障礙物遮擋問題，是短波通信當(dāng)中的一個常見問題，尤其是對于體積、尺寸較大的短波偵收天線、測向天線影響較大。主要影響天線的方向圖和增益，進(jìn)而影響通信效果。本文通過FEKO軟件仿真計算了不同形式的障礙物對兩大類短波天線的影響，量化地得出了障礙物對短波天線影響的程度和主要方面。
FEKO軟件是目前常用的電磁仿真軟件之一，經(jīng)過實踐檢驗，對短波天線的方向圖、增益仿真較為準(zhǔn)確，對實際工程設(shè)計具有較高的參考價值。
1 障礙物遮擋對全向天線的影響
天線按其波束輻射狀態(tài)可大致分為全向天線和定向天線兩種，本文研究的是水平面方向圖為全向和定向的天線。所有障礙物位置月均滿足遠(yuǎn)場條件，如式(1)。
障礙物對天線的影響，主要是由于對障礙物方向的來波進(jìn)行遮擋，影響天線的方向圖形狀，改變天線增益，從而降低通信效果。本文利用FEKO軟件對這一情況進(jìn)行了仿真，模型中采用的全向天線是垂直單級子天線，頻率為30 MHz，天線高度為5 m，障礙物距離天線為10 m。
(1)無遮擋狀態(tài)下的全向天線方向圖如圖1所示，可看出水平面方向性為全向。
(2)在距離天線10 m處設(shè)置障礙物。障礙物高度5 m，寬10 m，天線方向圖仿真結(jié)果如圖2所示，在障礙物方向上，天線水平面方向圖凹陷嚴(yán)重，至少有3 dB的增益損失，同時，垂直面方向圖出現(xiàn)裂瓣。因此，若實際天線場地中有如此尺寸的障礙物，則該方向的信號接收將受到大幅影響。
(3)將障礙物高度不變，寬度縮短1/2。將障礙物高度降低到5 m時仿真結(jié)果如圖3所示，將障礙物寬度縮短1/2后，對天線水平面方向圖改善不大，對天線垂直面的方向圖改善較大，裂瓣較10 m寬障礙物較小，同時，障礙物方向水平面的增益損失也較10 m寬的較少些。
(4)障礙物高度減少1/2仿真結(jié)果。將障礙物高度減半后仿真結(jié)果如圖4所示，將障礙物高度降低1/2后，天線水平面方向圖改善較多，基本差別約零點幾dB，同時可看出，障礙物的寬度對垂直面方向圖的影響較大，這是由于耦合造成的。障礙物高度對水平面方向圖的影響主要是由于波束有一定仰角，低于仰角的障礙物對天線影響較小。
2 障礙物遮擋對定向天線的影響
定向天線與全向天線相比較，具有更高的方向性系數(shù)，從而廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離通信和信號偵收方面。由于定向天線的波束指向某一方向，本文主要分析其波束指向方位障礙物的影響。仿真模型為一副八木天線，頻率為20 MHz，架設(shè)高度為7.5 m，天線徑向長度為17 m，障礙物距天線為40 m。
(1)無遮擋狀態(tài)下天線參數(shù)。如圖5所示，在無遮擋狀態(tài)下，定向天線波束指向清晰，有一定方向性和仰角，后瓣較小，無旁瓣。
(2)障礙物15 m高、15 m寬狀態(tài)下仿真結(jié)果。圖6是天線受遮擋后的方位面和垂直面方向圖。從仿真結(jié)果可看出，經(jīng)遮擋后，天線方位面方向圖產(chǎn)生裂瓣，且后瓣增大，天線主波束方向至少有3 dB的增益損失。同時垂直面方向圖也有裂瓣。
(3)障礙物寬度減至7.5 m狀態(tài)時天線仿真。圖7為障礙物寬度減半后方位面方向圖和垂直面方向圖的仿真結(jié)果可看出，將障礙物寬度減半后，對天線的方向圖影響不大。通過比較圖6和圖7可看出，對障礙物寬度的改變，方向圖和增益的改變<3 dB。
(4)障礙物高度減半后天線狀態(tài)。將障礙物高度降低至7.5 m，寬度不變，仿真結(jié)果如圖8所示，通過比較圖5與圖8可看出，高度減半后，障礙物對天線方向圖的影響減弱，圖像基本一致。
(5)遮擋物高度減半，寬度增加為30 m。為分析障礙物寬度對水平極化天線的影響，將障礙物寬度增加，仿真結(jié)果如圖9所示。
通過仿真結(jié)果可看出，對于水平極化定向天線來說，影響其方向圖的主要因素是障礙物的高度，主要影響其增益及方向圖形狀，過高的障礙物不僅使方向圖產(chǎn)生裂瓣，而且使其后瓣變大，對于發(fā)射天線來說主要影響其通信距離和前后比，接收天線則影響接收信噪比。
3 結(jié)束語
通過對全向天線和定向天線收障礙物影響的分析，可得出結(jié)論：影響天線通信的障礙物最重要的因素是其高度。在條件允許的情況下，應(yīng)盡量選擇無高大障礙物的場地作為天線架設(shè)處，同時，障礙物的高度不應(yīng)高于波束仰角范圍。對于垂直極化的全向天線，障礙物的寬度對其垂直面方向圖影響較大，會產(chǎn)生裂瓣，對于水平極化的定向天線，障礙物的寬度對其影響較小。
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