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
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向前電力(瓦特)
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反射電力(瓦特)
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1.0
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100
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0
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1.1
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99.8
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0.2
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1.2
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99.0
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1.0
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1.3
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98.3
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1.7
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1.4
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97.4
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2.6
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1.5
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96
|
4
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2.0
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90
|
10
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2.5
|
84
|
16
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3.0
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80
|
20
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3.5
|
76
|
24
|
4.0
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73
|
27
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5.0
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69
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31
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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:
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
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第三次SWR
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14.000
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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
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。
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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