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縮水萬用天線製作

No.14   1994 Feb.   p74~76,   by 謝法安 / BV1AL 台北市 117-185 信箱



    多年來,我一直靠著一台接收機做「啞火腿」在政治未開放,香腸未上市的年代堙A已是難得之事;而憑著一條 300 歐姆饋線做的 DIPOLE 天線,除收聽各國的廣播節目外,火腿波段更是不會錯過。

    偶然聽到來自智利 Santiago 的火腿通話,確實讓我覺得十分驚訝,繞了半個地球的疲憊電波,打在小小的 DIPOLE 上,還這麼大聲。

    就這樣,立下志願,有一天我也要打到拉丁美洲去,沒想到,竟然在「縮水天線」昇空的兩個禮拜後,就實現了。

    這支原先只打算通國內電台的手工天線,像「月宮寶盒」般一樣的神奇:

(1) 體積小:3.8x3.8 平方公尺,水平置放。
(2) 具有指向性。
(3) 多波段:7、14、18、 21、24、28MHz。

    以下就和各位來看看這個寶盒吧。


著手進行

Fig 1
Fig 1
圖一

    這支天線的原著者 NH6XK / Dean Frazier,稱它為 "BABY LOOP",因為它不是全波長型的,而是只用半波長拉成的縮水 LOOP 環型天線。與一般 LOOP 不同的是,它加繞了兩個線圈,體積更為縮小。

    另一優點是屬封閉型,無尖端放電之虞,比之 GP 或開放型天線,雷擊機率大為減低。

    該原文於美國 73 雜誌 1992 年 9 月號上發表,文中並未對此一天線做評估,亦未說明線材及 RF Choke 繞製法等。

    我所使用的線材,是 2mm 直徑的 PVC 被覆線,每卷 100 米,水電行都有賣。依原著之公式,計算 7060KH 所需之半波長長度為 21.694 米,但我是用 300 除以 7.06MHz,長度為 21.246 米。

    決定線長後,在 1/4 及 3/4 的地方,做上記號,線圈的繞製,就以這兩個點為中心(圖 1)。繞製線圈除了能使天線有側向排斥,還能大大的縮短天線長度;而線圈的大小可由公式計算,用不同尺寸的繞製法,亦能得到相同的電感量。

線圈公式

阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F (工作頻率) * 電感量(mH),設定需用 360ohm 阻抗,因此:

電感量(mH) = 阻抗 (ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作頻率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH

據此可以算出繞線圈數:

圈數 = [電感量* { ( 18*圈直徑(吋)) + ( 40 * 圈長(吋))}] ÷ 圈直徑 (吋)

圈數 = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈

    21 米長的電線,要在 5 公分直徑的線圈管上纏繞,且不是從起端或尾端繞,製作時是有些礙手礙腳,不過,做個 "Home Brew" 家,就是要超越這些障礙。

Fig 2
Fig 2
圖二

    我是先用直徑較小 (約 4.6 公分) 的圓管繞製線圈,因為 2mm 直徑的銅線,有相當的彈性,用剛好直徑的圓管來繞製,繞好以後,彈鬆的力量大,會使線圈張開。

    在小徑管繞好後,再將它套在口徑相當的圓筒加以固定,固定用的塑膠管要事先以電鑽做出可供卡住的缺口,這樣將線圈套上,一卡就 OK 了。

    線圈的尺寸要配合該支天線的主工作頻率而定,以 7.060MHz 來說,需要 8.116mH的電感量,因此,線圈的直徑為 5.2 公分,長度為 9.5 公分,共繞 19 圈 (圖 1) 。

   這樣的線圈,總共要用去 3.104 公尺的線長,使得拉好的正方形天線每邊 (含線圈長度) 為 3.807 公尺 (圖 2)。

    也可以用手邊有的管徑換算,公式如左,繞製尺寸不同的線圈,依然有相同的效果。

    此天線與一般 LOOP 天線不同的是,它是水平置放,而非直放。用尼龍繩固定好四支塑膠管支柱,每支約兩米,再將此 LOOP 天線的四個角,掛在塑膠管支柱上。

    饋電點用一個 T 型塑膠管接頭來固定天線,並沒有用 BALUN 匹配,而是在饋電點下 20 公分處,以電纜線繞製 RF Choke。由於此處還包括 T 型接管,M 型接頭等等,稍具重量,於是我用另一支塑膠管支撐,以減輕承載重量,使饋電點這一邊的天線能保持水平。至此,月宮寶盒已大功告成。

    關於 RF Cboke 的繞製,在本刊 1993 年 9 月號,文伯銓先生文中提到有關替代 BALUN 的 RF Choke 為:直徑 20 公分,10、 15、20 米波段繞 6 圈,40、80 米波 段繞 10 圈。另一種繞法是:直徑 6 英吋,繞 6 圈。

    我則採用 10 公分內徑,繞 4 圈,Choke 的圓心距饋電點 20 公分。

    以同軸電纜於饋電點下方繞製 RF Choke,或用環型鐵粉心繞製 BALUN,各有優劣點。前者簡便,但體重大;後者做工費力,亦有短路之虞,但體積小巧。


使用實例

Fig 3

    7MHz:通過的只有日本、南韓、台灣。

    14MHz:通到過澳大利亞、菲律賓、新幾內亞、柬埔寨、大陸、台灣、美國加州、西伯利亞。

    21MHz:通過日本、柬埔寨、澳大利亞、西伯利亞、台灣、大陸、巴拉圭。

    據原著所說,7MHz 版本的此型 LOOP,在 7~28MHz 的各個業餘波段都能使用,其中 14 及 28MHz 為高輻射角,其餘為低輻射角 (圖 3)。


後記

    用此天線做國內通聯,似乎不十分理想,於是我又昇起一支倒 V 型 DIPOLE 作比較。接收國內通聯時,此 LOOP 的雜訊排斥,明顯比 DIPOLE 優良,但在發射時,7MHz 卻劣於 DIPOLE,不知是否為低輻射角,不適近距離跳躍所致?

    我所用的收發機附有天線調諧器,因此,在使用上無甚問題。OM 先輩若對此天線有所評估,望能指正。 END



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