无线电波的传播规律&业余波段的特点

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面对二十多个业余波段，究竟该用哪一段？春夏秋冬阴晴雨雪对通信会有什么影响？当你对这些问题打算亲自体验一番之前，应该对无线电波的传播规律及各业余波段的特点等等先做些“调查研究”，这样才能事半功倍。

一、无线电波的传播方式 无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后，是经过不同的传播路径到达接收点的。

      人们根据这些各具特点的传播方式，把无线电波归纳为四种主要类型。

    1）地波，这是沿地球表面传播的无线电波。

    2）天波，也即电离层波。地球大气层的高层存在着“电离层”。无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“折射”。因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。

    3）空间波，由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。直射波和反射波合称为空间波。

    4）散射波，当大气层或电离层出现不均匀团块时， 无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。 在业余无线电通信中，运用最多的是“天波”传播方式，这是短波远距离通信向必要条件。空间波和散射波的运用多见于超高频通信，而地波传播“一般只用于低波段和近距离通信。



二、电离层与天波传播

      1．电离层概况 在业余无线电中，短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。短波段信号的传播主要依靠的是天波，所以我们必需对电离层有所了解。

      地球表面被厚厚的大气层包围着。大气层的底层部分是“对流层”，其高度在极区约为九公里，在赤道约为十六公里。在这里，气温除局部外总是随高度上升而下降。人们常见的电闪雷鸣、阴晴雨雪都发生在对流层，但这些气象现象一般只对直射波传播有影响。

      在离地面约10到50公里的大气层是“同温层”。它对电波传播基本上没有影响。

      离地面约50到400公里高空的空气很少流动。

      在太阳紫外线强烈照射下，气体分子中的电子挣脱了原子的束缚，形成了自由电子和离子，即电离层。由于气体分子本身重量的不同以及受到紫外线不同强度的照射，电离层形成了四个具有不同电子密度和厚度的分层，每个分层的密度都是中间大两边小。

      离地面50～90公里的称作口层。D层白天存在，晚上消失。D层的密度最小，对电波不易反射。当电波穿过口层时，频率较低的被吸收得较多。

      90公里~140公里的是E层。通常情况下E层的密度也较小，只有对中波可以反射。在一些特定条件下， E层有可能反射高频率的无线电波。在盛夏或是隆冬，E层对电波的反射现象总是有规律地出现， 你可以清楚地接收到远距离小功率电台发射的信号，而且可以发现可听别的范围是在有规律地变化。 所以，爱好者们对这种不稳定的E层总是抱着极大的兴趣在进行观测研究。

      高空200～300公里的是F1层，300～400公里是F2层。夏季以及部分春秋季的白天，F1层和F2层同时存在，且F2层的密度最大。到了夜晚，F1和F2合并成一个F2层，高度上升。F2层对电波的反射能力最强，它的存在是短波能够进行远距离通信的主要条件。

      2.电离层对电波传播的影响

　　人们发现，当电波以一定的入射角到达电离层时，它也会象光学中的反射那样以相同的角度离开电离层。显然，电离层越高或电波进入电离层时与电离层的夹角越小，电波从发射点经电离层反射到达地面的跨越距离越大。这就是利用天波可以进行远程通信的根本原出。而且，电波返回地面时又可能被大地反射而再次进入电离层，形成电离层的第二次、第三次反射。 由于电离层对电波的反射作用，这就使本来是直线传撇的电波有可能到达地球的背面或其他任何一个地方。电波经电离层一次反射称为“单跳”。单跳的跨越距离取决于电离层的高度。电波进入电离层的入射角度。电波进入电离层的入射角度取决于天线的结构和天线离地面的高度，而电离层的高度则与时间和季节有关。

        电离层对电波的反射作用和电波的频率以及电离层本身的密度有关，电波的频率越低越容易被反射：长波、中波、短波可以被反射，超短波、微波在一般情况下只能穿透电离层而不返回地面。

        电离层的密度越大对电波的反射作用越强：

        F2层的电子密度最大，它对电波的反射作用最大；

        凌晨时分电离层密度最小。

        只有低频卓的电波还有可能被反射。其余都穿透出去了。

        电离层对无线电波有吸收作用，当电波进入电离层后，电离层内的自由电子受到电波的作用产生运动，与气体分子发生碰撞并消耗能量。这个能量是电波供给的，也即电波通过电离层时要消耗能量，这种现象称为电离层对电波的吸收。电离层对电波吸收作用的大小上要决定于电子密度和无线电波的频率，工作频率越低、电离层密度越大，吸收作用也就越大。

       所以从昼夜来说,白天比夜晚吸收大；从季节来说,夏季比冬季吸收大。

       由于电离层高度及密度的变化，由于电波在被反射过程中极化方向会发生旋转，接收到的信号强度会有或快或慢的周期性起伏变化，人们称之为“衰落现象”。



三、太阳黑子的影响

      太阳黑子（Sunspot）的活动对电离层密度有着密切关系。 黑子多的时候电离层密度大。因而短波的高频段要好用些；

      在黑子活动少的时候低频段好用些。当太阳黑于突然爆发时，会引起电离层的骚动，使短波通信中断。 太阳黑子的活动是有规律的。它以11年为一个周期，活动最利害的年份称太阳黑子高峰年，下一个高峰是在1989、1990年，最平静的时期是在其后的五年即1994～1996年。现在，正处于黑子活动的低谷时期。



四、怎样利用不同的业余波段 1．160米波段（1.8～2.0MHz）

       这是一个属于中波（MF）波段的业余频段。应该记往，业余无线电通信的前辈们就是从这些低频段开始为人类作出巨大贡献的。 这个波段的电波以地波传播为主。一般来说，地波传播的最大距离只有250公里， 所以在太阳黑子活动的一般年份，这个频段只能用于本地、附近地区间的通信。

       但大量实践证明。在冬季黎明前一、两个小时内，在太阳落山前的一小时内，它有可能传播到几千公里以外的地方。所以， 国际上在每年的一、二月份都要为160米波段专门组织比赛，让热衷于这个波段通信的爱好得以大显身手。

       各国对这个彼段的划分使用存在一些差别:
      1, 如中国、美国、英国都是1.8～2.0MHz， 澳大利亚是：1.8~1.860 MHz,而新西兰则分为1.803～1.813,1.875~1.900MHz 两段。

       所以我们常需用“异频工作”方式来弥补各国规定上的不同，比如我们要和澳大利亚联络，就可在高于1.860 MHz 的频率上发射，而在低于1.860MHz的频率收听。

      2， 80米波段（3.5～3.9MHz） 这是属于NF段中频率最低的业余频段，也是一个最有利于初学者以较低的成本自制收发信设备的频段。和160米波段一样， 它一般也是靠地波传插，晚上（一般要到零点以后）和邻近国家的联络比较有保障。在太阳黑子活动相对平静年份，晚上DX的效果相当不错，白天由于电离层的反射有时也能达到300公里远的地方。 应该了解，3.735MHz是国际规定的慢扫描电视（SSTV）信道。 80米波段和160米波段在夏季都会受到几百公里之内的雷电干扰以及非业余电台的干扰。

      3， 40米波段（7.0～7.1MHz） 这是一个专用的业余波段，在太阳黑子活动水平较低的年份，白天这个波段可以很好地用作国内或临近省份业余电台相互间联络。到了太阳黑子活动高峰年，就有可能只能和本地电台联络。晚上或是傍晚和清晨，在这个波段上可以联络列世界各地的电台。 各个国家对这个波段的规定也有所不同，比如美国可使用 7.0～7.3MHz的范围，其中7.15～7.3MHz可以用话工作，而处于第二区的我国只能用7.0～7.1MHz， 因此有时会要求在联络中使用异频工作的方式。

       4． 20 米波段（14.0～14.35MHz ） 这是爱好者使用最多的“黄金”频段之一，许多同家规定有了高等级执照才能在这个频段上工作。无论是白天还是晚上，甚至在太阳黑子活动的低峰期，也还能够用这个波段和世界各地联络。和前面介绍的波段不同，这个波段开始出现“越距现象”了。即出现了一个地波传播到达不了，而天波一次单跳义超越过去的电波无法到达的“寂静区”。这是天波传播的一个特别的现象。受越距现象影响，要是国内或邻近省份电台之间的联络，比如北京和天津等地，南京和苏州、上海等地在多数情况下, 都不能用20米波段进行联络。但由于电离层是在不断变化之中，所以寂静区的范围不是固定不变的。

       5．15米波段（21.0～21.45MHz） 这是一个最热闹的波段，世界范围内大量的新手也都活跃在这个频段里。在太阳黑子活动的低潮期，15米波段可以很好地用于远程通信，即使是太阳黑子活动的低峰期，它也是比较可靠的。而15米波段常与20米波段相辅相成，比如在20米波段上与欧洲联络不好, 这时15米却变得好起来。 15米波段的越距现象更加明显，尤其是在隆冬和盛夏季节，听本省或国内电台是很困难的。这个波段上经常有许多小功率电台活动。如日本在21.210～21.440MHz中分配了24个频道专门供给5瓦以下的小功率电台使用.      

       6．10米波段（28.0～29.7MHz） 这是一个理想的低功率远距离通信波段，甚至在太阳黑子活动的高峰期也是如此。当这个频段开通时，传播情况比较好时能达到像打电话那样的通信效果。由于频率比较高，晚上电离层较小的密度己不能对其形成反射，所以这个频段的远程通信只能在白天。10米波段的天线设备是整个短波中尺寸最小的，而传播过程中的绕射能力又比超短波强，所以许多爱好者在近距离上用这个波段进行移动通信。 在10米波段上，28.0～28.2MHz一般用于电报，28.2～28.25MHz是世界范围的10米波段业余无线电信标台（BEACON），28.25MHz以上一般由于话，而29.4～29.5MHz是业余卫星通信用的频率。

       7． 6米波段（50～54MHz） 6米波段属于VHF（甚高频）频段，其传播方式接近于光波，在视距范围内能保证可靠的通信。 许多国家建有爱好者共用的6米波段自动中转系统，如澳大利亚，爱好者利用它可以用手持式对讲机进行环澳洲通信。

      在大量的通信试验中人们发现， 6米波也可以进行远距离通信。比如，我国苏州市的爱好者就在这个波段，同澳大利亚等几十个国家的业余电台联络过；又比如，澳大利亚爱好者经常能在当地收到我国江苏电视台一频道的信号（48.5～56.5MHz）。 这是怎么回事呢？这是因为在大气层底部的对流层中，各种气候现象产生了许多冷热气团的环流，而大气层上部的同温层却不受其影响。这种大气物理特性的不均匀改变了甚高频电波的方向，使其沿着对流层和同温层之间的“夹层”传向远方。这种现象被称为“大气波导”。在微波波段，电磁波的传输往往要用一一种叫“波导管”的器件。这种金属管内壁光亮如镜，电磁波在里面由管壁连续反射跳跃前进。这和我们所说的“对流层传播”十分相似。当然，这种被称为“对流层传播”的现象是受气象影响的，因而每次的持续时间不会很长。 现代科学证明， 在电离层E层的底部会出现一些电子密度不均匀的区域，对于频率为40至60MHz的无线电波有较好的散射作用。 它的作用距离达1000至2200千米，有衰落现象，但不受电离层骚扰影响。现代科学还证明，每昼夜有数以千亿计的流星进入大气层。这些流星在80至120千米的高空烧毁， 形成一条细而长的电离子气体柱并迅速扩散。这对于工作频率为20至100MHz的无线电波来讲，也是一良好的散射媒体。而已由于这种“流星余迹”的散射点高，作用距离可达2000千米以上。多么诱人的DX传播条件！让我们一起努力实践，分享这些科学成果吧。

      8. 2 米波段（144～148MHz） 这也是属于甚高频的波段，其传播更依赖于直接波：爱好者主要用这个波段进行本地区内的通信。许多国家在这个波段上建有一种叫“REPEATER”的自动差转系统，爱好者用手持机通过它的差转可进行远距离通信。我闰的BYIPK曾经利用这种装置，再通过国际长途转接，成功地进行过长城---- BYIPK（北京大坛公园附近）----美国之间手持对讲机和手持对讲机的联络试验。

        2米波段和6米波段一样，也有着“不可思议”的近7000公里的远距离联络记录。气候造成的空气团块或不同的气温层形成了“对流层传播”，而突发性E层也为之米波段远距离传播创造了条件。和6米波段相比，这个波段的对流层传播受气候变化影响更大，而利用突发性E层的可能性也更大一些。 2米波段是业余爱好者进行各种空间通信试验的常用波段： 业余卫星的下行频率用的是这个频段， 145.810和145.900MHz就是业余卫星“奥斯卡10号”的信标发射频率；利用月球反射进行通信的“EME”试验也有在2米波段上进行的，等等。

        在电离层的变化中，有时会出现一些电离状态随机的、非周期的、突发的急剧的电离层不规则变化。

        1．电离层骚乱 太阳黑子区域常常发生的耀斑爆发对短波传播影响很大。太阳耀斑是出现在太阳黑子附近的一种光爆发。 耀斑爆发时，放出极强的X射线和紫外线辐射。 X射线穿透高空大气层一直到达D层，使得D层区域的电子密度可比正常值大10倍以上。此时短波的大部分甚至全部受到D层的强烈吸收，造成通信中断(Mogel－Dellinger效应)。 由于引起D层电子浓度的增加往往是突然的， 它是太阳耀斑出现时产生的辐射线所致，因此只发生在地球上的太阳照射区。 耀斑瀑发时间很短，一般不超过几分钟。太阳的入射线和紫外线辐射也不到几分钟就恢复正常。因此电离层骚乱也持续几分钟，然后，D层和E层电子浓度降低，短波穿透D层的吸收减小， 即可恢复短波通信。但在个别情况下，耀斑爆发持续时间较长，电离层骚乱可以一直持续几十分钟甚至几个小时。 低纬度地区受到耀斑爆发增强的X射线和紫外线辐射的影响较大，短波通信受到的影内也较严重。另一方面，各次耀斑爆发的猛烈程度差别很大，因而电离层骚乱的程度也各不相同，较轻微的骚乱不会使短波通信中断。

         2．电离层暴 太阳耀斑爆发时，除了电磁辐射(主要是紫外线和X射线)增强外，还喷射出大量的带电微粒子流，引起地球磁场的干扰。当带电粒子流接近地球时，大部分被挡在地球磁层之外绕道而过。有一小部分穿过磁层顶，到达磁层。当带电粒子流和地球磁场相互作用时，使地球磁场产生变动。地磁场比较显著的变动称为地磁**。出现磁暴时，在极区伴随着出现极光。出现这种干扰非常突然，只需几秒钟便可遍及全球。一般几天后地球磁场才回到它的正常状态。 当带电粒子穿过磁层到达电离层时，使电离层正常的电子分布产生激烈变动，正常的电离层状态遭到破坏。这种电离层状态的异常变化就是电离层暴。出现电离层暴时，自F层、E层至D层依次受到影响。 其中F2层表现最为明显，有时出现F2层临界频率急剧下降，厚度扩展，电子密度最大值下降，最大电子密度所处高度上升。当F2层临界频率降低时，还可能使原来使用的较高频率的电波穿透F2层而不被反射回地面，造成通信中断。为了维持通信，必须相应地降低通信频率。但是由于D层和E层同样受到电离层暴影响，电被通过D层、E层时受到的短波损耗增加，可用工作频率降低，使损耗更大，从而使接收端的信号减弱。猛烈的电离层暴可大大降低通信质量，甚至使通讯中断。 （AKS言）另外。纬度的高低对无线电的传播也是有影响的。就我的理解：由于低纬度地区日照时间高于高纬度地区，所以低纬度电离层的F层电子密度和厚度要高于高纬度的地区，这样他们在短波段高频段的传播要好于低频段。即同样条件下在南方的纬度方向上29.6M的传播会更容易开通。

        短波通信中的天线选型 短波通信是指波长１０ ０－１０米（频率为３－３０ＭＨｚ）的电磁波进行的无线电通信。短波通信传输信道具有变参特性，电离层易受环境影响，处于不断变化当中，因此，其通信质量，不如其它通信方式如卫星、微 波、光纤好。短波通信系统的效果好坏，主要取决于所使用电台性能的好坏和天线的带宽、增益、 驻波比、方向性等因素。

      近年来短波电台随着新技术提高发展很快，实现了数字化、固态化、小型 化，但天线技术的发展却较为滞后。由于短波比超短波、卫星、微波的波长长，所以，短波天线体积较大。在短波通信中，选用一个性能良好的天线对于改善通信效果极为重要

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下面简单介绍短波天线如何选型和几种常用的天线性能。

     一、衡量天线性能因素 天线是无线通信系统最基本部件，决定了通信系统的特性。不同的天线有不同的辐射类型、极性、增益以及阻抗。

     １．辐射类型：决定了辐射能量的分配，是天线所有特性中最 重要的因素，它包括全向型和方向型。

     ２．极性：极性定义了天线最大辐射方向?电气矢量的方向。 垂直或单极性天线（鞭天线）具有垂直极性，水平天线具有水平极性。

     ３．增益：天线的增益是天线的基本属性，可以衡量天线的优劣。增益是指定方向上的最大辐射强度与天线最大辐射强度的比值，通常使用半波双极天线作为参考天线，其它类型天线最大方向上的辐射强度可以与参考天线进行比较，得出天线增益。一般高增益天线的带宽较窄。

     ４．阻抗和驻波比（ＶＳＷＲ）：天线系统的输入阻抗直接影 响天线发射效率。当驻波比（ＶＳＷＲ）１：１时没有反射波，电压反射比为１。当ＶＳＷＲ大于 １时，反射功率也随之增加。发射天线给出的驻波比值是最大允许值。例如：ＶＳＷＲ为２：１时 意味着，反射功率消耗总发射功率的１１％，信号损失０．５ｄＢ。ＶＳＷＲ为１．５：１时，损 失４％功率，信号降低０．１８ｄＢ。



二、几种常用的短波天线

      １．八木天线（Ｙａｇｉ Ａｎｔｅｎｎａ） 八木天线在短波通信中?通常用于大于６ＭＨｚ以上频段，八木天线在理想情况下增益可达到１９ｄＢ，八木天线 应用于窄带和高增益短波通信，可架设安装在铁塔上?具有很强的方向性。在一个铁塔上可同时架 设几个八木天线，八木天线的主要优点是价格便宜。

      ２．对数周期天线（Ｌｏｇ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ａｎｔｅｎｎ ａ） 对数周期天线价格昂贵，但可以使用在多种频率和仰角上。对数周期天线适合于中、短波通 信，利用天波信号，效率高，接近于发射期望值。与其它高增益天线相比，对数周期天线方向性更强，对无用方向信号的衰减更大。

      ３．长线天线（Ｌｏｎｇ－Ｗｉｒｅ Ａｎｔｅｎｎａｓ） 长 线天线优点是结构简单，价格低，增益适中。与八木天线和对极周期天线比，长线天线长度方向性 和增益低。但其优势在于，由于其增益与线长度有关，用户可以找到最佳接收线的长度和角度。通 过比较信号波长，计算出线的长度，非常适合于远距离通信。当线长４倍波长在仰角为２５度时与 双极天线比增益高３ｄＢ，当线长８倍于波长时，增益高６ｄＢ，仰角下降到１８度。

      ４．车载移动天线（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｎｔｅｎｎａｓ） 移动 天线一般工作在２．０～２５ＭＨｚ频段上，为垂直极性天线，性能与机械特性有关，天线长度较短，在低仰角工作时，发射效率适中。在通常情况下，车载天线仰角应大于４５度，因为天线长度较短，是低效天线。在汽车上，机械特性限制了天线的选择，但天线可以放置为倒"Ｌ"型，这样增 加了天线的垂直辐射面，可以提高发射效率，倒"Ｌ"天线适宜用于中短波通信。



三、常用短波天线性能

       方向性天线、简单的双极天线适用于短距离通信，但短波远距离通信信号微弱，甚至被各种噪音淹没时，天线就需要选择比双极天线增益更高的天线。理想方向性天线在工作方向上具有很高增益而无用方向上增益为０。



四、不同环境下天线选型

       １．固定站间远／近距离通讯 由于固定站间通讯方向是固定不变的，所以一般采用高增益，方向性强的短波天线。通信距离在１０００－３０００公里，可使 用高增益，低仰角对数周期天线（ＬＰ），但天线价格昂贵。在实践中１００Ｗ短波自适应电台配这种天线，可基本实现北京至昆明，乌鲁木齐甚至拉萨全天候通信。如果通信质量要求不是太高也 可使用价格相对便宜的天线如八木天线，长线天线，但长线天线需用天调。距离在６００Ｋｍ以内 时采用水平双极天线可取得较好效果，但水平双极天线占地较大，中心站电台较多不适合布天线阵。

       ２．固定站与移动站间通讯 由于移动站在运动中，通讯方向不固定，所以中心站的天线应选用全向天线，例如，多膜短波宽带天线或配有天线调谐器的鞭状天线。多膜天线虽然价格较贵，但是一个天线竿上可以绕三副天线（俩副高仰角天线，一副低仰角天线）远、近距离通信均可兼顾。中心站也可用鞭状天线，鞭状天线的仰角低，近距（２０--１００ 公里）通信困难，远距离（５００--３０００公里）只要频率合适，通信效果较好。 移动站天线由于安装面的限制，多采用鞭状天线，国内有时用栅网、双环、三环天 线。远距离通信时，鞭状天线竖直，近距离通信则可以放置为倒"Ｌ"型，这样使用增加了天线的垂 直辐射面，可以提高发射效率。只要天线的发射角、电台的工作频率合适，可以克服短波盲区（３ ０--８０公里）的通信困难。   

      ３．干扰环境下的天线选型 电台干扰是指工作在当前工作频率附近的无线电台的干扰，其中包括敌方有意识的电子干扰。由于短波通信的频带非常窄，而且现 在短波用户越来越多，因此电台干扰就成为影响短波通信顺畅的主要干扰源。特别对于军用通信系统，这种情况尤其严重。电台的干扰与其他自然条件引起的干扰有很大的不同，它带有很大的随机 性和不可预测性。在敌方有意识的电子干扰情况下，采用高增益、方向性强的对数周期天线可取得 一定的效果。当然，克服干扰主要提高短波电台性能（发射功率、接收灵敏度等等）或者采用频率自适应、短波宽带跳频技术。如果需要数传，调制解调器性能也非常关键，带有交织功能的串行体 制短波高速调制解调器具有良好的抗干扰性能。   

       以下综合评论 实际上，对于专业厂家生产的天线，比如v/u段的J形天线，都必须定制的，出厂时候必须调整（主要是修剪振子的长度），对于国外的厂家，由于是定型的产品，所以一般经过理论计算和长时间生产实践，摸索了比较好的数据，对于不同的频点的调整，有了经验数据。所以我们可能会以为商品天线出厂不需调整就能很好匹配。（国内由于厂家调测设备不到位，所以大部分都是形似而做不到神似，呵呵），对于国外生产的短波段的天线，比如日产的短波多波段八木天线，由于普遍采用低通滤波器类似的线圈加慢波天线线圈，一方面大大缩小了天线尺寸，又适应多波段的需要。但是同时，使天线方向图波瓣钝化，降低了增益，从而也相应地扩大了适应的频带宽度（天线的增益和天线的工作频带宽度成反比）。再说，对于短波段的频带（和V/U比较）本身比较窄，拿比较宽的业余波段21.000-21.500MHz来说，总共才500KHz，只占频带宽度的1/43，这样的天线整个频带只要一个尺寸完全可以照顾过来，难度不大，对于成品厂家，由于长期制作，应该已经可以很好地调出了具体的制作尺寸，按照要求架设（主要是场地的选择，以及离地高度），一般就能达到厂家的指标了。但是在民用来说，制作最复杂，厂家的产品由于考虑成本，费效比，所以没有发烧的ham制作的那样不惜工本，不怕费时！比如说：好多国外爱好者非常喜欢的多单元框形天线，由于能够同时接收垂直和水平极化波，对于远距离通信非常有利（我们知道电磁波在经过反射后往往会使极化方向旋转，比如通过电离层的反射或者地面/水面的反射后，极化方向会旋转90度，所以对于水平发射的远端电台，我们接收到的往往是水平极化波和垂直极化波的复合，由于有相位差的存在，接收到的电磁波会有衰落，采用多单元的框形天线阵，分集接收既很好地利用了两种极化波，又有效地克服了多径引起的相位差产生的衰落）。   



        但市场上，由于销量小，制造成本高，而没有成品，除非定制。还有，短波段的宽频带（1.8--29MHz）的对数周期天线阵，国外已经由爱好者制作使用了，而且一做就是几副（对应不同的方向），占地很广，蔚为壮观！相信这样的天线在国家来说也是研究所少量研制，而没有成品出售的。所以我说，最高级和发烧的，最好的天线都是爱好者制作的！国外好多制作天线的公司，都是由爱好者开设的。其实不光天线，包括无线电测试仪表。我想他们的设备不比好多厂家差。

来自中国业余无线电ＤＸ联盟（CARA）

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无线电通信就是不用导线，而利用电磁波振荡在空中传递信号，天线就是波源。电磁波中的电磁场随着时间而变化，从而把辐射的能量传播至远方。

    在莫尔斯和贝尔先后发明了有线电报和电话之后，很多科学家对电磁现象大量研究。直到1831年，在英国，法拉弟首先发现了电磁感应现象，并且预言：电与磁的传播是和光一样的一种波。

　　英国科学家麦克斯韦从1850年就开始对法拉弟提出的课题展开研究。他总结了前人的研究成果，用数学方法对法拉弟的电磁场思想做了严格的论证，并在1864年做出“电与磁的交替转化过程，是一种波的传播形式，是一种光波”的论断，他称这种波为电磁波。

　　在麦克斯韦首先提出电磁理论后，又过了24年，才由德国伟大的物理学家赫兹通过实验证实了麦氏理论的正确。赫兹设计了一个能够接收电火花的装置，结构极简单。把一根导线弯成圆形，使两端之间仅留一微小的间隙，称它为“共振子”。“共振子”为什么也有火花发生呢？赫兹认为，这一定是电振荡以电磁波形式通过空间传播过去的。赫兹于1888年公布了自己的实验结果，证实了电磁波的存在。

　　赫兹的实验成果震惊了世界，许多科学家继续开展对电磁波的研究。1890年，法国物理学家布朗利发现，将金属粉末即紧缩成块，但是它的电阻减小了，使电流容易通过。这种装有金属粉未的玻璃管被称为“布朗利管”，又称“粉末检波器”，它接收电磁波的灵敏度比赫兹的“共振子”要高得多。

　　1894年，20岁的意大利青年马可尼从杂志上读到悼念赫兹的文章和他生前的感人事迹，受到极大启发：“如果利用赫兹发现的电磁波，不需要导线也可以实现远距离通信了”。马可尼为自己的大胆设想所激动下宏愿，决心开拓无线电通信事业，把赫兹的研究成果付诸实际应用。在家人的支持下，马可尼就在自己家中进行实验，他用赫兹的火花放电器作发射机，用布朗利的金属粉未检波器作接收机经过一个多月的努力，终于完成了电磁波的发送和接收实验，并在实验中发现，利用天线可使发射距离增加。经过反复试验、改进，在1895年，马可尼成功地进行了约3公里的无线电通信。几乎与马可尼同时，俄罗斯军官波波夫也研制成功了一台无线电收发报机。

　　然而，马可尼向意大利政府提出的专利申请却未被获准。1896年，马可尼回到他母亲的故乡英国。他在英国不仅得到了无线电通信发明专利，而且受到学术界的高度重视。1897年，在伦敦设立了马可尼无线电报公司。后来，马可尼利用大型发射天线杆成功地进行了飞越多佛尔海峡的无线电通信实验，建立起英、法两国的无线电联络。1901年12月12日，马可尼又完成了自英国到加拿大，横越大西洋的无线电通信实验，并取得圆满成功。据说，当时马可尼的实验采用的是用风筝悬挂天线的方式。

　　由于马可尼发明了无线电报装置，实现了人类史上第一次远距离无线电通信，为此，他在1909年荣获诺贝尔物理学奖，与波波夫同被人们誉为“无线电之父”。

无线点播的传播途径分为五类：（1）地波传播：地波传播是指电磁波沿地球表面饶射传播。当天线很低时，电磁波距地面很近，又加之天线很长，很容易被地面吸收导致迅速衰减。这种衰减与地面的性质（导电系数的大小）、电磁波的极化方式和频率有关。因此长波一般用于地波传播。这个波段，我国一般用于电力线载波，在前苏联用于广播。最近，我国在部分山区用于近距离广播。它的频率一般规定为30KHz--400KHz,这个频率称为长波。中波的频率是500--1600KHz，也是地波传播，我国用于调幅广播。（2）电离层传播：由于太阳和各种宇宙射线的辐射，引起空气分子的电离，而形成了电离层。电离层分三层。D层（距地面高度60--80Km）、E层（100--120Km）、F1层（200Km）、F2层（200-900Km），中波和短波都能借助电离层的反射传播到较远的距离，最常用用于短波通信。短波频率为（1.5MHz--30MHz）。百年前，三声短促而且微弱的讯号，向世界宣布了无线电的诞生。一九○一年，扎营守候在讯号山(Signal Hill位于加拿大东南角)的意大利科学家马可尼，终于接收到了从英格兰发出的跨过大西洋的无线电讯号，这个实验向世人证明了无线电再也不是仅限于实验室的新奇东西，而是一种实用的通讯媒介。此后短波用作全球性的国际通讯媒介便开始发达起来了。
    虽然马可尼的试验结果令人相当振奋，可是当时一般人认为无线电传播方式类似光波，发射之后，绝对沿直线方向进行传播，从英国到加拿大，再怎么说也无法完成直线的无线电通讯(因为地球表面是弧形的）。当时的科学理论更证明，从英国发射后的无线电波一定直驱太空，怎么可能扺达加拿大？可是从马可尼用简陋的无线电设备征服长距离通讯的试验记录来看，白天，讯号可以远达七○○英哩，晚间更远达二○○○英哩以上，这些试验数据，使得以往的理论所推断出来的必然结果，开始发生动摇了。
    与此同时，MR.KENNELLY及MR.HEAVISIDE不约而同地分別提出了同样的看法：就是在地球大气层中有电子层的存在，它可以像镜子般，把无线电折射回地球，而不致于沿着直线方向直奔太空，由于这种折射回返的讯号，使得远方的电台可以互相通讯，这种对无线电波有如镜子般作用的电子层称做KENNELLY HEAVISIDE层，但现在一般称之为电离层（lonosphre），而短波远距离广播和通讯之所以如此发达就是受了电离层之益。
    从一九二五年开始，许多科学家便开始进行电离层的研究工作，由向电离层发射无线电脉冲讯号，然后从电离层反射的回波（Echo）中，可以了解到电离层的自然现象，所得到的结果就是：地球上空的电离层就像是一把大伞覆盖着地球，而且随着白天或夜晚或季节的变化而变动，同时发现某些频率可以直接穿过电离层，而有些频率则以不同角度折返回地球表面，虽然对电离层已经有了某种程度的了解，而且短波的国际通讯也有了很大的发展，这六十多年来，科学家从不放过任何继续研究电离层的机会，甚至火箭发射、人造卫星试验及最近的太空穿梭机飞行，都要做有某些实验，以期能更进一步了解电离层的变化规律，最近借助超高速计算机，建立了各种假设的电离层分析模型，科学家希望能够像天气预告那样，可以预测未来几天的电离层状況。短波通信曾为弃为无用的频段多年，在1923年美国和法国的业余电台仅使用了几瓦的功率，利用100m波长实现了横越大西洋的通信，业余无线电爱好者的这一发现，为短波广播通信奠定了基础。（3）空间传播：也就是直发射天线和接收天线必须在视距范围内，这时电波由直射波和地面反射波组成相干传播，因此接收点的场强为二者之和。这种传播方式用于超短波和微波通信。频率在30MHz以上的调频广播和电视信号发射都是空间波传播。超短波通信从理论上讲，只能在视距范围内进行。。（4）对流层的传播：从地面上升到离开地面大约10Km的范围称为对流层。由于对流层中大气温度、压力和湿度的变化，使大气介电系数随高度而改变。当电波通过这些不均匀的大气层时，就会产生反射、折射、和散射。只有超短波才能利用对流层进行远距离传播。（5）外球层传播：离开地面900--1200Km的高度称为外球层。在100MHz以上的频率可以利用外球层进行宇宙通信。卫星通信、卫星电视就是这种传播方式。

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在确定无线电系统实际通信距离、覆盖范围和无线电干扰影响范围时，无线电传播损耗是一个关键参数。无线电通信系统若不进行科学的频率指配和严格的系统设计与场强预测，会使系统之间产生严重干扰而不能正常工作。为了保证无线电通信用户的通信质量，确保无线电波发射的业务覆盖服务区和电波传播的可靠程度，必须仔细地计算从接收天线到发射天线之间的传播损耗。理论上讲，在自由空间无线电波的传播损耗大小与传播距离的平方及使用频率的平方成正比关系，但是在确定无线电系统实际通信距离、覆盖范围和无线电干扰影响范围时，同时还要考虑在传播路径上存在着各种各样的影响，如高空电离层影响，高山、湖泊、海洋、地面建筑、植被以及地球曲面的影响等，因而电波具有反射、绕射、散射和波导传播等传播方式。在研究电波传播特性时，通常以数学表达式来描述这些传播损耗特性，即所谓的数学模型。无线电波传播模型通常是很复杂的，必须对不同的频段使用不同的电波传播模型，以预测电台覆盖和传播场强。下面简要地叙述几种传播方式（详细数学公式略）。
　　VLF(f< 30kHz)　频率低于30kHz的电波，传播损耗近似等于自由空间传播损耗，即相当于电波在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，不发生反射、折射、绕射和吸收现象，只存在因电磁能量扩散引起的传播损耗。在此频段内，电波在电离层与地球之间可以以波导方式沿地球表面进行传播。
　　LF(30kHz< f< 300kHz) 在这个频段内，有两种重要的传播方式：地波方式及电离层天波方式。天波信号幅度具有明显的昼夜变化，这是由于电离层吸收和变化的缘故。
　　MF(300kHz< f< 3MHz)　在该频段内，传播方式也是地波和天波。当评价地波时，还需要知道大地的电气特性，特别是大地电导率的数据。对150kHz到1.6MHz频率频段，采用天波传播的预测方法。在MF广播频带内，天波传播只假定发生在夜间。在1.6MHz以上频率，HF传播预测方法才开始有效。超过1.6MHz时，天波对移动通信明显地变得更为重要。
　　HF(3MHz< f< 30MHz)　在该频率范围内，信号的传播一般是通过电离层,主要以天波方式传播，因而表现出较大的变化。电离层的传播特点主要表现为会造成长途传输的多径失真，出现信号干扰甚至中断操作的情况。由于该频段频谱拥挤以及长距离传播应用两方面的原因，人们不得不使用相当复杂的电波传播预测模型。使用电离层特性来预测HF传播时，ITU－R的P.533建议的预测模型可用来在任意路径上根据季节、太阳黑子数等预测基本的和可用的最高可用频率（MUF）、场强、接收功率、信/噪比和可靠性等。
　　VHF和UHF(30MHz< f< 3GHz)　该频带内，安排有大量固定和移动业务。该频段除了低端之外，通常不是通过有规则的电离层来进行电波传播的。气候只对超折射和传导有影响，这是由大气折射指数中正常梯度的变化引起的。除了自由空间传播外，对流层散射和绕射也是很重要的。我们可以按照下述各种特定传播环境的传播模型来估算电波的传播损耗。
　　（1）自由空间传播模型　通常把电磁波在真空中的传播称之为“自由空间传播”。 在某些环境中，假定有用信号只是由于在自由空间所产生的传播损耗。也就是说，把大气看成为近似真空的均匀介质，电磁波沿直线传播，不发生反射、折射、绕射和散射等现象，这时在大气中的传播就等效于自由空间传播，它只与频率f和距离d有关。
　　（2）平坦大地的绕射模型　适合大于视距的传播范围，对有用信号的预测需要考虑地球的曲率。
　　（3）粗糙大地上的传播模型　适合于世界特定地区和特别粗糙大地上的传播。
　　（4）OKUMURA－HATA模型　以距离和发射机天线的高度为依据。校正这个损耗须要以建筑物在接收位置附近的百分率、路径类型（陆地、海洋、混合）和大地不规则度为依据，主要用于大城市和郊区环境的传播损耗和场强预测。
　　（5）LONGLEY－RICE(ITS)模型　可用来估算地波和对流层散射的传播衰减。这个模型是统计模型，也就是预测中值场强和估计信号随时间与空间的变化。另外，还必须考虑到其他有可能造成干扰的传播机理，包括电离层传播机理，有可能随季节和昼夜时间变化；通过偶尔发生的E层，有可能允许在约70MHz频率上进行长距离传播。此外还有超折射和大气波导等。
SHF和更高频率(f>3GHz) 如上所述的各传播因素（除天波而外），均适用于更高的频率，但这时必须考虑衰减、散射以及由降雨与其它大气微粒产生的交差极化。当频率大于10GHz时，雨滴所引起的衰减，会使信号质量严重下降，估算衰减概率分布的方法，通常以超过0.01％时间的雨强密度R0.01(mm/h)为基础。这个值应以长期降雨观测为基础，大约以一分钟的时间间隔进行取值。20GHz以上，必须考虑大气衰落，包括气体衰落和降水衰落。

   频率与波长的关系和转换
    如何把波长转换成频率，或做相反的转换呢？虽然一个电台以固定的频率广播，但是 "波长"也常被拿来使用。例如，在说明短波传导状況时，使用31米波段，比使用"9500KHz到9900千赫/KHz"（这是在31米波段內规划用做国际短波广播的频率范围）简单多了。把频率换算波长的的公式是波长（米/公尺）＝300,000,000/频率（兆赫/MHz），分子300,000,000米/公尺是无线电波在大气中的传播速度（即光速），所以15兆赫(MHz)的波长是，波长＝300000000/15000000＝20米/公尺。当然短波广播规定有许多的频率范围，要记住这些频率与相对的波长是挺麻烦的，但是只要抓住一个要领，便不成问题了。首先记得一个频率与波长的关系，例如15兆赫(MHz)是20米，然后频率增加一倍，波长便减半，相反的频率减半，波长便加倍。例如15MHz是20米，那么30MHz就是10米，而7.5MHz则是40米，这样就容易多了。
    在我们了解了频率与波长之间的关系后，当短波电台报出频率及相对波长时，我们更可较容易地在收音机的刻度表上找到该收听的位置，因为传统型(指针式)短波收音机的刻度表上，都有波长或米波段的标示。
    如果上述太复杂，您也可以这样简单地理解：频率是用来表示某电台的精确位置；而波长却是用来表示该电台的大概位置，米波段是用来表示某小段频率范围。
    如19米波段表示频率15.10 –15.60兆赫范围。（请参考后文的国际广播米波段表）
    白天，在广州，您可以在短波19米波段收听到中央人民广播电台第一和第二套节目，准确频率为15.48,15.50,15.55兆赫。

业余无线电通信

业余无线电通信以其独特的魅力，吸引了全世界众多的爱好者参与这项活动。目前全世界的业余电台数量已超过二百万座。业余电台在全球的分布密度与地区的经济发展成正比关系。一些发达国家如日本、美国等，普及程度非常高，有着广泛的群众基础。以日本为例，平均100个人中就有一部业余电台。这是一项技术性较强的运动，它综合了电子、外语、计算机，甚至天文、地理、地区文化等诸多知识，同时又有极强的趣味性，通过参与这项运动，可以得到很多的乐趣，提高生活质量。尤其是对于青少年，可培养他们的动手、动脑能力，确定一个好的人生目标，长大后成为对国家有用的人才。所以参加业余无线电活动，就能在兴趣、爱好的引导下，既学到了知识，培养了能力，又陶冶了情操，结交了朋友，是一项有益于身心健康的活动。 根据国际电信联盟（ITU）规定，业余电台是属于“业余业务”的电台，而“业余业务”ITU所给定义是“经正式核准的，出于个人兴趣，不是出于商业目的，进行自我训练，相互通信和技术研究的无线电通信业务”。如下棋、钓鱼一样，业余无线电是一种爱好。在全世界不分年龄、性别、身份，上至国家元首（前约旦国王候赛因，前印度总统拉、甘地）；下至上学的中学生，都可以借助电波作媒介，平等地利用业余无线电进行交流。

   因特网（Internet）也称互联网，是当今世界上最大的信息网，也是全人类最大的的知识宝库之一。作为一种通信工具，那么它和业余无线电通信又怎样的区别和联系呢？

  1、传输的媒介不同：业余无线电通信是借助电波进行交流的；互联网是基于公用的，通信线路来传递信息。

  2、使用的群体不同：业余无线电通信的操作者是持有执照的业余无线电爱好者，有较强的专业性和技术性；互联网是一种公众的通信手段和信息资源，使用对象为大多数人，稍加学习就能掌握，所以，互联网的使用群体要比业余无线电的群体大得多。

  3、对可靠性的要求不一样：因特网式计算机技术和通信技术相结合的结晶，其先进程度走在通信技术的前沿。信息传递的速度快，可靠程度非常高（只要不是人为破环，如黑客侵袭）。业余无线电通信是依靠电波来传递信息，通信效果要受天气、季节、时间、电磁环境等因素的制约，有较大的不确定性。不过正是这种不确定性才使爱好者们去努力探索，攀登技术高峰，为人类的通信做出重大贡献。这也是激发兴趣的一个重要方面。

  4、性质和适用范围不同：在通信技术高度发达的今天，业余无线电通信作为一种业余爱好，其通信的实用意义已很小。就像钓鱼不如买鱼吃便宜一样，只是通过钓鱼去陶冶身心，而不是纯粹为钓鱼而钓鱼。业余无线电通信明文规定，通信内容不能涉及谋取利润和国家机密、个人**及宗教等方面；只能用于通信实验、技术研究和结交朋友，即不能带有任何商业色彩。这就界定了它的使用范围和性质。

   因特网代表着全球范围内一组无限增长的信息资源，内容涉及科学、政治、军事、经济、文化、娱乐等，几乎涵盖了人类活动的各个方面。作为信息时代的产物，它的实用性和高效性，大大加快了它的普及，为人们带来了巨大的经济效益和社会效益，使得网络的商业化成为必然。网络经济的飞速发展，已对一些传统的产业结构形成挑战。所以就目前的因特网来说，服务对象主要是商务活动。因特网是继电话、电视、无线通信、计算机等重大发明以后的又一重大发明。它那强大的功能，支持着人类活动的方方面面，同样也影响着业余无线电通信的发展。

   因特网对业余无线电通信的积极推动作用

   发展到今天的业余无线电通讯，已不仅限于电报（CW）、单边带（SSB）、调频（Fm）等几种通讯方式，许多新的通信方式如：慢扫描电视（SSTV），数字包封通信（PACKET）卫星通信、月面反射通信（EME）等需借助计算机来完成，这就离不开相应的软件支持，这些软件可以方便的在互联网上的一些业余无线电网站下载。喜欢电路实验的朋友对某一电子器件不熟悉，也可以在相关网站查询。1999年5月国内的爱好者在浙江洞头岛的BI5D IOTA（岛屿通信）远征活动取得了圆满的成功。在活动成行之前的几个月里，策划者们建立了一套以INTERNET为基础的信息交流系统，并在互联网上设立开放型的专门讨论组，让爱好者们广泛参与展开讨论，制定了一套全面、周密的活动计划，使得这次地域跨度很大，人员较多的活动能够组织和协调得相当成功。他们还为此次远征建立了专门的网页，向外界提供BI5D活动的最新消息，供爱好者们实时查询。爱好者中，有许多人扮演着网民和火腿（国际上对业余无线电爱好者的爱称）双重角色。

   有许多朋友曾经这样问：“现在都有电话和手机，随时随地都能联系，业余电台岂不过时了吗？”这反映了一个普遍性的问题——人们对业余无线电活动了解不够。在通信技术最为先进的美国，业余电台数量居世界第二位。美国也是因特网的发源地，但政府对这项活动特别支持。爱好者们为了便于互相辨认，只须交纳1美元的费用就能将自己的车牌号码换成自己的电台呼号。1美元远不足制作牌照的工本费，足见美国政府对业余无线电活动的支持。

   追溯业余无线电通信的历史，几乎是伴随着无线电的发展走过了近一个世纪的历程。十九世纪末的1896年6月2日，意大利的马可尼发明了无线电通信，从此揭开了人类通信的新**。二十世纪初，无线电通信在航海等领域得到了大量应用。这时就有人从事业余的通信实验。当时人们曾认为电波的波长越长，则通信距离愈远。而把波长短于200米的短波视为无用的频段。1923年，美国的业余无线电爱好者发现这个被认为是废物的短波波段，其实是远距离通信的黄金波段，他们用100米波长的电波和很小的发射功率就成功地完成了越洋通信。这一重大发现是通信史上的一块丰碑，从此奠定了短波通信的基础，也奠定了业余无线电通信的地位。其它的如：单边带通信、外差式接收机、晶体振荡器，八木天线等，都是业余爱好者们的成就。时至今日，这些技术还在大量应用。可以这样说，没有昨天的业余无线电，就没有今天现代通信的辉煌。他们的技术成就在人类的通信史上写下了光辉的篇章，将被永远地载入史册。

   这项活动本身总是为国家和社会源源不断地输送着高素质的技术骨干，国外许多军事、电子、宇航等方面的尖端技术人才都来自于业余无线电爱好者队伍。1992年4月美国发射的“大西洋号”航天飞机上的5名宇航员，全部是业余无线电爱好者。

   业余无线电通信在抢险救灾中的作用不可忽视。当地震、水灾等自然灾害发生时，电力线路，通信线路和其它设施都会遭到破坏，其中通信线路是有线电话和移动通信的“神经”，也是构成互联网的硬件基础，因此，整个通信系统就极有可能陷于瘫痪，此时通信对于抢险救灾又是多么重要！

   业余电台由于分布广泛，活动频繁，爱好者们又有良好的技术素质，甘愿奉献的高尚情操，他们会友好地协作起来，利用应急的通信设备，为救灾提供通信服务，这些在国外有许多感人的事例，如危地马拉及原苏联地震、美国的龙卷风和森林大火的救灾工作，业余电台都提供了及时有效的通信服务。

   我国的业余无线电通信尚处于起步阶段，从1992年开放个人业余电台至今，仅有3000多人取得了操作证书，开台人数不足2000人，同发达国家相比，不仅人数少，队伍的整体素质也不高。许多群众根本不知道什么是业余无线电，可见远未到达普及的程度。目前国家正在大力提倡和发展业余无线电运动，随着素质教育和科教兴国战略的实施，在北京、上海等地的学校中已把业余无线电作为第二课堂的重要内容来培养青少年的特长、能力，让学生中少一些追星族，多一些科技幼苗。互联网的普及，为业余无线电提供了发展的捷径和机遇，应该借助互联网这一先进工具，来提高和发展我国的业余无线电，并推向一个新的高度，以尽快地与国际水平接轨。

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