BA5CW天线设计历程——20m天线

BA5CW

20m波段分析

到了20m波段，天线已经开始变大了，考虑到安装工作量，天线的主梁不便加长，所以采用4单元设计为主，天线的高度也不容许超过12m太多，在10m和15m波段，12m高度和1个波长比较接近，天线性能是比较 有保证的，同样高度在20m上只是略超过半波长，仅属于可用，但会明显打折扣的状态，关于高度的讨论我准备放到低波段讨论，这里就按我们能做到的实际情况来处理。

20m欧洲方向各仰角增益

欧洲方向的通联概率统计表明仰角范围是1-18°

• 代表上路湾4单元12米高主力天线的蓝色曲线和概率统计的匹配度较好， 增益大约在12dbi以上，由于上面说到的条件限制，增益不如高波段，但下降不算太多，1°仰角增益是6dbi，相对两个高波段普遍下降了3db，对发射来讲相当于损失了一半的功率，对接收来讲由于本地噪声不算低，这个增益有多余，只是为了抗击噪声，天线设计的取舍会和高波段有所区别。
• 另外两条对比曲线就不展开了，红色仍是12米平地，绿色曲线已经是90米等效高度了，相当于30层楼，各位看官可以自己分析。

20m北美方向各仰角增益

对北美方向仰角范围需求和欧洲差不多，但重心更偏向于低仰角，代表上路湾的蓝色曲线匹配度并不理想，在6°的时候有个凹陷，这时的增益和1°接近，都是7dbi，只能说够用，但有遗憾。20米历史上的成绩相对15米和40米来讲也差一点，低仰角的优势不够，也代表了在MUF的临界点时，电离层入射角不能更低，使我们利用传播边缘的时间缩短了，按以往经验，在低仰角有明显优势的波段，能比平地普通条件的台，多1小时以上的边缘时间，也就是说传播会早开1小时，晚关1小时，非常可观的数字，然而我们在20m波段上这个优势很有限，且噪声的增大使得QSO速率也受到明显影响。

20m日本方向各仰角增益

• 【蓝色曲线】这时候对于我们架设不够高的情景来讲反而是好事，主力天线就足以覆盖这些近距离传播了，QSO概率最高的部分，也正好是主力天线增益最大的地方 。
• 【绿色曲线】28°仰角以上增益才略有下降，用低架天线去补足的必要性和效果都有限，但我们仍然需要这副低架的天线，用于快速切换方向，20米和40m的欧洲北美同时开通的时间都比较长，即使是只对欧洲时，日本的QSO还是经常出现，为此，这副5m高的低架天线的作用主要是作为第二方向使用
• 【湖蓝色曲线】而针对北美方向为主时可以上下 天线堆叠一起使用，效果虽不算明显，但还是略微有点好处的。遗憾的事情是6°仰角的凹陷仍然无法解决，留作以后继续思考（其实最简单的思路就是增加高度，只是条件限制不允许做到）。

采用12米高度4单元设计，同样有两个方案，CL20和OWA设计，因为对比增益和水平波瓣宽度比高波段差而不死心，还做了一个11米主梁的5单元OWA设计，供有条件使用ham参考。在20m波段上的优化、取舍和10m、15m有明显区别，考虑到上路湾的噪声主要是前向噪声，尤其是西北面来自宁波市和横溪镇的噪音非常大，最高噪声和最低噪声方向相差多达10dbm的读数，通联方向的噪声无法通过前后比和前旁比去解决，只有尽量压窄前向水平波瓣宽度度，能降一点是一点，矛盾的是20m天线的高度和主梁都不允许设计出优秀的窄波瓣，下面给出的设计中我只能尽量倾向于这个思想，但做不到想要达到的效果，这也是我一直纠结于用不用接收天线的原因。

1）CL20改进版天线数据（9米主梁）：

这是原来的天线，进一步平衡了参数

2）类OWA的4单元8米主梁12米高架设条件版的天线数据：

和1）类似，但去掉了发夹，参数和1）也差不多，主梁比较短的一种选择，可作为主力天线。

3）5单元11米主梁12米高的OWA版天线数据

这是提高了增益，降低了前后比，改善前向波瓣的长主梁设计，虽然我们架设可能有困难，但梦想还是要有的，所以同样给出设计。

4）3单元5米高架设的天线数据：

堆叠下天线采用7.2m主梁3单元设计5米高度的低架天线， 一方面降低费用，一方面此天线本来就需要增加覆盖角度，为了平衡参数，用了电容匹配，高度升高后数据会变好，但对于日本方向来讲够了，当然考虑到性能优先的话我还是倾向于用主力天线低架。

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