BY5CD的40m天线设计

BY5CD上路湾的建设是从电线天线开始的，除了常见的蜘蛛、直立、倒V等，40m主力天线也是用电线实现的。山上上一个塔不然容易，在低波段上安装定向天线有点累，因此就选择DIY 4单元倒V八木天线为40m主叫天线，两付相同的天线分别朝向东北和西北，虽然不能转，但是能兼顾两个QSO主要来源的方向。

倒V八木的MMANA计算结果

当时考虑的基本点是，用倒V来做八木可以做长达20米的主梁，而且振子也是全尺寸的，增益是不会低的，由于高度问题，仰角会比较高(不考虑地形是36°)，但我们架设的地形是沿山坡下降，这样能压低仰角，当然这些都要经过计算：

40m欧洲（左）北美（右）方向的HFTA计算，红色的3单元14m高，蓝色的是5单元8m高（比较接近倒V八木的实际状态）

通过HFTA的比较可以发现，在欧洲方向，倒V八木有优势，3单元旋转八木可以补偿一下东欧国家那个凹陷，因为东欧是我们对欧洲的通联大头，所以这样的补偿是有必要的。而北美方向上4°以下仰角有明显提高，10°以下也有优势，所以理论上来说这两种天线有互补之处，所以都需要架设，尤其是欧洲方向的倒V八木是不能被替代的。为了上述原因设计一副三单元可以旋转的八木天线，补充两副固定方向的天线在方向覆盖上的局限性，也补充固定八木在某些仰角下有缺陷的弱势。之所以用全尺寸，那是因为带加感线圈的天线不容易算得特别准，而我们要求是一次成功，另外5处誓誓旦旦保证他做全尺寸更有把握，线圈反而为难他了。

于是5处先实验了单根振子的可能性，这样铝管套接的数据也明确了，有利于我做精确计算，于是算出了一个结果，由于在14米高度下，以及10m主梁，增益真的不算高，前后比也不是非常好，全段在16-19dB，当然，如果不保证带宽，是可以优化出20多db的前后比的，但对于这样一副大型天线来讲，用一个宽带来适应CW和SSB比赛而不需要调整是十分有必要的，而且宽带的设计有利于兼容万一计算有误差，还不至于要拆下来重新调试。

从最终设计数据来看，这个设计在整个使用带宽上增益相当平，前后比的波动也可以接受，增益和前后比综合状态比倒V八木略好，把最好的前后比19.2db留给了SSB的主要频点7150也非常合理，在主要呼叫频点的驻波比也能保持在1.5以下，仰角也从倒V八木的36°降低到30°，我自己还是比较满意的。但这只是略微的改善，而且在EU方向考虑地形变化的影响，低仰角数据还不如原来的倒V八木，只能做到有点互补。

实际安装的天线的结果我其实很担忧，我对计算的精准度没有把握，天线上去后第一个数据回馈吓了我一跳，中心频点跑到7005上了，而且在SSB最高端，驻波到了2.3的样子，即使是7150这个位置也有2以上，这是不是意味着要重新调整振子，5处他们连怎么不拆天线切短振子的方法都想好了，我不死心，打开计算机重新跑了MMANA软件，加长了30cm发夹，上帝保佑，居然有办法通过发夹来修正驻波，而且增益和方向性没有明显变化，上面的图片里都是最终实际尺寸的计算，巧合的是5处他们制作发夹的时候本来就偷懒没有割断长了很多的铜管，只需要改变一下短路点就OK了，bingo！

年	CW				SSB
年	比赛	组	QSO	天线	比赛	组	QSO	天线
2011	WPX CW	MS	432	EF340	WPX SSB	MS	481	EF340
2011	CQWW CW	MS	1590	MOXON	CQWW SSB	MS	543	EF340
2012	WPX CW	MS	1016	MOXON	WPX SSB	MS	579	MOXON
2012	CQWW CW	SOAB	792	MOXON低	CQWW SSB	MM	820	MOXON
2013	WPX CW	M2	606	倒V八木	WPX SSB	M2	588	倒V八木
2013	CQWW CW	M2	1889	倒V八木	CQWW SSB	MS	791	倒V八木
2014	WPX CW	MM	648	倒V八木	WPX SSB	M2	256	倒V八木
2014	CQWW CW	MM	1761	3EL全尺寸	CQWW SSB	M2	619	3EL全尺寸
2015	WPX CW	M2		水平线八木	WPX SSB	MM	654	水平线八木
2015	CQWW CW			水平线八木	CQWW SSB			水平线八木

实际比赛中想验证一下新的三单元全尺寸八木的效果，可以说没有明显的提高，这和上面的HFTA计算结果比较接近，它和倒V八木应该是一个互补关系，不能互相替代，要提高40m的效果真难啊。为此我做了一个BY5CD历次WPX和CQWW比赛40m成绩的统计表格，从SSB的成绩来看，没有那一次是特别好的，无论是在上路湾还是在学校，无论是EF340、MOXON还是倒V八木，在统计意义上没啥太大差别，说明无论哪里或者用什么天线，都不能很好的维持主叫，尤其是维持对欧洲方向的主叫，信号不够强，噪声太大都是原因，要解决SSB问题，可能代价会很大。在CW上，用MOXON替代EF340后有了明显的提高，到了山上，即使天线没有原来在学校高，倒V八木的表现仍然超出了原来市区学校里的情况，说明用了正确的八木之后，比赛中能够维持CW对欧洲方向的主叫，成绩好坏取决于收听能力，山上的噪声可能比市区里好，但不是每一次噪声都好，成绩好坏取决于比赛当天的电磁环境。综上所述，目前40m天线只能停止折腾了，它能对付CW比赛，SSB比赛差距还有点大，增加到18-20米高的塔在山上比较难，违规增大功率不符合我们的比赛理念，长路漫漫。

2014年的CQWW比赛中，用的是上述的三单元全尺寸八木和NA方向的倒V八木，比赛的最后几个小时三单元八木被风刮下来了，参见建设一个超级大台——BY5CD之上路湾计划（四），影响了百来个个QSO，从QSO数量来看效果，基本上和2013年持平，这样一副架设困难的天线并没有带来特别的好处，所以2015年不准备重新架设这副天线了，线八木还是有一定优势，正好倒V架设的线八木竹竿老化了，我们顺势就改用了24根15米高的竹竿，用于水平架设线八木，方向仍然是固定的NA和EU。其计算结果如下:

15米高的水平线八木MMANA模拟结果

无论从增益还是方向性上和原来的倒V架设比起来都有明显提高，增益提高了1dB左右，而前后比非但提高比较多，而且整个波段上的平坦度也好了很多，不过我们还要看一下带上地形后的HFTA的结果：

蓝色曲线是新的水平八木，红色曲线是老的倒V八木，由于HFTA没有倒V八木这种选择，我只能用降低高度的水平八木来替代，所以这纯粹是从高度上比较的，基于这样的分析，升高高度和水平架设后在大部分区域带来3db以上的增益，尤其是NA方向，低仰角优势更明显，而欧洲方向的低仰角优势不是非常大，甚至在2度以下的极低仰角部分和变差了，这个原因主要是欧洲方向地形的问题，本来那个方向的极低仰角就比北美方向差很多，不过，在这个仰角下，我们牺牲的dx台数量并不算很多，和EU方向QSO概率曲线对比，新的天线会更合理一些。

20米主梁15米高的水平电线八木的实际架设效果

由于固定方向，比赛中总会带来一些不便，所以还需要另外一副可以旋转的天线来补充，当然，这副天线可以稍微弱一点，我们准备选择W6NL MOXON来做这个补充，不过我们根据自己的实际情况，做了重新设计，设计结果如下：

6.7米的主梁，和标准MOXON一样，高度不足带来了胖胖的方向图，作为主力天线的补充还能够应付。

BA4ALC/BA5CW 2015-04-09