HF全波段直立天線研發(fā)方案

很多的100KW以上級(jí)別的大功率廣播電臺(tái)都是搞根高的直立天線，而在其附近建一個(gè)天調(diào)室,專門(mén)負(fù)責(zé)將天線調(diào)到與發(fā)射機(jī)匹配,無(wú)線電發(fā)射的電效率對(duì)他們來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)比我們要求高!

　　為此,借鑒他們的思路,用一個(gè)全自動(dòng)室外天調(diào)+軍用立桿作振子,再拉三四根足夠長(zhǎng)的導(dǎo)線作地網(wǎng)(地網(wǎng)的重要性不低于振子),作我們的收發(fā)天線又何嘗不可以呢?這應(yīng)當(dāng)是全波段直立天線的比較簡(jiǎn)單實(shí)用而且電效率相對(duì)較高的形式.

　　現(xiàn)在450元左右的二手全自動(dòng)室外型天調(diào)(全新600---800元)+鋁合金管自制立桿（或者一根手竿帶根1.5平方毫米以上的電線作天線）,都很便宜.

　　具體接法:

　　倒V形式：振子線盡量長(zhǎng)，最好別省巴侖，當(dāng)然一根接成天線,一根作地網(wǎng)用同樣也可以收發(fā)，不過(guò)方向圖就變了，而且饋線屏蔽層參與輻射和接收信號(hào)。

　　如果是陽(yáng)臺(tái)釣魚(yú)竿形式,地網(wǎng)可以一根垂下去,一根上屋頂附近

　　電臺(tái)－饋線－天調(diào)－天線效率高,實(shí)際上振子和地網(wǎng)都是在起輻射作用,由于全自動(dòng)天調(diào)的電感調(diào)整是繼電器短路法的原因,對(duì)于調(diào)諧等效輻射電阻低的短電氣長(zhǎng)度天線效率低,因此,正確的處理辦法是盡量提高地網(wǎng)和天線的電氣長(zhǎng)度以達(dá)到最高效率

　　室外型天調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是大大降低了由于阻抗不匹配造成的饋線損失，為提高電效率，地網(wǎng)和振子是越長(zhǎng)越好.

　　提醒：振子和地網(wǎng)嚴(yán)禁使用鐵磁性的金屬，否則因電阻率高，同時(shí)趨膚效應(yīng)太強(qiáng)導(dǎo)致?lián)p耗特別高

　　附天線的基本概念:

　　把高頻電能變?yōu)殡姶艌?chǎng)能量或把電磁場(chǎng)能變?yōu)楦哳l電能的裝置稱為天線。天線有各種各樣的形式，如直線導(dǎo)線、環(huán)形導(dǎo)線等構(gòu)成的線天線和由金屬板或金屬網(wǎng)構(gòu)成的面天線。按用途，天線可分為發(fā)射和接收兩大類。

　　天線的作用就是把發(fā)射機(jī)末級(jí)回路的高頻電流變換成電磁波并向特定的方向發(fā)射出去。接收天線則是把以自由空間為傳媒的電磁波還原為高頻電流經(jīng)饋線送入接收機(jī)。由此可見(jiàn)，天線的作用就是在高頻電流和電磁波之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。因此，從理論上講，發(fā)射天線可以當(dāng)作接收天線使用， 接收天線也可以充當(dāng)發(fā)射天線使用。

　　天線的特性：

　　共振: 任何天線都諧振在一定的頻率上，我們要接收哪個(gè)頻率的信號(hào)，就希望天線諧振在那個(gè)頻率上。天線諧振是對(duì)天線最基本的要求，要不然，就沒(méi)那么多講究了，隨便扔根線出去不也是天線嘛。天線的諧振問(wèn)題涉及到的主要數(shù)據(jù)是波長(zhǎng)及其四分之一。計(jì)算波長(zhǎng)的公式很簡(jiǎn)單，300/f。其中f的單位是MHz，而得到的結(jié)果的單位是米。1/4波長(zhǎng)是稱作基本振子，如偶極天線是一對(duì)基本振子，垂直天線是一根基本振子。不過(guò)天線中的振子的長(zhǎng)度并不正好是1/4波長(zhǎng)，因?yàn)殡姴ㄔ趯?dǎo)線中行進(jìn)的速度與在真空中的不同，一般都要短一些，所以有一個(gè)縮短因子。這個(gè)因子取決于材料。

　　帶寬: 這也是一個(gè)重要但容易被忽略的問(wèn)題。天線是有一定帶寬的，這意味著雖然諧振頻率是一個(gè)頻率點(diǎn)，但是在這個(gè)頻率點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)，這付天線的性能都是差不多好的。這個(gè)范圍就是帶寬。 我們當(dāng)然希望一付天線的帶寬能覆蓋一定的范圍，最好是我們所收聽(tīng)的整個(gè)FM廣播波段。要不然換個(gè)臺(tái)還要換天線或者調(diào)天線也太麻煩了。天線的帶寬和天線的型式、結(jié)構(gòu)、材料都有關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，振子所用管、線越粗，帶寬越寬；天線增益越高，帶寬越窄。

　　阻抗: 天線可以看做是一個(gè)諧振回路。一個(gè)諧振回路當(dāng)然有其阻抗。我們對(duì)阻抗的要求就是匹配：和天線相連的電路必須有與天線一樣的阻抗。和天線相連的是饋線，饋線的阻抗是確定的，所以我們希望天線的阻抗和饋線一樣。一般生產(chǎn)的饋線，主要是300歐姆、75歐姆和50歐姆三種阻抗，國(guó)外過(guò)去還有450歐姆和600歐姆阻抗的饋線。 基本偶極天線的阻抗是75歐姆左右，V型偶極天線是50歐姆左右，基本垂直天線阻抗 50歐姆。其他天線一般阻抗都不是50或75歐姆，那么在把它們與饋線連接之前，需要有一定的手段來(lái)做阻抗變換。

　　平衡: 對(duì)稱的天線是平衡的，如偶極天線、八木天線，而同軸電纜是不平衡的，把這兩者連接起來(lái)，就需要解決平衡不平衡轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。

　　增益: 天線是無(wú)源器件，但是天線是可以有增益的。這個(gè)增益當(dāng)然是相對(duì)增益，是相對(duì)于基本偶極天線而言的。FM DX所用的天線，當(dāng)然希望增益越高越好。不過(guò)別忘了，增益高往往伴隨著帶寬窄。

　　方向性: 不是所有的天線都有方向性的。便攜式收音機(jī)上的拉桿天線就沒(méi)有方向性。偶極天線有弱的方向性，八木等定向天線可以得到較好的方向性。好的方向性意外著能夠集中收集所需方向的電波，還有一個(gè)重要的能力就是能部分地減弱本地電臺(tái)信號(hào)的影響。但是定向天線并不是什么情況下都好。當(dāng)沒(méi)有目標(biāo)而等待的時(shí)候，定向天線就有可能使你錯(cuò)過(guò)天線背面的信號(hào)。所以比較合理的方式，是用一個(gè)垂直天線和一付定向天線配合使用，用垂直天線等待，聽(tīng)到信號(hào)后，再用定向天線轉(zhuǎn)過(guò)去對(duì)準(zhǔn)了聽(tīng)。

　　仰角: 天線的仰角是指電波的仰角，而并不是天線振子本身機(jī)械上的仰角。仰角反映了天線接收哪個(gè)高度角來(lái)的電波最強(qiáng)。對(duì)于F層傳播，我們希望仰角低，可以傳播地遠(yuǎn)，對(duì)于 Es層，電波主要是從高處來(lái)，我們希望仰角高。仰角的高低取決于天線型式和架設(shè)高度。一般來(lái)說(shuō)，垂直天線具有低仰角，其他天線的仰角隨架設(shè)高度變化。

　　架設(shè)高度: 天線有一個(gè)架設(shè)高度。這個(gè)高度實(shí)際上是兩個(gè)高度，一個(gè)高度我們考慮它的水平面高度，這個(gè)高度對(duì)于本地信號(hào)有些用，對(duì)于DX其實(shí)用處不大。第二個(gè)常常被忽略的高度是地面高度，是指天線到電氣地面的高度。比如架設(shè)在鋼筋水泥房頂?shù)奶炀€，雖然房子高有20米，但是天線距房頂只有1米，那么這付天線的高度只是1米。 天線的高度對(duì)不同的天線有不同的影響，一般會(huì)影響天線的阻抗和仰角。通常我們認(rèn)為天線的地面高度應(yīng)在0.4個(gè)波長(zhǎng)以上，才比較不受地面的影響。

　　駐波比: 最后介紹這個(gè)最不被中國(guó)的愛(ài)好者熟悉的特征。 駐波比反映了天饋系統(tǒng)的匹配情況。它是以天線作為發(fā)射天線時(shí)發(fā)射出去和反射回來(lái)的能量的比來(lái)衡量天線性能的。駐波比是由天饋系統(tǒng)的阻抗決定的。天線的阻抗與饋線的阻抗與接收機(jī)的阻抗一致，駐波比就小。駐波比高的天饋系統(tǒng)，信號(hào)在饋線中的損失很大。

　　天調(diào)的作用：

　　1、匹配阻抗，使天線系統(tǒng)(天調(diào)+天線)對(duì)于發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)是阻抗匹配, 這樣才能讓天線系統(tǒng)中的天線電纜部分輻射效率最高

　　2、諧振天線，按照電磁理論來(lái)講天線阻抗Z=R+jX， 當(dāng)Ｘ＝０時(shí)視為天線諧振。不自然諧振的天線使用天調(diào)后，天調(diào)通過(guò)加感或加容，使得Z=R+jX中Ｘ＝０。

　　3、加天調(diào)后的天線相對(duì)于自然諧振天線的電效率問(wèn)題，將天線調(diào)諧到相對(duì)于發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)是阻抗匹配, 靠的是天調(diào)內(nèi)部的LC網(wǎng)絡(luò)，有很大一部分功率在天調(diào)的L、C內(nèi)“吞吐”，不輻射電磁波。由于L、C不是理想元件，會(huì)消耗一部分能量，因此天線越不自然諧振（特別是等效輻射電阻偏離50歐越遠(yuǎn)），加天調(diào)后的電效率就越低。