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自製天線漫談

No.31   1995 Aug   p50~52,   by 徐征宇 BH7HYZ,寄自湖南湘潭



    無線電科技日新月異,商品化的各式無線電收發機推陳出新,線路之複雜與零件的精細,自製高性能收發機已不是那麼容易;歷經多年來的工業革命,唯獨天線依循傳統,未有多大變化。多數火腿皆習於購置商品天線,然自製天線有益技術精進,使用起來得心應手,CQ 之餘,誠乃人生一樂!


天線線材

    雖然任何一根經得起自身重量的導線都可以用來架設天線,但是真用起來,我們還應注意很多原則。例如,絕緣導線比裸線好、硬銅線比軟銅線好、多股導線比單股好、粗線比細線好。導線越細,天線對頻率的變化就越敏感;軟銅線受外力拉撐時,長度會有變化,硬銅線、磷銅線和硅銅線則有較好的抗拉性,但卻有彈性,不易加工;鍍銅的鋼線雖有抗拉不易壞的優點,但加工起來較困難。我們在選擇線材時,可以根據實際情況來決定。

    天線的焊接處要塗上一層優質的全天候丙烯酸噴漆,或其他漆料以防腐蝕。另外,為了防止暴風和冰凍,最好在天線固定繩索上串接一個硬質彈簧。


天線阻抗匹配

    要使電波能量有效傳輸,發射機、傳輸線和天線三者之間的阻抗良好匹配是很重要的,像中點饋電的「半波偶極」天線阻抗約 72Ω,我們可以用 RG59/U 電纜來傳輸;中點饋電的「半波倒 V 形」天線和短臂向下傾斜的「1/4 波長接地平面式」天線阻抗約 50Ω,則可用 RG8/U 電纜;兩端點饋電的「1/4 波長天線」和有水平臂的「1/4 波長接地平面式」天線阻抗約 34Ω;「半波折疊對偶」天線阻抗約 300Ω;偏心率 14% 的「WINDOM」天線阻抗約 600Ω等等。

    實際上,天線饋電點的確切阻抗是與天線高度、所用導線種類、地面的導電性等因素相關的,表一所示為半波偶極天線的阻抗隨其高度而變化的關係。

Fig 01
表一:半波偶極天線的阻抗隨其高度而變化的關係。(半波偶極天線阻抗基本上是圍繞 73Ω上下波動的。)



連接饋線的阻抗

    我們一般習慣用 50Ω同軸電纜來連接自己的電台和天線;實際上,饋線不外乎同軸和平行兩種,它們的阻抗關係如表二、三所示。

    使用平行傳輸線時,為了防風,其撐竿的間隔一般為竿長的 2 ~ 3 倍為宜;平行饋線在撐竿兩端要固定牢靠,即使遇到惡劣的天氣也不用擔心。

Fig 02
表二:平行線尺寸與阻抗關係。

Fig 03
表三:同軸電纜尺寸和阻抗關係。



有效利用空間

    在人口居住日益密集的今天,對某些火腿來說,要覓得一塊寶地來架設天線已經越來越困難,這也是本文的一個重要問題。

    這裡簡單介紹幾種獨特的天線,也許對您有所啟發。

    從前在紐約羅徹斯特附近郊區某些地方,居民對業餘無線電愛好者懷有極其不友好的態度,其中一項限制條件規定:『如鄰居對天線提出異議,天線就必須拆除』。

    有位火腿卻別出心裁地逃避了這一限制規定,他用一根直徑 1 ~ 1/2 吋的聚氯乙烯管,繞上 125 呎長的導線,並仔細調節導線的間隔,使導線佈滿整個塑料管,然後用玻璃纖維布把管和導線一同包起來,既防風、防雨又隱蔽;管子頂端安上一個閃閃發光的金屬球和一個小滑輪,再掛上一面國旗,裝在屋頂上,外表看來就像一支旗竿;然後再用 80 米波的 1/4 波長垂直天線的饋電方式向「旗竿」天線饋電,就這樣,他用這支別人一直以為是旗竿的天線對外聯絡,不曾招惹過鄰居抗議!

    實際上,用一根 1/2 波長的導線繞成螺旋狀,其效果和 1/4 波長天線相差無幾,這種螺旋天線的總高度在短至 15 或 21 呎時,也能正常工作。

    把天線架在家中可能很有趣,有個實驗是這樣的:用 130 呎長的普通電鈴線製作一個「環形」天線,將其釘在 10 x 14 呎的牆上,天線的位置接近天花板,繞成三圈,每圈相距 2 吋左右,然後通過一個由 7uH 的電感和一個 250pF 的電容組成的 L 型網路饋電,在整個 80 米波段裡,駐波比可調到 1.1:1。

    實驗時在距發射台 1000 英里的接收台,可相當清晰地收到用這根天線和 180W 發射機發出的信號。

    這種超環形天線具有較好的抗靜電干擾能力,且可容納較寬的頻帶。實際上,導線的長度允許一定的誤差,我們可以用 L 型網路來補償這些誤差。在上面 80 米波段的例子裡,如果只繞兩匝,則電感量需增至 10uH,單匝則為 27uH,導線的總長度是半波長。

    「定向間斷環形輻射」天線 (DDRR 天線) 在過去是很有名的,1962 年由 W6UYH 設計並獲專利權;它由一根長度約 1/4 波長的導體構成,該導體接地且呈圓環形。它的輻射方向是桓定間斷的,是全方向性的,其效果幾乎能和 1/4 波長的天線塔相媲美。有人將它圍成院子裡的籬芭;使用在較高頻率時,可以小巧玲瓏地安裝於車頂上,駐波比可趨於 1:1。

    另有一種「髮夾」天線,這種天線由兩根垂直安裝的平行導體構成,兩導體在頂端短路,由兩個電容來調諧;工作頻率 2 ~ 30MHz,SWR=1.3:1。

    各式稀奇古怪的天線多的是,如果您看到古怪的天線,別忘了拍張照片給大伙瞧瞧! END



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