高增益天線地震勘探論文范文

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1垂直天線的構成

垂直天線是一根指向天空的金屬桿，如圖2所示。從技術角度上看垂直天線實際上也是偶極天線，只不過空的一半在地上，一半埋入地下。埋入地下導線稱作地網。地網使垂直天線與大地連接，它相當垂直天線的另外一半。垂直天線幾乎不占用水平空間，但占用很高的垂直空間。垂直天線的高度至少是1/4波長。一副80m波段的全尺寸垂直天線，它的高度竟然超過20m，所以垂直天線多用于波長不太長的波段中。實際上，不必將地網埋入地下，但必須為天線的每個波段都安裝盡可能多的地網。垂直天線如果沒有必要的地網，那么它性能將非常差。

2地震勘探高增益天線的選擇

我們目前地震勘探使用的通訊電臺大都是車載電臺，都在VHF/UHF頻段內工作，在排列上用的是VHF頻段(136MHz～174MHz)，測量上用的是UHF頻段(430MHz～470MHz)，其波長大約在2m或0．7m。車臺的天線共有四個主要指標:即最大承受功率、中心頻率、增益、帶寬。一般說來，車臺的外接天線的最承受功率都在100W以上，遠大于車臺的最大發射功率，而后的三個指標是相互關聯的。我們把天線完美諧振頻率稱為中心頻率，此時駐波比為1。即車臺發射的所有功率均被天線轉化為電磁波輻射出去。離開中心頻率，駐波比就會逐漸增大，我們把駐波比增大到1．5時(此時反射功率為5%)的頻帶寬度定義為天線的工作頻帶。駐波比大于1．5的時候不推薦工作，大于3(此時反射功率為25%)絕對不能工作，否則車臺會損壞(當然車臺也有保護電路，但很危險，不能絕對保證安全)。天線的中心頻率是在制作時確定的，一般在包裝或者銘牌上會明確標出。天線的增益取決于有源振子的尺寸和數量，以及是否具有方向性。有源振子的尺寸越大，數量越多，天線的方向性越強，增益就相應越高。天線的帶寬取決于以下因素:天線的形式、材料、 品質因數和增益。增益越高的天線帶寬越窄。天線制作出廠后，中心頻率和增益都固定了(一般天線的銘牌都標這兩個指標)根據天線的形式、材質、制作工藝就能估算出天線的使用頻帶。一般來說，好一點的天線帶寬為5MHz～6MHz．。地震勘探的工作特點要求天線是結構簡單，架設方便，水平全方向輻射和接收、工作頻率比較寬，幾乎在整個VHF或UHF頻段內都能獲得良好的SWR特性。我們現在所配備的高增益天線基本滿足其要求，它其實是一種1/4波長垂直天線，外形結構如圖3所示，天線外層有玻璃鋼天線罩，所以也常被稱為“玻璃鋼”天線或“棒子”天線。這類天線之所以稱高增益，主要是相對標準偶極天線和吸盤天線而言的。在同樣的技術水平下，一般長度越長的增益也越高，常見的垂直天線從1m～6m不等。從發射效果而言當然是高增益的長天線效果好，但我們還要考慮架設場地、環境等綜合因素，選擇適當的天線。我們現在一般用的是兩節可結，長度加起來約為4m～6m的天線，一般都標稱中心頻率和增益。市面上此類天線價格不一，質量參差不齊。名牌的價格往往比一些小廠的產品貴一倍以上，但質量和性能更有保證。劣質的“玻璃鋼”天線材質比較薄，工藝簡單，抗紫外線性能也比較差，標稱的增益往往和實際不符。同樣長度的天線，名牌的天線的效果比小廠的劣質天線效果好的多。而且抗風性能不強，遇到大風容易被吹彎，絲扣容易滑扣，經常用一個工區就不能用了，所以我們建議還是用名牌的天線比較合算。

3高增益天線的架設

天線選好后，如何架設是非常重要的，架設的好就能充分發揮其作用，否則其性能將大打折扣。

3．1天線架設的位置垂直天線最大的輻射是沿著地面微上翹的方向，因此在天線周圍平面范圍內具有一定高度的物體都會對其輻射產生阻擋影響。所以天線應架設在工區中央的較高平坦處，盡可能的保證天線不受阻擋。另外要遠離附近的天線塔、房子和輸電線等，同時，也應該遠離一些容易產生干擾信號的干擾源。

3．2建立可靠的地網我們現在用的“玻璃鋼”天線其實就垂直天線，它的地網非常重要，在儀器車上架設天線時我們可以把儀器車體作為地網，從理論上講，天線架設在儀器車體的中央效果最好(地網最均勻)。實際上為了方便搬家和容易撤下天線，我們一般架設在車體的后邊沿上，這也是可以的。但要求固定管能可靠的和車體接觸，形成可靠的地網。目前為了符合HSE有關登高規定，都是將固定管加長在低處將天線組裝完后再固定在車體的后邊沿上，經過測試和試驗效果也不錯。中繼站天線一般架設在工區較高的部位(如山頂、樓頂上)，這時一般沒有車體這樣“天然地網”，在架設時最好在地上扎下一根或多根鐵棍或鐵管，建成人工地網，將天線的固定管可靠的固定在鐵棍或鐵管上，這樣才能很好的發揮天線的性能。

3．3保持垂直安裝在安裝天線時需要使天線保持垂直安裝，以充分發揮天線的接收和發射效能。若天線歪到一邊安裝，不但會使天線收發垂直極化方式電波的效率會降低，而且也會使天線的輻射方向圖畸變，使原來無方向性的天線輻射特性變成有一定方向的輻射，會產生收發信號時強時弱的不良效果。如果不好固定，可以用絕緣的繩子綁在天線的中央在三面或四面拉繩的方法進行固定，保持天線的垂直。

3．4饋線的要求目前天線連接電臺的電纜通常使用特性阻抗為50Ω的同軸電纜作為饋線，為了有效地把電波從電臺傳輸到天線接口，應盡量減小同軸電纜的傳輸損耗。傳輸損耗取決于同軸電纜的直徑和長度，也和制造同軸電纜所采用的材料和工藝有關系。通常在頻率不變的條件下同軸電纜直徑越大，損耗越小，同軸電纜越長，損耗越大，采用鍍銀線、空芯或發泡工藝的同軸電纜損耗會較小。所以說天線無論在哪架設，饋線(同軸電纜)應盡可能短，盡可能粗，否則也會影響輻射和接收效果。

4結束語

綜合所述，我們地震勘探過程中所說的“高增益天線”就是我們目前用的最多的“玻璃鋼”天線，它具有結構簡單、架設方便、水平全方向輻射、接收和工作頻率比較寬等特點，廣泛運用于地震勘探相對固定的領域。它所謂的“高增益”一般是相對于車載電臺“吸盤天線”而言的，一般高出一倍以上。架設時要注意架設的位置、地網的建立和垂直安裝，才能充分發揮其高增益的性能。

作者：萬連順馬建剛楊玉蘭于銀花董虹于永宏單位：東方公司裝備服務處吐哈作業部