高增益天线地震勘探论文范文

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高增益天线地震勘探论文

1垂直天线的构成

垂直天线是一根指向天空的金属杆，如图2所示。从技术角度上看垂直天线实际上也是偶极天线，只不过空的一半在地上，一半埋入地下。埋入地下导线称作地网。地网使垂直天线与大地连接，它相当垂直天线的另外一半。垂直天线几乎不占用水平空间，但占用很高的垂直空间。垂直天线的高度至少是1/4波长。一副80m波段的全尺寸垂直天线，它的高度竟然超过20m，所以垂直天线多用于波长不太长的波段中。实际上，不必将地网埋入地下，但必须为天线的每个波段都安装尽可能多的地网。垂直天线如果没有必要的地网，那么它性能将非常差。

2地震勘探高增益天线的选择

我们目前地震勘探使用的通讯电台大都是车载电台，都在VHF/UHF频段内工作，在排列上用的是VHF频段(136MHz～174MHz)，测量上用的是UHF频段(430MHz～470MHz)，其波长大约在2m或0．7m。车台的天线共有四个主要指标:即最大承受功率、中心频率、增益、带宽。一般说来，车台的外接天线的最承受功率都在100W以上，远大于车台的最大发射功率，而后的三个指标是相互关联的。我们把天线完美谐振频率称为中心频率，此时驻波比为1。即车台发射的所有功率均被天线转化为电磁波辐射出去。离开中心频率，驻波比就会逐渐增大，我们把驻波比增大到1．5时(此时反射功率为5%)的频带宽度定义为天线的工作频带。驻波比大于1．5的时候不推荐工作，大于3(此时反射功率为25%)绝对不能工作，否则车台会损坏(当然车台也有保护电路，但很危险，不能绝对保证安全)。天线的中心频率是在制作时确定的，一般在包装或者铭牌上会明确标出。天线的增益取决于有源振子的尺寸和数量，以及是否具有方向性。有源振子的尺寸越大，数量越多，天线的方向性越强，增益就相应越高。天线的带宽取决于以下因素:天线的形式、材料、品质因数和增益。增益越高的天线带宽越窄。天线制作出厂后，中心频率和增益都固定了(一般天线的铭牌都标这两个指标)根据天线的形式、材质、制作工艺就能估算出天线的使用频带。一般来说，好一点的天线带宽为5MHz～6MHz．。地震勘探的工作特点要求天线是结构简单，架设方便，水平全方向辐射和接收、工作频率比较宽，几乎在整个VHF或UHF频段内都能获得良好的SWR特性。我们现在所配备的高增益天线基本满足其要求，它其实是一种1/4波长垂直天线，外形结构如图3所示，天线外层有玻璃钢天线罩，所以也常被称为“玻璃钢”天线或“棒子”天线。这类天线之所以称高增益，主要是相对标准偶极天线和吸盘天线而言的。在同样的技术水平下，一般长度越长的增益也越高，常见的垂直天线从1m～6m不等。从发射效果而言当然是高增益的长天线效果好，但我们还要考虑架设场地、环境等综合因素，选择适当的天线。我们现在一般用的是两节可结，长度加起来约为4m～6m的天线，一般都标称中心频率和增益。市面上此类天线价格不一，质量参差不齐。名牌的价格往往比一些小厂的产品贵一倍以上，但质量和性能更有保证。劣质的“玻璃钢”天线材质比较薄，工艺简单，抗紫外线性能也比较差，标称的增益往往和实际不符。同样长度的天线，名牌的天线的效果比小厂的劣质天线效果好的多。而且抗风性能不强，遇到大风容易被吹弯，丝扣容易滑扣，经常用一个工区就不能用了，所以我们建议还是用名牌的天线比较合算。

3高增益天线的架设

天线选好后，如何架设是非常重要的，架设的好就能充分发挥其作用，否则其性能将大打折扣。

3．1天线架设的位置垂直天线最大的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其辐射产生阻挡影响。所以天线应架设在工区中央的较高平坦处，尽可能的保证天线不受阻挡。另外要远离附近的天线塔、房子和输电线等，同时，也应该远离一些容易产生干扰信号的干扰源。

3．2建立可靠的地网我们现在用的“玻璃钢”天线其实就垂直天线，它的地网非常重要，在仪器车上架设天线时我们可以把仪器车体作为地网，从理论上讲，天线架设在仪器车体的中央效果最好(地网最均匀)。实际上为了方便搬家和容易撤下天线，我们一般架设在车体的后边沿上，这也是可以的。但要求固定管能可靠的和车体接触，形成可靠的地网。目前为了符合HSE有关登高规定，都是将固定管加长在低处将天线组装完后再固定在车体的后边沿上，经过测试和试验效果也不错。中继站天线一般架设在工区较高的部位(如山顶、楼顶上)，这时一般没有车体这样“天然地网”，在架设时最好在地上扎下一根或多根铁棍或铁管，建成人工地网，将天线的固定管可靠的固定在铁棍或铁管上，这样才能很好的发挥天线的性能。

3．3保持垂直安装在安装天线时需要使天线保持垂直安装，以充分发挥天线的接收和发射效能。若天线歪到一边安装，不但会使天线收发垂直极化方式电波的效率会降低，而且也会使天线的辐射方向图畸变，使原来无方向性的天线辐射特性变成有一定方向的辐射，会产生收发信号时强时弱的不良效果。如果不好固定，可以用绝缘的绳子绑在天线的中央在三面或四面拉绳的方法进行固定，保持天线的垂直。

3．4馈线的要求目前天线连接电台的电缆通常使用特性阻抗为50Ω的同轴电缆作为馈线，为了有效地把电波从电台传输到天线接口，应尽量减小同轴电缆的传输损耗。传输损耗取决于同轴电缆的直径和长度，也和制造同轴电缆所采用的材料和工艺有关系。通常在频率不变的条件下同轴电缆直径越大，损耗越小，同轴电缆越长，损耗越大，采用镀银线、空芯或发泡工艺的同轴电缆损耗会较小。所以说天线无论在哪架设，馈线(同轴电缆)应尽可能短，尽可能粗，否则也会影响辐射和接收效果。

4结束语

综合所述，我们地震勘探过程中所说的“高增益天线”就是我们目前用的最多的“玻璃钢”天线，它具有结构简单、架设方便、水平全方向辐射、接收和工作频率比较宽等特点，广泛运用于地震勘探相对固定的领域。它所谓的“高增益”一般是相对于车载电台“吸盘天线”而言的，一般高出一倍以上。架设时要注意架设的位置、地网的建立和垂直安装，才能充分发挥其高增益的性能。

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