飞机平台的VHF和HF天线

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飞机平台是高度精密的移动平台，为了保证飞机的安全，有各种系统。一般地，与机场通讯，机与机的通信，雷达，导航等都有天线。天线各个频率都有，各有各的系统，或通信或导航，或其它。
常用的电子系统，天线与工作频率如附件中的图所示。

各种天线的布局与设计，都有讲究，是一个复杂的问题。飞机的几何形状，尺寸大小对天线的性能都有较大的影响；天线性能不仅取决于安装的飞机的位置，形状，种类，而且取决定于邻近位置，邻近频率的天线相互影响。总体布局一定要考虑机上所有天线的系统，因此天线的布局，是飞机总设计师与天线设计师共同完成的任务。有些天线，在地面测试标准很OK，但装在飞机上实测就有较大的偏差，一般地，频率越低，越明显。看看附件两个例子。狂风”战斗机上配置的众多天线，客车320的天线分别如附件所示。

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国外固定翼飞机从一战诞生至今，已经历了四代，目前正是四代向五代的过渡期。较主流的看法，四代机基于信息系统，五代机基于物联网，第五代战机将实现真正意义上的陆、海、空、天、电、网一体化，实现了基于物联网的互联互通互操作。
从一代固定翼飞机起，短波通信系统从未被取代，其天馈系统经历了外置，隐蔽和共形等阶段，各阶段有若干代表的形式，其优缺总结如下：
（1）线状天线：又称拉索天线，一般安装在飞机背鳍部位和飞机尾部之间。天线主要类型有r 型、T 型及倾斜式三种，而后者是较为普遍采用的一种。在低速飞机上至今还在使用钢索天线，。线状天线的缺点就是安装在飞机外部，风阻比较大，易于受损，而且天线易变性导致天线参数和使用频段发生偏差，降低天线的效率和可靠性。优点是易于根据飞机的设计进行改造安装。

写到这，先总结一下：一战时，所有的战争用途的飞机不是现在的密闭仓，都是敞篷的，甚至没有挡风玻璃，。因为当时飞机的速度低，高度也低。比如：一战的经典的福克无风挡，骆驼有档风。度低拉线天线置于机外，速度低，风阻也小。几乎所有的天线都是拉线的。看几个图吧，拉索天线一眼就能看出来。

一战后，世界也不太平。一战的飞行员都成了小头头了，开始出来设计飞机了，但当时，拿出来的方案，多数还是敞篷的。比如：30年代海因克尔公司是德国航空界的大公司，He112敞篷！阿多拉公司的Ar80也是敞篷！
还有一种短波段的拉索天线，就是一长段导线，需要通信时，甩出机外，通信完了再卷回到机仓内。阻抗变化，风阻，气候影响不如固定拉索天线好使，后来也被弃用了。

有点意思，都是古董飞机了。

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天线工程师是工程师，做工程实现的。很多理论模型，要完美实现往往有很多个约束条件，做工程实现，不可能面面都符合理论，总有取舍，成本，质量和时间最佳的平衡，即可。
接着上面的再来：
（2）探针天线：探针天线的水平长度为2m ～ 3m，安装在飞机的机翼或者尾翼的边缘。该天线的特性接近1/4 波长天线，安装时需要在机翼的连接处使用避雷措施以保护馈点和连接器。探针天线优点可以灵活的安装在飞机多个部位，天线增益系数较高，可靠性高，在HF 频段有比较理想的阻抗特性。天线不足之处是易于受到飞机机翼和尾翼振动和温度变化的影响，而且贴近机身，阻抗特性容易受到影响。
（3）顶端天线：HF 顶端天线是一种安装在机翼或尾翼的流线型天线，与探针天线具有相似的电特性，但是性能低于1/4 波长天线。由于没有尖端，其遭受雷击的概率比探针天线稍低。顶端天线的优点是不受外部风阻影响，可靠性高，天线辐射方向图均匀。天线缺点是包裹在机翼内部，成本较高。
（4）分流天线：分流天线与凹槽天线和顶端天线类似，不同之处在于安装使用了绝缘材料代替了金属部分。在机翼的顶端或尾端安装分流天线，其特性与1/4 波长负反馈天线类似，天线长度小于波长的1/2。分流天线的优点是受风阻影响小，可靠性高，且天线方向图均匀，缺点是成本较高。
（5）凹槽天线：凹槽天线通常是切割成槽口状，安装在机身、尾翼、水平翼的下端。天线特性与分流天线类似。
（6）缺口天线：缺口天线是在飞机上非受力的部位上切成一个开口,对口子馈以高频能量来激励起整个机体。缺口的大小由所要求的技术性能与机体结构所控制。飞机最大尺寸可同最大波长相比拟,所以任何一种类型的天线与飞机本身激励起电流有关。采用缺口天线的优点是不需要特殊的保护装置,不必采用所需的特殊绝缘材料,一般情况下不必另外加防雷击设备。为了保持飞机的气动特性,采用玻璃钢或其他强度好的介质材料作缺口的整流罩。

国内的固定翼飞机从上世纪50年代的歼5起步，以借鉴为主，如国产的Y7 飞机与H6 飞机上，它们是无桅杆的倾斜拉索天线。国内短波通信系统明显落后于国外，直到上世纪末，国内飞机的短波系统主要为HONEYWELL的KHF950，COLLINS的HF9000系列电台及天馈系统。
进入新千年，就航电设备而言，国内固定翼飞机进行了国产航电设备代替进口工作，但是短波天线仍然采用原机天线，国产飞机多采用隐蔽式设计。

   再简单的机载短波天线的分类：磁环天线，电极子天线
   磁环天线，又称并馈天线，输入电阻的阻较小，虚部显感性，低频时电阻小于1欧，虽然有天线调谐器，但辐射效率不会太高。一般短波的天线都在背部，比如背部垂翼上。网上公开的资料显示，歼6就是这种天线设计。并馈天线，意味着大电流。
   电极子天线，又称串馈天线，就是单极天线或双极天线。单极子时，可以看成RF线的芯线出露一段当成辐射体，外皮与飞机地相连，实际上飞机成了双极天线的另一极。这类天线的阻抗，阻比较大，有明显谐振点，低频为容性，高频为感性。飞机的尺寸较大，所以飞机的机体当成天线辐射的另一极，当然有利于天线的接收和发射。串馈天线意味着天线末段大电压，防雷设计的在压力大。但同时，引来了干扰。因为所有电子设备都在接地，与飞机相连，短波的谐波会落在VHF，甚至UHF里，这里很容易传导干扰了。    未完待续。
我们来看看波音777的短波天线吧。

还有美国顶顶有名的B52飞机的短波天线吧。

B52天线

小编，v587

   出差几天回来，继续：
   短波天线与调谐器是密不可分的，特别是较小，移动平台。我们知道短波的天调相当于一个巴伦，把平衡的RF，转变成非平衡的馈电，如下附件图所示（图中的蝶表螺母就是接天线的接线柱）。
   这个要特别注意了，天线到天调之间的连接线一般为光铜线，飞机里面空间有限有限，一般很难做到光铜线的长度较短。一般说都是50CM-150CM，飞机上的短波天线的辐射体，一般200-300CM，馈线的长度与天线的长度相比拟了。馈线可以认为是天线的一部分，所以天线的辐射效率将降低。此时须将天调小型化，变薄，塞到机翼里，馈线变短了，天线的辐射效率将增加。
   有关天调的如何小型化，暂不讨论了。
   短波天馈系统中的天调，其基本要求：高Q，矢量检测与匹配。主要的内容包括匹配网络（可以向特定的阻抗定制），高效算法，阻抗检测等，不展开讨论了。