天線是“火腿”們(無線電愛好者別稱)的關鍵設備之一,有了優良的收發信機之後,搭配一副具有良好且匹配的天線才能發揮最大的性能。
火腿們,在架設天線時,由於受到場地或環境的限制,最終選擇架設天線的方式會各有不同。
下面為初學者,介紹一些天線的種類、特點、以及應用。
1、垂直接地天線
垂直接地天線,外文全稱:Ground Planeantenna,簡稱:GP天線。
比如放在汽車頂部使用的那種天線。
這種天線,在水平面內能夠保持全方向發射和接收。
GP天線的原理結構如下圖:
2、偶極天線
偶極天線,外文全稱:Double Antenna,簡稱:DP天線。
最基本的偶極天線原理結構如下圖所示:
從圖中可見,用一根1/2波長的天線在中央部位將其剪斷,在斷點處連接饋線的天線是偶極天線。
在剪斷後的中央部位呈現的阻抗位45Ω~75Ω,天線的總長度是中心頻率半波長的95%,水平型的天線在水平方向的振子是以天線位對稱軸,中間饋電點,在垂直方向是有指向性的,而垂直型的天線在水平方向無指向性。
偶極天線,結構簡單,廣泛用於各個波段,是火腿們自制固定天線的首選。
偶極天線,在實際製作和使用時也有很多變化,常見的有水平天線、倒V天線(單波段和多波段)、斜拉雙極天線,陷波器天線等,如下圖所示:
下面介紹一下,業餘條件下,三波段倒V天線的計算和製作方法:
(1)、40m(7MHz波段)
用1/2波長計算振子長度,振子總長度=40m / 2 = 20m。
天線總長度是中心頻率半波長的95%,即:20m · 0.95 = 19m。
從中間剪斷,得到兩根9.5m的振子。
實際安裝時,由於所處的電磁環境不同,振子線在每個臂9.5m的基礎上,再各加1m,實際每個臂長10.5m,這樣預留出來的部分,用在調節駐波比時,逐漸裁切的餘量。
(2)、20m(14MHz波段)
和上面一樣,振子總長度=20m / 2 = 10m。
半波長的95%長度,即:10m · 0.95 = 9.5m。
從中間剪斷,每個臂長4.5m。
實際預留0.55m的駐波比調節餘量,總臂長,5.3m。
(3)、15m(21MHz波段)
和上面一樣,總長=15m / 2 = 7.5m。
95%長度=7.5m · 0.95 =7.225m。
每個臂長7.225m / 2 ≈ 3.6m。
駐波比調節餘量0.4m,總臂長4m。
如下圖所示,是倒V天線的製作安裝示意圖:
3、八木宇田天線
八木宇田天線,外文全稱Yagi-Uda Antenna,簡稱:八木天線。
八木天線的特點是方向性很強,而且天線的引向器越多,方向性越尖銳,增益越高。
八木天線一般都要配合轉向器來使用,方便對準通聯的電臺方向,是DX和比賽的首選天線。
如下圖所示,是八木天線的結構圖:
上圖的,八木天線,由引向器、振子、反射器組成五單元八木天線。
4、天線性能的常用俗語
(1)、頻率
天線的結構是由能使用的頻率而決定的,天線設計的前提是選擇要使用的頻率。
火腿們一般使用的天線為調諧型,而愛好者在自制時,為了提高效率,基本上都是以頻率的半波長為基準來設計的。
(2)、特性阻抗(俗稱:阻抗)
愛好者使用的饋線一般都是50Ω的不平衡同軸電纜,所謂不平衡是指饋線的一端可以在接地的狀態下使用,而平衡是指饋線的兩端都在對地懸空狀態下使用,所用的饋線一般位平行線型的饋線。
(3)、VSWR
VSWR,是外文Voltage Standing Wave Ratio的縮寫,簡稱:SWR,或電壓駐波比。
當天線輸入阻抗和饋線的特性阻抗不一致時,產生的反射波和入射波在饋線上疊加,形成駐波,其相鄰電壓的最大值和最小值就是電壓駐波比。
它是測試饋線傳輸效率的重要依據。
SWR與功率的比例關係是:
如駐波比為1.5時,反射係數等於0.2,即有4%的功率被反射回來;
當駐波比大於2時,即有11%以上的功率被反射回來。
(4)、增益
增益的定義是,在被測試天線和基準天線上,加上同一個功率的信號時,在最大電場方向上所接收的功率之比。
該比值用dB(分貝)表示,即為增益值,天線的增益越高,接收和發射電波的能力就越強。
分貝是分貝爾的簡稱,等於1貝爾的1/10,用dB表示,是用於衡量放大器或者衰減的常用單位。
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