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BA5CW天线设计历程——引子

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最近一直在为重建上路湾设计天线,过程当中有很多思考,以前也有很多人来问我天线数据,我觉得有必要和大家一起分享一下因地制宜架设天线的思想方法。也有利用自己不断整理思路。帖子可能很长,容我慢慢写。

设计天线中主要使用了两个软件,一个是MMANA,一个是ARRL天线手册里的HFTA。最早开始用这些软件是2006年左右,用于分析个人天线的使用,我自己一直是用简单天线的,无非是鱼竿,长线,skyloop之类,这是最简单易行的一线打天下的方案,但是一条电线用于全波段,总会有各种问题,为了明白问题所在,我开始用软件分析这些天线的方向、仰角等问题,通过软件我搞清楚了很多以前的困惑,当然搞清楚了并不等于就解决了问题,只是我知道了这些电线的优劣,懂得了通联或比赛时的扬长避短。

初期也做了一些简单的八木天线的分析,当时国内自制天线的大咖以BA4ED为主,我说实话,我有时候很怀疑那些天线的结果,因为某次B5HQ比赛我用了4ed配给我的一个15米八木,我决定用软件计算一下,结果发现我的数据和原始数据相差很大,但那时候的技术很粗略,我不能确定是谁有问题。用此方法我也为当时的B5A使用的天线做了一组设计,由于理解有限,那些天线都需要实际做调整才能使用,最终能不能达到设计效果,我也无法清楚。但至少知道了一点,以前大多数人买来八木天线,发现驻波不对,就简单调一下激励振子的长度,驻波比OK就万事大吉,这种想法是非常错误的,八木天线只要动了一根振子的长度,整个性能就不可控了。

天线设计的第二个阶段是在2009-2011年间,首先是为了准备当时BD4CB星火农场基地的天线,当时很着迷于线天线的设计,因为我知道我计算铝管天线不那么准确,对线天线计算把握比较大,为此给出了spiderbeam和40m moxon的原型设计,懂得了增益和前后比取舍的控制方法,天线的分析从单一频率的考虑问题,到整个波段的性能带宽,而不仅仅是驻波带宽的兼顾,天线的实际使用效果很明显好于以前用过的其他定向天线,让我确定了天线必须自己算这条道路。用这些方法后来用于BY5CD在鄞州中学校区的天线修正同样其了一些作用,当时鄞州中学买的是仿制CL系列和EF系列天线,初期安装的效果并不好,通过简单调驻波的方式我是无论如何接受不了的,所以逐个分析了天线数据,因为是铝管天线,我只能采取边计算边调整的方法,这使得BD5CHU为了调整天线上下了无数次,虽然经过两年的调整,基本达到效果,但这种用线天线修改平均线径的方式,造成了大量人力物力财力的浪费,我需要做深刻检讨,这里再次对BD5CHU表示歉意,由于水平所限,带来很多麻烦。令人欣慰的是,我们终于用上了效果有保证的天线,期间多次破纪录的成绩也给我们的工作带来肯定。

在上述这段时间里,由于开始使用堆叠,我学会了用HFTA分析地形和天线高度带来的效果,得到的进步就是明白了除增益、方向性、性能带宽等基本参数以外,我需要知道天线的辐射仰角控制,所谓控制意思是不能像以前那样,只知道增加高度降低仰角,而是需要根据不同通联对象,去覆盖一定的仰角,通过分析设计,是可以知道应该做成什么样的,这有点像我以前分析简单天线时,水平波瓣的无序分裂带来的不可控因素,这次上升到了垂直(仰角)的控制,即使有时控制不了,也知道了自己哪些地方是有问题的。

第三阶段就是2012-2013年,这时候BY5CD已经全面迁移到上路湾,上路湾的架设条件可不允许经常上下来调整天线,我正好在前几年的计算中,学会了用准确的铝管套接尺寸来准确计算天线,上路湾天线的架设证明了这点,算出来是什么尺寸,结果就是不需要调整的,因此上路湾总体来讲天线的使用效果非常好。同样,由于上路湾的条件限制,我们没有办法把天线架得很高,加深对地形因素的考虑来架设天线成为应重要内容之一,这对上路湾的实际使用其实并未产生重大改变,我只是清楚了,为什么有这样好的效果,那些不理想的地方又是因为什么引起的?上路湾一直到2016年中期的运行结果非常好,每次比赛的结果是最直接的证明。

第四阶段应该是现在还在进行的过程中,前面10多年积累的天线知识,需要有一次综合地、系统地、可控地应用,我不清楚这个阶段还会给自己带来哪些知识点的增加,但和以前不一样的应该是:改变以前闭门造车的模式,以前和别人的交流,更多地是输出,很少能吸收别人的经验教训,也不太关心我不用的那些天线的情况,尤其是最近为了简化上路湾天线的配置时,需要进入到多波段天线的真实设计,遇到了很多疑惑,所以准备开贴和大家一起交流。

BA5CW 2021-08-24