应急通信天线的制作与架设(二)

短波波段能够依靠电离层的反射进行超视距的传播，利用这个特点可以作为灾区与外界的通信手段。如果采用40m到20m之间的业余频段，可实现全天24小时几百千米范围内中短距离的通信。由于电波传播是通过上空的电离层反射进行的，因此，无论在平原或者山区都能实现无障碍的通信。如果在DX传播开通期间，还可以进行上千千米以上的远距离通信，把灾区的情况传播到外界。但是，短波波段存在着比较大的信号干扰，在通信期间还可能出现信号衰落现象，通信采用的是SSB或CW操作模式，因此操作者除了需要有信号抄收的经验以外，还需要根据传播情况随时更换通信波段和频率，以保持通信的畅通。

(1)双极天线

通常称为Dipole的天线，这是最简单、最基本的天线形式，天线具有8字形的水平方向性，在架设时应注意尽量以天线的最大辐射方向对准需要通信对象的方向。水平双极天线的制作也比较简单，用两条长度为1/4波长的普通的多股软电线作为天线振子，中间用绝缘材料进行分隔，用绳子把天线振子水平地拉开架设起来就可队使用了，天线构造如图5所示，天线的振子可以按0.95的缩短率进行修剪。天线架设时可以利用附近的楼房、树木、电线杆等高大物体进行快速架设，在野外架设时，可先用细绳子绑上石头等重物作为飞锤，抛掷到高处的树丫作为引绳，然后再把天线导线振子端头绑上绳子拉上，绳子的另一头就绑在树头上固定。也可队只采用一条支撑杆把天线架设成倒V型的天线，支撑杆在中间把天线撑起，使天线振子之间成约120，向地面用绳子下拉固定。由于一般厂制的HF收发信机都内置有SWR测定指示电路，因此，可以粗略地利用HF收发信机对天线进行进行调整。若所采用的HF收发信机内置有自动天线调谐器，则天线的架设和调试会大为简单，即使天线的特性不是很理想，天线也不用进行太多的调整，就可以马上投入使用。因此，用于进行应急通信的HF收发信机，最好选用具有内置自动天线调谐器的型号。

图5 水平双极天线

要使水平双极天线正常地工作，天线的两条振子对地的参数必须相同，但受架设场地环境的影响，可能两条振子的修剪长度并不相等。例如天线的一条振子是架空的，其对地的分布电容就会比较小，而另一条振子若靠近楼房的顶部，其对地的分布电容就会此较大。要使振子的对地电容参数平衡，靠近房顶的振子就要比完全架空的要短一点。因此，在实际架设双极天线时，就可能遇到按照两边振子相等的尺寸进行修剪振子长度，天线的SWR会有一个最低点，但老是降不下来，而当把天线振子的某一端截短或者接长以后，SWR就可以降低下来了。需要注意的是通常架空的每条振子为l/4波长的水平对称双极天线，其自然谐振阻抗是75n的，若天线接在50欧姆系统中，SWR是l：1.5，也就是说无论你怎样调整天线，天线的SWR不能小于1.5只有当水平对称双极天线以120。顶角架设成倒v型的时候，天线的自然谐振阻抗才是50欧姆，这时天线连接到50n系统中SWR就可以达到理想的1：1了。也就是说水平双极天线只有在特定的情况下，才会自然实现l：1的SWR。因此，如果架设条件不理想，使天线振子的架设角度不符合要求，或者在天线的振子周围存在导电体等原因所影响，都有可能干扰天线的自然谐振阻抗，使天线的自然谐振阻抗不是纯电阻50欧姆，而是一个既有电阻成分，又有电抗成分的负载，这时，就会出现天线好像没有了谐振点的现象了。要解决这个问题，只有借助于天线调谐器进行补偿调整。

图6 户外架设的垂直天线

对称双极天线由于天线振子对地而言有着相同的参数，因此它是平衡的。而与其连接的同轴电缆是有芯皮之分，是不可以对调的，因此它是不平衡的。如果把两者之间直接连接起来，将影响其性能，使天线系统达不到最好的效果，同时也会造成调整的困难。因此在这种平衡天线和同轴电缆之间连接时需要加接平衡/不平衡转换器，也就是通常所说的巴伦。在应急架设HF天线时，可以采用把振子引出电缆以直径。10cm绕10～15圈来做成简单的平衡/不平衡转换器(工作频率高绕的圈数可取较少，工作频率低需要绕的圈数较多)。也可以参考图13，用磁环自制1：l的平衡/不平衡转换器。

双极天线若受架设环境的限制，也可以一边高一边低地变形架设成斜拉天线。由于上述的原因，为了使天线能自然谐振于工作频率，应该使架空一边的天线振子比较长，靠近地面这一边的振子比较短一些，甚至可使天线振子的端部完全接地。如果没有接1：1平衡/不平衡转换器的话靠地面这边的振子应该接在同轴电缆的屏蔽层上。这样架设成的斜拉天线会具有一定的方向性，天线与地面形成锐角所对应的方向，就是天线辐射比较强的方向。

当水平双极天线架设高度距离地面在1/4波长以下时(一般的架设条件都在这个范围里)，天线受地面的影响而有一部分电波被地面反射向天空。利用水平双极天线的这个特性，适当地选择所工作的频段，可以实现几百千米范围内的中短距离通信，电波通过头顶上空的电离层进行反射，从高空辐射下来。因此，当利用水平双极天线进行这种中短距离通信的时候，几乎不受旁边山峰或建筑物的影响，可实现中短距离无盲区通信。

(2)垂直天线

垂直天线具有无方向性的特点，在应急通信中以充分利用这一特点，图6户外架设的垂直天线把灾害的消息迅速传向四面八方。短波段的垂直天线分为两部分，一部分是垂直振子部分，通常采用l/4波长的导线作为垂直振子部分，也可以因地制宜利用竖立起的金属管或金属杆等作为天线的垂直振子部分(如图7所示)，需要注意的是垂直振子与地是绝缘的，因此，在实际架设时要采用绝缘的材料把振子垫起来架设。一般短波的垂直天线振子长度是几米到几十米，如何固定垂直天线振子是短波垂直天线架设的一个重大问题。在应急架设时，由于受条件所限，通常采用撑和吊的办法，也可以用三面或四面拉绳的方法进行固定，当垂直振子部分架设起来比较高的时候，可以采用多层拉绳的固定方法。用拉绳固定特别是采用多层拉绳时，一定要注意适当地施予拉力，使每一面和每一层的拉力均匀，绳子的拉力也不可太大，否则垂直杆会受力太大而垮掉。如若垂直振子太长，受架设条件、手段和人力的限制不方便进行架设时，可采用把天线振子导线的剩余部分，绕在用空饮料瓶、空纸箱、塑料管、竹杆或木头等作为骨架的绝缘体上，成为一个加感线圈(图8)，把天线变形为底部加感垂直天线，这样就可以适当地缩短垂直振子的长度，以方便进行架设。由于天线加入了加感线圈，使得天线的谐振频带会变窄，因此在绕制加感线圈的时候，可适当地留出一些抽头，方便对天线进行现场实际调整，使其达到最佳的效果。天线的另一部分是地网部分，地网部分可以使天线能达到良好地电气接地，获得比较良好的辐射特性和阻抗特性。通常只要在地面铺设几条1/4波长以上的导线就可以，只要场地够大，架设起来是没有很大的问题。如果架设地点的土壤导电性良好，则地网可以通过打人铁桩等来代替。如果附近有接地体，如埋地水管等，也可以借用作为天线的接地，使天线能够迅速架设起来工作。如果遇有在地上竖起来的铁塔或铁杆等的高耸金属物体，也可以如图9所示，利用金属体作为应急垂直天线，天线经过天线调谐器进行适当的调整，也可以获得很好的通信效果。需要注意的是垂直天线的辐射特性与水平双极天线不同，他的最大辐射是沿着地面微上翘的方向，因此在天线周围平面范围内具有一定高度的物体都会对起辐射产生阻挡影响，要使垂直天线发挥良好的效能，有条件的应把天线尽量安装架设在开阔的平地或者山顶上。垂直天线没有往上空的辐射，因此，这种天线只能利用地渡作为本地通信或者利用天波在DX传播开通的时候进行远距离通信。垂直天线接收各个方向来的电波，因此，天线所接收捡拾的噪声也会比较大。

图9 利用金属体作为应急垂直天线

(3)长线天线

又称为端馈天线，如图10所示，天线的一端连接一个9：1的宽带高频变压器，天线振子采用7m～30m长的软电线(振子短高频段特性比较好，振子长适合低频段)，天线水平或斜拉架空，长线的另一端放空通过拉绳在高处固定。高频变压器的另一端需要接地。这种天线的优点就是架设比较容易，在狭窄的环境中也可以使用，只要放空拉一条架空长线即可，天线具有比较宽的频带，可以覆盖比较多的波段，端馈天线还带有一定的方向性，在放空端部所指的地方辐射信号比较强。天线所用的9：1高频变压器可以购买成品，如图11所示，也可以采用三股绞合线在磁环上穿绕12圈自制而成，接线方式如图12所示。在应急条件下，甚至可以在竹杆或塑料管上用三股并排或绞合方式密绕25圈进行制作。

平时的准备

为了在灾害发生时业余电台能马上投入到抢险救灾的应急通信中去，我们业余无线电爱好者除了要多学习各种通信技能和参加有关应急通信的演练外，在平时也需要有目的地准备好一些应急通信用的器材，把这些器材归纳整理好成为一个“应急通信锦囊”，集中地包装好放在容易拿到的地方收藏起来，到万一需要的时候，就可以马上取出投入使用。只要在平时花上一点时间，自已收集制作一些简便易行的天线器材，在应急通信时，就可以发挥出大的作用。

笔者认为，平时准备的应急通信锦囊应该包括以下的一些物品，如图13所示。

1.约10m两头焊有M型接头的5D一2V规格同轴电缆1条，用来作为收发信机和天线的连接线。最好准备一些M型插座转BNC插头和M型插座转L16插头的电缆转换接头，方便电缆连接不同的设备。

2.两个M型同轴电缆撬座，其中的一个插座的芯子和外屏蔽上分别焊上两条短的多股线备用。电缆插座可以用于临时连接天线，也可用于制作简易垂直天线。

3.一个1：l的平衡/不平衡转换器，可以采用成品的转换器。自制时用三殷网线在高频磁环上平绕12圈制成，接线方式如图13所示，也可以不用磁环而采用空芯线圈的方式绕制。用塑料管或者塑料瓶等材料做密封的防雨外壳，连接同轴电缆端用M型同轴电缆插座固定引出，接天线端用铜螺丝固定引出。在外壳的顶端固定一个小钩子，方便架设。

4.两条1.5m～2m的拉杆天线，可以用于制作vHF/uHF天线，通过调整拉杆的长度，可迅速地调整天线的工作频率点。

5.一条5m～10m的钓鱼杆，钓鱼杆在收纳状态只有不到1m的长度。在架设vHF/uHF天线时，可以在顶部固定上VHF/uHF天线，作为升高天线的支撑杆使用，在架设HF天线时可以绑上软线作为垂直振子用，在楼房上架设HF天线时，可以把软线通过钓鱼杆伸出窗外和阳台吊下作为辐射体。在架设倒v形的短波天线时，可以利用钓鱼杆作为天线中间的支撑体，就可以很方便地把天线架设起来。可以根据环境的情况，利用一边有树木、电线杆或房屋墙壁等可以利用的支撑点，配合钓鱼杆作另一边的支撑体，架设起水平双极天线。

6.相机的三脚架或者是三脚灯架。配合钓鱼杆使用，可很容易使钓鱼杆稳固地竖立起来，在设置天线时，可以更容易更安全地操作。

7.绳子，可以准备三四段约lOm长的线绳或尼龙绳，用于拉水平双极天线的振子，固定垂直天线振子或天线的支撑杆等，还可以用于进行捆绑。

8.夹子，利用文件夹或晾衣夹结台绳子使用提供固定的作用，可以灵活地提供夹持天线振子或电缆等用途，也可以用于线缆和振子等的临时连接固定。

9.螺丝螺帽和卡箍等，可以用于天线振子的固定，提供电气连接等。

10.两头鳄鱼夹的短路线，在一条0.5m左右的软线的两头焊上鳄鱼夹，可用于进行一些临时连接，调整加感线圈的抽头位置等。

11.卷尺，5m的钢卷尺，既可以用于测量振子的长度，方便进行计算调整天线的工作频率，另一方面，在应急时，可以结合鳄鱼夹短路线，利用钢卷尺作为天线振子，也可以很迅速地架设起临时的通信天线。

12.塑料自锁固定胶带，可用于捆扎固定线缆，天线振子和支撑杆与绳予的连接固定。由于塑料胶带具有绝缘性，因此可以用于代替天线的绝缘子。因塑料自锁固定胶带大多只是一次性使用，因此，每次使用过后，要注意及时进行补充。

13.绝缘胶布，用途比较多，既可以用于提供电气绝缘，又可以用于天线零件和接头等的防水包裹，还可以用于捆扎固定。同样在使用后要注意及时进行补充。

14.厚塑料袋，可以进行零件的分类包装，也可以用于对天线进行防水处理，还可以用于作为绝缘材料。

对于手头上的器材和零件，我们在闲暇的时候可以把他们组合起来进行调试，熟悉天线的架设装配顺序，优化安装方法和天线结构。预先做好一些辅助陛的工作，例如在作为天线的振子导线的端头上压接上线耳，振子上弯好固定的钩子等。根据自己所选用天线系统的具体情况，用一个本子记下常用的应急通信频率以及在这些频率上经过试验后确定的天线尺寸和组合安装图等放在“锦囊”里，也可以在有关器材零件上做上标记，贴好标签，这样在应急运用中就可以做到忙而不乱、心中有数、事半功倍，提高工作效率。要时常对器材进行检查，对零件的数量进行核对，发现有损坏或缺失的应及时更换和补充。多通过参加有关应急通信的演练不断总结经验，改进器材。注意浏览网上或者了解其他爱好者在架设应急天线的成功案例，学习汲取他们的好经验好办法，结台科技和材料的进步，及时更新自己“应急通信锦囊”中的零件和器材，尽量做到小型、轻便、精干。动脑筋想办法使自己的器材零件能够一物多用，使所设置的天线覆盖尽可能多的频段，在此基础上，不断总结经验进行优化和改进，设法进一步提高天线的性能。