qū),要以 144/430MHz 通日本,應(yīng)當(dāng)每年會有數(shù)次機(jī)會。筆者在萬華就曾用 2 米半長垂直半波 CB 天線,接上家用一般調(diào)頻收音機(jī),收到新加坡、馬來西亞、菲律賓、泰國、韓國、北海通、關(guān)島、昆明、貴川、廣西、四川、甘肅、兩湖、江西、大陸東北的 90~ 100MHz FM 廣播電臺訊號!因此,若要用 144/430MHz 通達(dá)上述各 地,是絕對可行的,只要用 5~12 節(jié)的 YAGI 八木天線、50 瓦輸出的條件,每年至少會有一次以上的機(jī)會。在夏日冬夜、臺風(fēng)日或氣候強(qiáng)變之日,通達(dá)的機(jī)率最高。有興趣的同好,請多注意。