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發(fā)燒友業(yè)余制作:悉數信號傳輸設備—天線(xiàn)

發(fā)布時(shí)間:2014-11-28 責任編輯:echolady

【導讀】天線(xiàn)可謂是眾所周知的一個(gè)信號傳輸設備,天線(xiàn)質(zhì)量的好壞和位置在接收信號的過(guò)程中都至關(guān)重要。對于業(yè)余無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者來(lái)說(shuō),業(yè)余條件下制作出高質(zhì)量的高頻天線(xiàn)是非常有成就感的事情。下面小編就為大家分享發(fā)燒友業(yè)余制作的各種天線(xiàn)。

天線(xiàn)可作為發(fā)射機的終端、接收機的前端,它是一個(gè)諧振裝置,但又區別于一般的參數式諧振回路,因為它可以在許多頻率上都產(chǎn)生諧振。天線(xiàn)在收發(fā)信電路中所占的位置非常重要,天線(xiàn)質(zhì)量的好壞,決定了收發(fā)信距離的遠近及收發(fā)信效果的好壞。業(yè)余條件下,制作一付高質(zhì)量的甚高頻與超高頻天線(xiàn),一直是廣大業(yè)余無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者追求的目標。下面筆者將常見(jiàn)甚高頻與超高頻天線(xiàn)的型式及制作方法介紹如下。

在動(dòng)手制作天線(xiàn)前,必須首先知道天線(xiàn)的基本公式,即:波長(cháng)(米)=速度/頻率=300/頻率(MHz)。由于人們使用的絕大多數天線(xiàn)是以半波長(cháng)的導體為基礎的,故1/2波長(cháng)(米)150/頻率(MHz)。根據此公式即可直接用它得出天線(xiàn)的長(cháng)度,用這個(gè)尺寸制造的發(fā)射(或接收)天線(xiàn)可以在預期的頻率上發(fā)生諧振。另外,我們還應該記住傳輸線(xiàn)和天線(xiàn)的以下特點(diǎn):(1)長(cháng)度短于四分之一波長(cháng)的短路線(xiàn)呈電感性;(2)長(cháng)度短于四分之一波長(cháng)的開(kāi)路線(xiàn)呈電容性;(3)如果一條任意長(cháng)度的導線(xiàn)的終端電阻等于它的特性阻抗,那么它就是一個(gè)純電阻性的負載,因而不會(huì )把能量反饋回信號源;(4)長(cháng)度略短于四分之一波長(cháng)倍數的天線(xiàn)呈電容性;(5)長(cháng)度略長(cháng)于四分之一波長(cháng)倍數的天線(xiàn)呈電感性;(6)電感性負載可用加入電容的方法來(lái)匹配,電容性負載可用加入電感的方法來(lái)匹配。

一、接地平面鞭狀天線(xiàn)

此類(lèi)天線(xiàn)是由一根垂直受激的四分之一波長(cháng)振子與一個(gè)人工地面(三根或四根水平放置的,而且在電氣上是接地的輻射棒)組成。其中輻射棒應至少有四分之一波長(cháng),如果它們是完全水平放置的,則饋電點(diǎn)阻抗大約是34歐姆,如接地輻射棒向下傾斜45度,饋電點(diǎn)阻抗則會(huì )提高到50歐姆,這是與標準同軸線(xiàn)進(jìn)行匹配的理想阻抗值。即使是讓輻射棒發(fā)生傾斜,它的失配狀態(tài)仍略小于15∶1。

1、接地平面天線(xiàn)

1/4波長(cháng)的接地平面天線(xiàn)。四根呈輻射形裝置的金屬棒模擬大地,并接在同軸線(xiàn)的屏蔽層上,同軸線(xiàn)的中心導體與垂直振子相連接。

2、吸盤(pán)天線(xiàn)

此天線(xiàn)通常放置于車(chē)頂,它把車(chē)身看成是接地平面,它通過(guò)油漆與車(chē)身進(jìn)行電容性耦合。在其工作頻率上,若位于車(chē)漆兩面的磁座和車(chē)身之間的電容只有10pF,那么其電抗則小于1歐姆。

3、彎曲單極天線(xiàn)

如果把兩個(gè)四分之一波長(cháng)天線(xiàn)連接在一起,從而可使其阻抗提高四倍。阻抗之所以提高是因為電流被兩個(gè)天線(xiàn)分擔的緣故,這時(shí)每個(gè)天線(xiàn)中只流過(guò)單根天線(xiàn)電流的一半。其饋電點(diǎn)阻抗就可與150歐姆的導線(xiàn)合理的進(jìn)行匹配。材料可用銅或鋁管。

4、300歐姆的垂直天線(xiàn)

當我們使用具有300歐姆輸入阻抗的設備時(shí),可以根據彎曲單極天線(xiàn)原理向三個(gè)天線(xiàn)饋電,就可使其與300歐姆的導線(xiàn)有良好的匹配,其制作材料可利用銅管、鋁管或板材。

二、盤(pán)錐形天線(xiàn)

自成一體的垂直極化天線(xiàn)。該天線(xiàn)的頻率覆蓋相當寬,因而可在數個(gè)倍頻程上工作,該天線(xiàn)的尺寸主要取決于最低的工作頻率。圓錐底的直徑和圓錐截面的弦長(cháng)都是四分之一自由空間波長(cháng),圓盤(pán)的直徑是圓錐底面直徑的0.68倍;圓盤(pán)與圓錐之間的空間距離在14MHz時(shí)是15.6厘米;在144MHz時(shí)是2.6厘米,依此可推測出任一頻率的間隔值。制作時(shí),我們可用金屬板、金屬網(wǎng)或底部的編織,或以間隔不超過(guò)1/50波長(cháng)的導線(xiàn)來(lái)制作圓錐。

三、J形天線(xiàn)

J形天線(xiàn)是一種用四分之一波長(cháng)匹配短線(xiàn)進(jìn)行饋電的天線(xiàn),它是甚高頻段唯一的端饋半波天線(xiàn)。天線(xiàn)半波振子(長(cháng)振子)的長(cháng)度可按L(厘米)=14404/F(MHz)計算;短線(xiàn)(短振子)長(cháng)度可按L(厘米)=7488/F(MHz)計算。J形天線(xiàn)的底部可接地,當使用同軸線(xiàn)饋電時(shí),將較短的振子的底部接地,并將同軸線(xiàn)的中心引線(xiàn)接到較長(cháng)的振子上,調節較短的振子以獲得最小的駐波比。當用阻抗較高的傳輸線(xiàn)饋電時(shí),把線(xiàn)接在四分之一波長(cháng)的振子上,調節接點(diǎn)位置以獲得最小駐波比。

四、簡(jiǎn)單的甚高頻偶極天線(xiàn)

此類(lèi)天線(xiàn)最方便的就是制作時(shí)不用銅或鋁管,它只需要將使用的75(50)歐姆同軸電纜,在其長(cháng)度為二分之一波長(cháng)的四分之一波長(cháng)處,將該同軸電纜屏蔽層向后卷起,并使其覆蓋在線(xiàn)的外部保護層上,同時(shí)使暴露出來(lái)的導體保持一直線(xiàn),這就形成了兩個(gè)在中部用匹配同軸電纜饋電的四分之一波長(cháng)振子,即一個(gè)偶極天線(xiàn)。調整時(shí)只需修整中心導體和折回的外部導體部分即可。

五、折疊偶極天線(xiàn)

將兩個(gè)偶極天線(xiàn)互相串聯(lián)在一起可形成折疊偶極天線(xiàn)。這種天線(xiàn)的饋電點(diǎn)阻抗大約是300歐姆,能與價(jià)格低廉、容易購買(mǎi)到的雙芯扁饋線(xiàn)相匹配,其缺點(diǎn)是調整困難。制作時(shí)兩端的夾子可用金屬制作,在調節這種天線(xiàn)時(shí),應確保兩個(gè)夾子中心點(diǎn)的距離是相等的。另外,這個(gè)天線(xiàn)上部的中點(diǎn)可以接地,這樣就可將它安裝在一根金屬架上,形成八木天線(xiàn)的一部分。

 六、扇形偶極天線(xiàn)

扇形偶極天線(xiàn)也叫“蝴蝶結”天線(xiàn)或錐形天線(xiàn)。它廣泛運用于甚高頻的電視信號接收。

 七、T匹配與伽馬匹配天線(xiàn)

T匹配與伽馬匹配天線(xiàn)也叫萬(wàn)能天線(xiàn)。

T匹配使用平衡線(xiàn),如雙芯線(xiàn);伽馬匹配則采用非平衡線(xiàn)(同軸線(xiàn)),其導線(xiàn)長(cháng)度可用滑動(dòng)夾來(lái)調節匹配,也可用電容器將多余的電抗分量調整掉,在20米波段工作時(shí),最大電容應是150pF,在2米波段工作時(shí),最大電容則應是15pF。根據波長(cháng)每米7.5pF的比例,我們能輕而易舉地用可變電容器覆蓋需要的工作波段。

八、帶有同軸線(xiàn)平衡——不平衡變換器的天線(xiàn)

在甚高頻率上,由于天線(xiàn)尺寸很小,因此,同軸線(xiàn)平衡——不平衡變換器成為實(shí)際可行的匹配裝置。其做法是首先切一截半波長(cháng)的同軸線(xiàn),并把它接到兩個(gè)振子上,然后再把饋線(xiàn)接到其中一個(gè)振子上。這個(gè)變換器可使阻抗提高到四倍。實(shí)踐中,半波長(cháng)饋線(xiàn)的實(shí)際長(cháng)度是相應的自由空間波長(cháng)的0.33倍。

九、信號聚焦天線(xiàn)

將發(fā)射機發(fā)射的功率按我們的意愿會(huì )聚在一起,此類(lèi)天線(xiàn)統稱(chēng)為信號聚焦天線(xiàn)。

此類(lèi)天線(xiàn)最方便的就是制作時(shí)不用銅或鋁管,它只需要將使用的75(50)歐姆同軸電纜,在其長(cháng)度為二分之一波長(cháng)的四分之一波長(cháng)處,將該同軸電纜屏蔽層向后卷起,并使其覆蓋在線(xiàn)的外部保護層上,同時(shí)使暴露出來(lái)的導體保持一直線(xiàn),這就形成了兩個(gè)在中部用匹配同軸電纜饋電的四分之一波長(cháng)振子,即一個(gè)偶極天線(xiàn)。調整時(shí)只需修整中心導體和折回的外部導體部分即可。

1、八木天線(xiàn)

八木天線(xiàn)是最簡(jiǎn)單的多振子定向天線(xiàn),它是根據用數字方法解釋了其工作原理的人而命名的。它由反射器、激勵振子、引向器等組成。其主要目的是將信號引向到激勵振子,并通過(guò)反射器將信號聚焦到激勵振子。實(shí)際上它就是一付定向天線(xiàn)。

注:第一引向器比激勵振子短4%,第二引向器比第一引向器短2~4%,第三引向器比第二引向器短3%,第四引向器比第三引向器短2%。
另外,八木天線(xiàn)只有激勵振子是直接與設備相連接的,其振子間隔均為0.15~0.2波長(cháng)。

2、平表面反射器天線(xiàn)

平表面反射器一般用金屬板或平行導線(xiàn)網(wǎng)來(lái)制作。若使用金屬網(wǎng),那么編織導線(xiàn)之間的距離不應超過(guò)0.1波長(cháng),如有可能還應更近些。激勵振子和反射器之間的距離是0.1至0.33波長(cháng)。饋電點(diǎn)阻抗隨激勵振子到反射器的距離的不同而變化,當距離是0.1波長(cháng)時(shí),阻抗為20歐姆;距離為0.33波長(cháng)時(shí),阻抗為75歐姆;距離為0.16波長(cháng)時(shí),阻抗是50歐姆;距離是0.21波長(cháng)時(shí),阻抗為75歐姆。反射器本身面積應至少為1個(gè)波長(cháng)見(jiàn)方。

常見(jiàn)的一些反射器具有60°或90°的夾角,這些反射器提供的增益比簡(jiǎn)單偶極天線(xiàn)高11dB。反射器的截面尺寸至少是3/4波長(cháng),從開(kāi)口處到頂端的邊長(cháng)應為一個(gè)波長(cháng)左右。

3、拋物面反射器天線(xiàn)

拋物面是另一種反射器。這種反射面,可用反射的方法把平行的波束會(huì )聚于一點(diǎn)。在制作時(shí),我們可參照平面反射器或角反射器的具體方法,根據饋電點(diǎn)阻抗來(lái)確定反射器與焦點(diǎn)之間的距離(激勵振子放置在焦點(diǎn)上)。反射面的直徑應大于波長(cháng)。直徑為1.5波長(cháng)時(shí),增益在10dB,面積每增加一倍,增益提高6dB。

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