业余无线电的成长之路——天线篇

2024-08-07 09:02:12 40点赞 77收藏 12评论

Hello,大家好,这里是叶达达!BD4SJY!半个多月的时间,不知不觉业余无线电这个系列已经更新了六七篇文章,在此达达先谢过各位值友的支持!前面讲了很多业余无线电的相关设备,一直说要专门开一篇文章,单独介绍天线,因为天馈系统是业余无线电的基础,其中涉及到更多的专业知识以及一些复杂的参数等等,那么今天我就从几个维度给大家说说业余无线电的天线该怎么选,有哪些常见的种类,以及他们的优劣势。

友台的旋转升降短波八木天线友台的旋转升降短波八木天线

之前提到过,天馈系统由天线和馈线组成,天线负责辐射和接收电磁波,而馈线则负责传输这些信号。在实际应用中,天馈系统的匹配性对通信质量有着重要影响。当馈线和天线匹配时,能够保证天线取得全部信号功率,从而提高通信效率。反之,如果不匹配,会导致信号反射和损耗,影响通信质量。‌所以小到对讲机天线,大到全尺寸八木天线,都是设备能够完成通联的基础。我师父常说,玩无线电,买机器添设备是分分钟的事情,掏钱就行,前提是天线的架设,因为这里面夹杂着太多的事情,比如场地,施工,条件是否允许,以及周边邻里的想法等等因素。

馈管馈管

先来说说连接天线和无线电设备的馈管和馈线。它的主要任务是有效地传输信号能量,将发射机发出的信号功率以最小的损耗传送到发射天线的输入端,或将天线接收到的信号以最小的损耗传送到接收机输入端,同时本身不产生杂散干扰信号,这样,就要求传输线必须屏蔽。当馈线的物理长度等于或大于所传送信号的波长时,传输线又叫做长线。馈线或馈管一般以X-y(x为阻抗数值,Y代表粗细),具体来说,馈线的直径越大,其电阻越小,电流在传输过程中的阻力也就越小,因此信号衰减越小。此外,馈线的绝缘层也会影响信号的传输效率,绝缘层的质量和规格也是需要考虑的因素。‌例如,50-3的馈线损耗为0.2dB/m,而50-7的馈线损耗为0.1dB/m,这说明直径较大的馈线在传输相同距离时信号衰减更小。总结关于馈线馈管选择为一下几点:

①线径越粗衰减越小。

②设备与天线之间距离较长,优先选择馈管。

③相同长短及粗细下,短波信号传输优于UV信号传输。

因此,在选择馈线时,应根据具体需求和使用场景来选择合适的馈线直径,以减少信号衰减,提高传输效率。‌

家住11楼,天线架设在18楼顶,使用50-12馈管家住11楼,天线架设在18楼顶,使用50-12馈管

接下来我们一起来看看天线。先来说说天线的种类,最后再来说说天线应该如何选择。

1、对讲机一体式天线,对讲机的一体式天线用于手台,天线的底部一般都会标明匹配的频段。常用于UV段。

对讲机一体式天线对讲机一体式天线

2、对讲机拉杆天线,拉杆天线往往可以给我们的设备带来更高的发射及接受增益,不改变设备的情况下发射接收的更远。常用于UV段。

对讲机拉杆天线对讲机拉杆天线

3、车载天线,顾名思义,这种天线一般用于车台的安装,以获得更高的增益,HAM们也称之为车载苗子。金属材质。常用于UV段。价格亲民,安装简单。

钻石车载SG-7900天线钻石车载SG-7900天线

4、玻璃钢天线,由于它的振子在内部,外部被玻璃钢材质所包裹,所以它具备了抗腐蚀、寿命长、抗风能力强等特点,是基地台架设的不二选择。常用于UV段。价格相对偏高,安装条件较高。

玻璃钢天线玻璃钢天线

5、八木天线是由一个有源振子、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线。在二十世纪20年代,由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明了这种天线,被称为“八木宇田天线”,简称“八木天线”。它有很好的方向性,较偶极天线有高的增益。用它来测向、远距离通信效果特别好。如果再配上仰角和方位旋转控制装置,更可以随心所欲与包括空间飞行器在内的各个方向上的电台联络,这种感受从直立天线上是得不到的。简而言之它可以将我们的信号汇聚在一个方向,具有指向性,相比上面提到的直立天线信号更集中,通联的距离更远。其实以前在老家假设的电视机天线也是八木天线的一种。UV和短波都适用,但是其尺寸较大,安装环境比较挑剔,并且在使用过程中需要配合旋转器来控制,不然通联的方向就成了固定方向了。安装成本及使用成本较高,大尺寸的八木天线更是对空间要求非常高。

钻石15单元U段八木天线钻石15单元U段八木天线

6、端馈天线,相比于其他种类的天线,具有结构简单、重量轻,且不存在谐振频率之类的问题,是一种相对较好的选择。由于它就一根电线做振子,巴伦与其连接,相比于其他天线的假设,端馈天线的架设方式较为简单,常用于短波通信。

端馈天线端馈天线

7、正V天线,它通常用于天线理论的基本模型推导中,‌特别适合作为新手入门的天线。‌正V天线的特点是能够直接匹配到50欧姆,‌从而省略了一个匹配电路(‌天调)‌。‌此外,‌正V天线可以通过改变发射仰角来协调远距离和近距离的通信,‌这种天线通常以倒V的形式架设,‌天线的夹角在110度至120度之间。常用于短波。

正v天线正v天线

8、倒V天线,倒V天线适应于不同的用途,‌具有平拉和倒‘V’两种架设方式,‌其增益和效率通常高于宽带双极天线。‌倒V天线的应用频率范围广泛,‌常见于短波通信。

倒V天线倒V天线

以上便是几种常见业余无线电天线的分类,当然天线还有很多种类这里没有一一罗列出来,天线也是一门较为专业,以及复杂的论题,本人才疏学浅,智能大概的为大家搬运一些基础知识,以供大家参考,下面我们来看看,天线应该如何选择。

1、波段:选择天线首先应该考虑的是使用波段是多少,这样才可以有针对性的去选择天线,使用波段都会在参数介绍中标明,天线有单波段也有双波段多波段等等,但是有的必有失,多波段天线也意味着部分效率的损失或者体积的增大,因此可以根据自己的需求选择波段(见适用频率是否和自己的设备匹配)。

天线参数详情页天线参数详情页

2、架设环境:上面介绍了多种天线的种类,他们有便携的,有复杂的,当确定了使用波段后,应当考虑的是使用环境,比如我们是否具备相应的条件进行此类天线的架设,另外提一嘴,现在大家基本都是住在商品房中,因此天线的架设变得复杂,所以如果场地允许,也一定要和物业或者邻居提前打好招呼,以免后期不必要的麻烦,身边很多朋友包括我在内,都曾因没有提前沟通,被迫拆除天线,造成了资源浪费。

楼顶天线架设楼顶天线架设阳台天线架设阳台天线架设

3、耐功率:天线也有自己的耐受功率,如果超标准适用轻则损坏天线,重则烧坏机器,所以不管你是什么设备,请先看清楚自己的设备功率,选择适配范围内的天线,这点尤为重要,就和我们家里的电路一样,超载了就会跳闸,所以为什么大功率用电器要用粗的电线,这里的原理是一样的。比如上面图片中的耐功率为150w,那么发射功率的上限就是150W,这里建议留一些冗余量,以保证设备及人身安全。

驻波表实时测量功率及驻波驻波表实时测量功率及驻波

4、驻波比:驻波比全称为电压驻波比,又名VSWR和SWR,为英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。指传输线波腹电压与波谷电压幅度之比, 又称为驻波系数、 驻波比。驻波比等于1时,表示馈线和天线的阻抗完全匹配,此时高频能量全部被天线辐射出去,没有能量的反射损耗;驻波比为无穷大时,表示全反射,能量完全没有辐射出去。简单来说,驻波越接近1发射效果越好,越大效果越差,甚至有损坏机器的风险,所以有很多机器需要用天调,驻波表,天分仪提前调整或测试当前的驻波再进行使用,关于这些辅助设备后面咱们单独开一期讲解。

天分仪分析驻波天分仪分析驻波

5、天线接口类型:设备和天线的连接需要用到馈线馈管,所以接头的选择也需要看馈线馈管的接头,常见的接口有M、N、SAM、BNC等等,他们又分公母,所以在选择天馈系统时一定要看清自己设备的天线接口类型,虽然说后期可以通过转接头连接,但是这毕竟也会带来一定的损耗,所以尽可能的直接选对匹配的接头,一部到位。

各种接口及转接头各种接口及转接头

写在最后,如上文所说,天线是一门机器复杂及专业的课题,本人也只是在研究业余无线电的过程中略学习到了一些皮毛,欢迎各位老HAM以及值友们交流讨论,如有不对之处,还请大家指正见谅。天线是业余无线电绕不开的一个环节,如果你想深入研究那么首先考虑的不应该是设备问题,而是天线架设问题,也提醒大家,在天线假设过程中一定要遵守法律法规以及施工规范,保证安全。最后祝大家能够在电波世界中玩的开心,少走弯路,如果你觉得有用还请动动发财的小手,点赞加关注,业余无线电不迷路。(最后附一张上海海岸电台XSG的天线阵列)

上海海岸电台XSG的天线阵列上海海岸电台XSG的天线阵列

作者声明本文无利益相关,欢迎值友理性交流,和谐讨论~

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