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行動派:無爪天線

No.09   1993 May.   p100~103,   by 謝法安 / BV1AL



    當你完成了這幾支長短不同的 VHF 天線後,應該會相信「製做一支低駐波比的好天線並不困難,負載線圈及電容的調校也比想像中哥卡簡單」。

    天線的基本元件 "RADIAL" 俗稱「地網」,是構成 Ground Plane (木瓜)天線的重要元件之一。地網會改變電波輻射仰角,使其上揚。地網的仰角也對駐波比值俱有影響,不過在製作及安裝方面則增添了不少麻煩。相對於此,"Non Radial" 「無地網」天線則天生有其優點:Non-Radial 天線,光溜溜直直的一支,是所有天線中視感最簡潔的,雖然本篇實作的天線底部有負載線圈及電容器,但整體而觀,還是直桿式的,沒有節外生枝;不論做為行動用天線,或固定地點架設,都十分便易,因此 Non-Radial 天線是很好的選擇對象。這天 線雖然少了幾支「小幫手」,但在增益上及駐波比的表現方面,仍保有優異的表現。

    以下來看看怎樣以純手工「打造」「一些」這樣的好天線。


所需器材

  1. ** 駐波比錶 (需含 140~150MHz 波段)。
  2. ** 收發機(最少5w發射出力)
  3. BNC 或 M 型母頭,供聯結成天線整體迴路。
  4. BNC 公頭,供製作手持機用天線,以便接手持機 BNC 母座。
  5. 1.6mm、2.0mm 銅線 (室內 AC 管路配線用的那一種),每支天線之負載線圈需長約 55cm 之銅線繞製 (請剝除絕緣皮)。
  6. 1.6mm、2.0mm 銅線,漆包線、金屬捲尺或金屬管,供做天線主體。
  7. 20pF可變電容,每支天線需一粒。
  8. 熱熔膠、膠帶,用以固定調校後的可變電容,固定天線與支撐體。
  9. 烙鐵、銲鍚。
  10. 同軸電纜 (含適用之接頭)
  11. 小型一字起子或美工刀,供調整電容器用 (用其斜背來調整可變電容)。
  12. 玻璃纖維釣魚竿,供支持天線主體及繞製負載線圈。
    (** 為必備,其餘視實際情況選備。)



裁剪天線主體

    「縮短率」是以計算所得之天線長度,除以使用材料之直徑後,查表而得。以使用直徑 2mm 之銅線而言,製作 HF 帶天線縮短後約為 97%;製作 VHF/UHF 帶天線,縮短後約為 95%。天線材料直徑越粗,天線縮得越短。預估後,剪裁出天線主體,最好預留 2cm 供調校時剪短 (見附表:漆包線與負載線圈之接點,及照片)


繞製負載線圈

    以裸銅線約 55cm 繞製,線圈內徑 1cm (釣竿中有一段的直徑很接近,可利用其繞製),繞 10 圈,全長約 4.5cm,留一段約 3.5cm 供接天線主體,另一端接 BNC 母座由螺母固定。(見附圖)

Fig 01



接上可變電容

    取兩段漆包線,一段 2.5cm,一段 3.5cm,每段之兩端用刀片刮去漆質,露出銅質以便烙錫。2.5cm 那段一頭用鉗子夾扁,以便烙在負載線圈上 (見附表:漆包線與負載線圈之接點),3.5cm 那段一頭烙入 BNC 頭之中心;最後將可變電容烙於兩段漆包線之間。

附表:漆包線與負載線圈之接點
天線主體1/4λ 1/2λ 5/8λ
長度 49cm 98cm 123cm
線圈接點7 6 4
(由下往上數之圈數請參考附圖)



測量 SWR

    用手機者請接上 12V 電源,以達 5W 功率;車機以上者,亦請調至 5W 功率測試。按下發射,讀出 SWR 值,以小刀或一字起子調撥可變電容,每次 30 度,先抓出大範圍值 (工作頻率定為 145MHz 倣測試),重複這一步驟,直到找出 SWR 最小值為止,再進行上下 4MHz 測試,以了解這支天線目前最適合之工作頻率: 若此範圍內的 SWR 都大於 1.5,則進行天線裁剪 (一般自製天線皆為預留長度,故會比所期望工作率所需為長),當 145MHz 的上下 2MHz 範圍內 SWR 低於 1.5,即不再縮減天線。

中心頻率及測試頻率
141 143 <145> 147 149



電容微調

    天線長度改變後,其共振所需之電容量亦會改變,需再行微調,調整角度小於 20 度 (由於可變電容體積極小,調整時需憑感覺),進行上下 4MHz 之測試,將 145MHz 之 SWR 調到最低為目的。

    電容器的作用在於發射時瞬間「充放電」,因此調整出最適當之電容量,以達到放電時推動天線主體,得到最吻合之震盪。


封止可變電容

    上膠前最好將它調到比最低 SWR 點稍高,調成在 146MHz 工作時最低,因可變電容以熱融膠封堵後,會改變電容值,使原為 145MHz 時 SWR 最低,變成在 144MHz 時最低,故預先調高以期封膠後得到 145MHz 的 SWR 最低。


50Ω同軸電纜

    行動用天線因與發射機間之距離短,可採用線徑較細、較柔軟之 50Ω電纜如 RG58A/U,能提高其攜帶性,而不必擔心訊號「漏失」,其實只要是 50Ω之同軸電纜就可使用。


哥卡讚

    本文讓你可以打造包括 1/4λ、1/2λ、 5/8λ幾種常用天線。大體而言,這幾支天線工作頻寬跨越 6MHz,從 142-148MHz,SWR 皆低於 1.2。想想看你可以擁有好幾支性能如此優異的天線,而且是「純手工打造,性能媲美同級廠製品,甚至哥卡讚」。


哥卡輕

    製作行動天線,筆者有一項建議是: 採用「鋼質捲尺」做為天線主體,特別是本篇中的 1/4λ天線可專供手機用,廠製伸縮天線因長度加上重量,假如你拿著晃動的話,可能導致機件內的 BNC 接點脫落而不知,有著潛在性危險。

    本文中所製的 1/4λ天線之主體採用「捲尺」,非常適於手機,因為它有如下優點:

1. 重量輕
2. 收放方便,一放開即自動伸直。
3. 表面積大,電波作用在表面積。
(註: 市售鋼質捲尺多為全長五米,足夠裁製好幾支天線。)


實際測試使用

測試頻率 141 143 145 147 149
SWR 數值 1.2 1.14 1.1 1.14 1.2
汐止五指山 ←→ 宜蘭市:8 格穩定
半波長 Non-Radial + 7.2V NiCd+
C160 (功率表測得 1.8瓦)



結論

    半波長天線以釣竿固定後,裝在登山背包架,背著走,非常方便。若要在固定點紮營,釣竿一拉 (用五米以上的),馬上就架設好一支基地天線;也可以裝在機車靠背架上,做為「車用」天線,一樣有著簡便的優點。當然也可以做為住家用固定天線,不過最好再做防水處理,簡單的可以用熱縮套管,工夫些的則可整個套在塑膠管內,可達防水之目的。

    假如你的天線不是架設在高樓頂或山岳稜線上,而是山腰、低樓、陽台,可能本篇「行動派無爪天線」比高增益同線天線 (Colinear Antenna) 哥卡讚! END

Fig 02



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