博文

SD（隧道）1#（号）――隧道施工对讲机天线

已有 3910 次阅读2011-6-19 17:41 |系统分类:时尚天地分享到微信

SD（隧道）1#（号）――隧道施工对讲机天线

―――――――――― 张工工作室

一、我们的对讲机

隧道施工离不开对讲机：对讲机是洞内-洞内，洞内对洞外价廉、有效、简便的通信工具。

1、隧道的波导作用。虽然复杂的洞壁质地和洞孔的弯曲成度对电磁波的传播都有较明显的影响，但，隧道的波导作用，使得电磁波的分米波段（UHF）即0.3G-3GHz(1m-0.1m)有较好的传播作用。隧道内电磁波传播的特点是：在平直隧道频率越高，衰减越小；在弯曲隧道，频率越低，衰减越小。所以我们随道施工单位大部分采用了价廉，输出功率较大的450MHz-470MHz这个频段的手持对讲机。

2、手持对讲机的不足。

一是对讲机天线由导线绕成螺旋（弹簧）状的小体积天线。其电磁辐射场围绕天线轴辐射成了一个圆（见对讲机天线电磁场分部立体图），没有方向性。明显看出没有方向的天线接收干扰大，信噪比差；且手持对讲机对人而言损伤人身健康也严重，还影响天线辐射场强分布。对隧道通信而言浪费了发射能量。

二是对讲机的螺旋天线其增益最好的摩托罗那标称为2.15DBi左右，实实在在有2DBi就不错了。其天线的效率是诸多天线中最低的一种。

三是对讲机的功率。对讲机的功率标称是5瓦，实际上没有5瓦。特别是在UHF频段最大只有4瓦。实实在在的3瓦多点就不错了。

四是通信距离。根据我们在崖石类隧道使用，同机型通UHF频段4瓦发射功率，接收灵度≤0.2uv，通信距离为1公里。隧道超过1公里就要拉线接有线电话进行隧道内外的联系了。

二、用MOXON定向天线增加3陪的隧道通信距离

MOXON天线目前在国外非常流行。特点是仅2个单元（见右原理图）。

一个为驱动单元，一个反射器。结构非常简单，频率较低却机械尺寸较小，调试制作容易，增益6-7dbi左右，50 ohm 馈线，加上巴伦匹配，最大的优点前后比高25dbi左右，噪声极小，接收远距弱信号语音清晰。这种天线最适合手持对讲机有方向的通讯。当然弯曲隧道内及与隧道外的通讯是最佳的选择。因为经过在弯曲隧道的对讲机通信证明：频率越低，衰减越小；在平直隧道，频率越高，衰减越小，故对讲机的频率在450-470MHz频段，适合有弯曲的隧道通信（见表1、2和图4），其方向图见本节末图（图3）。由末图图3可以证明：前后比很高；副瓣很小，无明显峰值。采用SD（隧道）1#（号）定向天线，衰减会更小，通信距离会更远。

MOXON天线还可制作成5单元的八木天线（见右原理图）。其增益10dbi左右，50 ohm 馈线，加上巴伦匹配，最大的优点前后比高25dbi左右，噪声极小，接收远距弱信号语音清晰。机械尺寸较小，只有八木天线体积的70%。这种天线最适合手持对讲机的车载天线（或电子调向）的通讯。其特点是价格低廉，简单，又充分发挥了对讲机的作用。

通讯距离

配这种天线的对讲机通信距离可借用自由空间传播时的公式比较。无线通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。其计算公式是：

        [Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)。
   式中Lfs为传输损耗，d为传输距离，频率的单位以MHz计算。
   由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，［Lfs］将分别增加6dB.

根据实验，发射功率4W,接收灵敏度≤0.2uv，在隧道中的通讯距离1Km，其他条件不变。看一看采用SD（隧道）1#（号）定向天线6dB的对讲机通信距离。

[Lfs](6/2dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)。 [Lfs],由于馈线采用50-3，加上镀金（或镀银插头）长度很短，其损耗可忽略不计（见下二、产品结构、性能线材参数表），所以

D=3Km。是螺旋胶套天线对讲机通话距离的3陪,450MHz-470MHz频段在有弯曲度的隧道通信可达3公里。

SD（隧道）1#（号）定向天线最大外尺寸

尺寸（mm）	频率（MHz）	a(mm)	e(mm)	f(mm)
二单元手持对讲机天线 SD1#	450	237.7	88.9
	460	232.5	87
	470	227.5	85.2
五单元车载对讲机天线	450	237.7	88.9	400
	460	232.5	87	391.2
	470	227.5	85.2	382.8
说明	对讲机UHF频段的各频点天线均可制作，二单元各频点参数基本一样，唯最大外尺寸有所差异。五单元车载天线亦然。上述频点尺寸只是证明：本天线尺寸小，便于移动使用。