通信工程設(shè)計與案例教案-4通信天線

4.4

天線選型與安裝要求4.4.1天線程式的選擇①．根據(jù)對天線增益的要求選擇天線程式②．結(jié)合天線陣地狀況選擇天線類型③．按照組網(wǎng)成員分布狀況選擇天線類型4.4.2天線場地的要求地面導(dǎo)電性要求天線場地應(yīng)盡量選擇潮濕土地或具有中等導(dǎo)電性的場地。地面平坦范圍要求天線場地應(yīng)盡量選擇在平坦、開闊的地面。3．地面不平坦度要求在圖4.9所示的

區(qū)內(nèi)，可允許的場地不平坦高度（含 物高度）H為：H≤hA/44.4.3天線場與干擾源距離要求1．發(fā)射天線場地與干擾源距離要求天

線

特征最小距離（m）至≤1kV的輸電線至1kV以上的輸電線定向天線按電力部門規(guī)定500(在主瓣半場強(qiáng)點(diǎn))的安全防護(hù)距離范圍確定，且大定向天線(在其它方向)50(但≥1.5hA)于相鄰最高天線弱定向和非定向天線200桿高的1.5倍2．接收天線場地與干擾源距離要求外界干擾源最小距離（km）行車繁忙的公路1.0電器鐵道2.0工業(yè)干擾源3.0線

路

名

稱最小距離（m）在任何方向上，＜35kV的

輸電線1000在任何方向上，35～110kV的 輸電線1000～2000在任何方向上，＞110kV的 輸電線＞20004.4.4發(fā)射天線場地布局4.5天線方位角、仰角與架設(shè)高度在設(shè)計無線通信鏈路時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備指標(biāo)，如發(fā)射機(jī)功率、發(fā)信天線增益、工作頻率、電離層衰減（天波時）、地表衰耗（地波時）、空間衰耗、本地噪聲、收信天線增益、 靈敏度、接收端所需要的最低信噪比要求等，計算天線方位角、仰角與架設(shè)高度等架設(shè)參數(shù)。接收點(diǎn)預(yù)期信噪比計算接收點(diǎn)預(yù)期信號功率Pe

Pt

Gt

Gr

Lb接收點(diǎn)有效噪聲功率Pn

Fa

Gr

174接收點(diǎn)預(yù)期高頻信噪比S N

Pe

Pn

Pt

Gt

Lb

Fa

174若A、B的

分別為（1030，360）、（860，410），計算短波通信時兩端點(diǎn)之間的大圓距離

。X1=36

x2=41

y1=103

y2=86=

Sin360sin410+

con360cos410

(1030－860)=

0.386+0.584=

0.9695118=

cos（14.184470）D=111.17×d=111.17×14.184470=1576.9公里cos

d

sin

x1

sin

x2

cos

x1

cos

x2

cos(

y1

y2

)4.5.3天線方位角的計算cos

b1

(sin

x2

sin

x

1

cos

d

) cos

x1

sin

dcosb2

(sin

x1

sin

x2

cos

d)

cos

x2

sin

d短波通信方位角也由兩點(diǎn)間的決定在短波電路中，因電離層電子密度的分布及路徑距離的長短，有一到多個的反射區(qū)域。對于不同的通信距離，可以參考下表來決定采用幾個反射區(qū)（幾次反射）。幾十公里≤通信距離≤2000公里選擇E層一次反射，F(xiàn)層一次反射2000公里≤通信距離≤4000公里選擇E層二次反射，F(xiàn)層一次反射反射區(qū)地理與電離層高度

sin

d

cos

x

cos

ba

aaN

900

arccoscos

d

sin

xW

y

arccoscosd

sin

N

sin

x

/

cos

N

cos

xa

a

a（N，W）

反射區(qū)的地理緯度、經(jīng)度(xa，ya)

發(fā)信臺地理緯度、經(jīng)度d

收、發(fā)臺間距離（單位：度）ba

發(fā)信臺端對收信臺的方位角一次反射時，反射區(qū)域的用下式計算：4.5.4天線仰角的計算h

2hD

2

Dtg

當(dāng)通信距離比較短（200Km內(nèi)），不考慮地面曲率影響時tg

(1

)(1

cos

)(1

)sin

h

/

R

D

3602

R

2當(dāng)通信距離大于200Km時，要考慮地面曲率影響近距離通信的最佳輻射仰角及范圍輻射仰角通信距離E層反射F2層反射最佳輻射仰角最佳輻射仰角允許范圍100km65.6°81.1°77.5°～83.7°200km47.7°72.6°66.0°～77.5°300km36.3°64.9°56.3°～71.6°400km28.8°58.0°48.4°～66.0°500km23.7°52.0°42.0°～60.9°600km20.1°46.8°36.9°～56.3°700km17.4°42.4°32.7°～52.1°800km15.4°38.7°29.4°～48.4°900km13.7°35.4°26.6°～45.0°F2層取值范圍為225～350公里時，得仰角允許范圍，取320公里，得最佳仰角。E層取110公里，得最佳仰角。輻射仰角通信距離E層反射

最佳輻射仰角F2層反射最佳輻射仰角1000km10.0o29.7o1100km8.7o27.1o1200km7.6o24.8o1300km6.6o22.7o1400km5.7o20.9o1500km19.2o1600km17.7o1700km16.3o1800km15.1o1900km13.9o2000km12.8o中遠(yuǎn)距離通信的最佳輻射仰角4.5.5天線架高的計算4sin

??

電離層反射通信的中心仰角a

電離層反射通信的中心工作波長(或?qū)?yīng)最佳仰角時的天線工作波長)aaH

天線架設(shè)高度的確定依據(jù)：天線垂直方向圖主瓣一定要對準(zhǔn)通信仰角水平對稱振子和三線天線的主瓣方向（仰角）與架高和工作波長的關(guān)系：max

minminmax(m)a

2max

min

c(

f

f

)

/

2

4.5.6短波電路 計算模型傳統(tǒng)的計算大都是利用上述方法、或手冊提供的圖表來完成，雖然計算復(fù)雜、操作煩瑣且精度比較低，但比較直觀，適合單個臺站的使用。近年來，隨著科學(xué)計算

（如

）的廣泛應(yīng)用，人們開始用計算機(jī)編程的方法來代替繁雜的圖表作業(yè)，相應(yīng)提出了一些數(shù)學(xué)模型，其核心就是如何對電離層的電子密度分布進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，歸納起來大致可以分為三類：理論型統(tǒng)計型經(jīng)驗型。理論型，這種方法假設(shè)電離層可用一個有效的模型來表示，及電波斜向入射到電離層后，可沿著預(yù)估的路徑被折射。早期此方法通常都是在大型電腦上運(yùn)行，80年代后隨著小型電腦計算能力的提高，此方法才逐漸們普遍采用。這里最主要的是要有一個精確的電離層模型，但電離層受眾多因素影響，要建立一個精確的數(shù)學(xué)模型是相當(dāng)麻煩的，因此數(shù)學(xué)描述比較復(fù)雜。此型的典型例子有（Ambient

Ionospheric

Communicationrediction

at

HF）。統(tǒng)計型，這種模型是基于對不同時間、季節(jié)、地域的電離層和

黑子的觀測統(tǒng)計資料而 模型來。使用IONCAP，ITS-78。經(jīng)驗型，使用實際觀測所得的電離層資料庫，通過推導(dǎo)得出一些電離層和電波傳輸參數(shù)的數(shù)學(xué)解析式。一般將此模型與其它模型結(jié)合起來運(yùn) 型的有FTZ4.6天線桿基礎(chǔ)、拉繩與地錨4.6.1天線桿基礎(chǔ)?4.6.2拉繩（拉線）天線桿拉線層數(shù)的確定桿高＜18m時，采用二層拉線；18m≤桿高＜30

m時，采用三層拉線；桿高≥30

m時， 采用四層拉線。每層拉線根數(shù)的確定木質(zhì)天線桿、

塔及三角形鐵塔采用

位拉線（即三根拉線）；四邊形桅桿采用四方位拉線（即四根拉線）。安裝拉線應(yīng)注意的問題拉線與地面夾角應(yīng)在45o～55o之間；不同層拉線共用一個地錨時，上層拉線與地面夾角不應(yīng)超過60o；每根