HAM界發燒友中使用的天線,種類繁多,各有特長,也各有短處。但如果歸納起來,則以基本的水平架設的半波天線最具權威性;簡單、易裝、實用,效能又相當優越。各種其他型式的天線,定向或不定向者,都以它作為性能比較的準繩基礎(亦是dBD的來由)。瞭解半波天線,舉一反三,對其他型式的天線的性能,也可在掌握之中。

第二章

電能的輸送

餘下的一個問題,是如何將發射機的電能,有效地輸送到天線上去。一如將電能輸送至電燈泡,燈才會亮;110伏的燈泡要配用110伏特的電,220伏的燈泡配220伏的電,否則不是燈泡不會亮,便是燒燬。

輸送高週波的電能至天線,所要配合的是總阻(lMPEDANCE),總阻是直流電阻加上交流電阻的總合。上一章第2圖處已說過,半波天線的中間部份,其總阻值是70歐姆,假如在此點接上一根雙導體的電線,它的總阻也是70歐姆,這樣,天線的輸電點總阻(FEED POINT IMPEDANCE),和輸電纜的總阻(FEEDER IMPEDANCE)便完全配合。經此電纜輸給天線的電能,天線會全部照單全收,沒有電能打回頭,此時輸電纜上的駐波比(SWR)是1.0。

假如這時天線中間的總阻,由於變更發射頻率,或附近建築物等的影響而變動(為方便說明起見,假定變為80歐姆),天線和輸電纜的總阻,便不完全配合。此時有部份電能,會從天線上反彈回來,駐波比指數便不是1.O了。

再假設天線的總阻不變,仍是70歐姆,若接用52歐姆的輸電纜,同樣不匹配的情形也會產生。在實際使用上,半波天線採用52歐姆的輸電纜,負面效果並不顯著。

在任何情況下,只要駐波比不超過1.3(最大也不好超過2以上),都不成大問題,也不能時時都可以要求十全十美,非要SWR1.0而大興土木不可。有很多影響駐波比的因素無法測知,也很難更正,為求SWRl.0,往往白辛苦一場。駐波比數對應反射電能的數據可見下表。

駐波比數 SWR
向前電力(瓦特)
反射電力(瓦特)
1.0
100
0
1.1
99.8
0.2
1.2
99.0
1.0
1.3
98.3
1.7
1.4
97.4
2.6
1.5
96
4
2.0
90
10
2.5
84
16
3.0
80
20
3.5
76
24
4.0
73
27
5.0
69
31

表(一) : 駐波比在2.0以下,可安全使用;2.5則勉強;3.0以上,則可能會燒機.計算電壓定在駐波比的公式如下:

天線輸電點的總阻和輸電纜的總阻配合好之後,即上一章所說,兩者都是70歐姆左右,就不需要加裝「天線調節器」(ANTENNA TUNER),更不需要在天線上加裝「配合線路」(MATCHING NETWORK)。但不要忘記加裝「低週通濾波器」(LOW PASS FILTER)和使用「駐波錶」(註:如果工作頻帶在VHF及UHF的話,則可考慮在測試完後把駐波比錶由系統中移除以減低功率損失),以明瞭天線工作情況,抑制電波干擾鄰居電視等。

半波天線雖然也可以用300-600歐姆的雙線平行或梯形輸電纜,但要用「配合線路」或「天線調節器」,或其長度要配合波長。再者,它不似同軸電纜(C0AXIAL CABLE)的緊密,電波會從輸送線上漏出,造成干擾,非不得已,不用為上策。

 

天線工作範圍舉例

拉一條天線,首先要決定工作頻率。以20米波段為例,整個波段的範圍,是從CW的一端 14.00OMHz 到 SSB 的另一端 14.35OMHz 為止,一共是35OkHz闊。

依數字來看,天線長度也即是諧振點,應設在中央部份,即14.175MHz處,希望前後都可照顧到,可是在實際上,350kHz的範圍相當闊,若要頭尾兩端的SWR,都在可用而無害的範圍內,恐怕不易辦到,所以要做各人的需要,放棄一段CW或SSB的頻率範圍。

如果魚與熊掌兩者都要,並且對捉DX有特殊喜愛,則可將天線諧振點設在14.l00MHz附近,這樣便可包含DX電台最喜愛的14.025,也包含大部份SSB的週率,所損失的僅是SSB最高端的一部份頻率而已。如一定要用該部份的週率,則可加用天線調節器來補救。

本文所指一條天線的可用範圍,是指在某一頻率範圍內,例如14.000至14.300MHz,SWR不超過2.5以上,否則發射效率非但低,並且從天線反彈回來的電波,會打壞發射機的後級放大。

 

天線的長度和調整

天線的長度可依下列公式來決定:

天線末端的處理在剪線時,剪得稍長一些,以利調整,因為將線剪短比加長容易得多。天線尾端的處理可如左圖4,甚為好用。天線支柱的頂端宜加裝滑輪,方便拉上拉下。

天線在地面製造好後,拉上支柱頂,測看其諧振點,是否在所設計的頻率上;這時可將發射電力降至lOW左右(即酌量QRP),接上天線,並測從14.000至14.350MHz每隔5OkHz的SWR,將SWR讀數寫在紙上,如下表的例子所示,不要單靠記憶。留下SWR的記錄,日後有問題時可以用來作參考。

 

頻率MHz

第一次SWR
第二次SWR
第三次SWR
14.000
1.4
1.8
2.1
14.050
1.6
1.5
1.7
14.100
2.0
1.7
1.5
14.150
2.2
2.1
1.7
14.200
2.5
2.4
2.2
14.250
2.8
2.6
2.3
14.300
3.0
3.0
2.5
14.350
3.7
3.4
3.0
第一次讀數表示天線過長,因其最低的SWR在]4.000邊緣,剪短些少後,第二次讀數得知諧振站在14.050處,14.300處SWR太高,表示天線仍然過長了些,再剪去些少,複量SWR,讀數如最後一欄所示,天線的諧振點在14.100處。14.000處的SWR是2.1,可用;14.300處是2.5,勉強可用;14.350處太高了,要加天線調節器,或不用該段週率。

 

多波段的半波水平天線

多波段水平天線圖單波段用的水平半波天線,也可改裝為多波段半波天線,如圖5。其方法是截剪適合所需各個波段長短的銅線,用絕緣物,如塑膠片之類,掛吊在最長的一根天線下。這數根長短不同的天線可共接上同一根輸電纜。

圖5的例子,最上的一根用於7MHz,中間的用於l4MHz,最下的用於28MHz,2lMHz波段可和7MHz的一根共用,因為 7MHz x 3 = 2lMHz,無須另製。

多波段的水平天線,也可用「截波器」(WAVE TRAP)來達成,但不易簡單製成,所以在此不談。

 

倒-V式天線

架設水平天線,要用二根支柱,且要用拉索以防支柱倒下,架設不太容易,也佔地甚廣。有人改用一根支柱,只將中央部份吊高,兩邊向下垂,如「倒-V字」形,經業餘界使用多年,證明其效果相當好。

倒-V式天線架設要點如圖6,其中央部份的高度,應高於1/2波長,以求其發射角度低於30度;發射的電波則屬垂直性極化(VERTICAL WAVE),有利於DX通訊。天線兩側的高度逐漸降低,該兩側發射的電波,有利於近距離通訊。這確是一根遠近皆宜,架設容易的天線,特此介紹。

「倒-V式」天線,因其兩端傾向地面,鋼線實際的長度,依公式的長度減短3-5%,其中央輸電點的總阻,也以同理降至50歐姆左右,更配合編號RG-8的50歐姆的同軸電纜。

「倒-V式」天線,也可加掛不同波段的銅線,作多波段用。

架設「倒-V式」天線的中央支柱,要用非金屬物體,最起碼,最頂端二、三公尺處不用金屬體,用結實的PVC通或尼龍棒都非常理想。


二天線架設的地點

架設任何天線應遠離電力、電話線,即使在倒下的距離,彼此不能相碰,為最低要求。業餘天線要盡量架在空曠、四野無障礙物處,如迫不得已,天線與建築物之間的距離,不要少於七公尺。

爬鐵塔對業餘無線電同好來說,都是生手,這需要有訓練的專業人員來做。如非不得已,一定要繫上安全帶,即使是粗麻繩,也比不用好。生命太可貴了,萬萬不可逞強或疏忽。73!

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