BH4SRC之业余无线电笔记


20米低功率近端馈天线

这根简易天线,无线电野营远征就会需要它

作者:赫尔曼.比克那 (W2FRH) 翻译: 邵业传, BH4SRC

在以往的度假和野营旅行中,我从户外小功率通联、特别是20米CW通联中获得了极大的乐趣。多数通联我都是用的是里奇.沃兹沃斯、呼号KF6QKI介绍的中心馈电DP天线。这根天线是用300Ω阻抗的电视用双芯线制作的,该天线具有无需天调、收纳方便、且效率较高的特点。可有时在户外很难找到2个支撑点来部署这个DP天线。而如果只支撑天线一头做斜拉天线的话,则效率不高。由此,我想制作一根端馈天线,这样在只有一个支撑点的环境中也能很好地通联。

屡试屡败

首先我用了1/4波长的振子线,并配上了一根同样长度的平衡线。斜拉后不用天调的话,天线的驻波很难低于3:1。而用半波长的振子线接上天调,辅以射频地或者平衡线,甚至是加根1/4波长的匹配线就能很好地通联了。可是所有这些解决方法都需要我携带更多的装备,而这不是我想要的结果。就相关话题搜索近期的文章后,我找到了一些有用的思路。

莱斯.莫克森、呼号G6XN,曾经介绍过通过使用一根短的平衡线、加感线圈、几个电容和一个匹配变压器,就可以对一根半波长的振子进行端馈,做成一根端馈天线。史蒂夫.耶茨、呼号AA5TB,做过同样的端馈天线,用的是在高阻抗端带有可变电容的64:1的射频变压器。史蒂夫的设计和汤姆.劳什、呼号W8JI的的方法类似,劳什甚至发明了一种使用60:1变压器和射频地,而不用天调的端馈天线。最吸引我的是劳恩.斯凯尔顿、呼号W6WO的设计,他在半波长振子线的1/10长度处做端馈,此时天线的阻抗是800Ω,为了匹配到50Ω,需要一个用双眼磁环绕制的16:1的变压器。W6WO的方法,是解决端馈天线问题比较简单的方案,因此我决定照着他的方法做一根用来做QRP通联。

手边的解决办法

我买了个双眼铁磁环、型号是阿米多BN43 7051,初级用#18的线饶了1圈,次级用#26的线绕了4圈,两种线都有塑料护层。做好的变压器可以轻松放入3.5 X 2.5 X 1英寸的塑料盒中(见图一)。用一个已知阻值的电阻接入次级线圈,用MFJ-259B天分仪测量下,看看在20米波段变压器的阻抗变换是否是16:1。至此,天线馈电点的阻抗已经能和接收机的50Ω阻抗匹配了。试验了几次其它不同长度的振子线、平衡线和馈线长度,找到了几个理想的长度组合。

图一

发卡匹配系统

特别好的一个组合是27.5英尺长的振子线、1英尺的平衡线和3英尺的RG-58/U馈线(见图二和三)。这一组合的驻波比,在整个20米波段内都非常平缓,从1.1:1到1.5:1。这个结果不管是水平架设、30°斜拉还是倒L架设都是这样;且不管是从顶部馈电还是底部馈电,结果也一样。

图二

图三

为了测试变压器的效率,我把它封装在一个绝热的盒子里,只留了几个孔给引线和馈线用。在14.175MHz用5W功率发射10分钟,变压器不发热,这说明变压器的损耗很小。

受此低损耗鼓舞,我把它拿到户外试了下,其实就是我的后院,离海边也就几英尺远。天线采用倒L架设,从底部馈电,此时天线水平部分离地高度约为12英尺。天线架好后,首先就在20米波段用CW模式通联了离我2400英里远的W7电台。考虑到太阳黑子数,这是个了不起的结果。天线随后一直都表现的很出色。

这套天线存在一些潜在的缺陷,16:1的变压器如果按照描述绕制的话,在20米波段会有约25Ω的感抗。理论上来说,这会让天线的驻波比变高。而事实上并非如此,天线在14.00-14.350MHz段,驻波比全部小于1.5:1。

同轴馈线,则是另一个问题源头。改变它的长度,驻波比会跟着一起改变。因此如果你的馈线长度不是3英尺的话,你要实验不同长度的振子线和平衡线,还好这不是很难,事实上这比修剪一根DP天线要容易的多。此外天线没有采取任何措施抑制共模电流。由这根短馈线上不平衡电流产生的辐射是非常小的。[用馈线在FT-240-43的磁芯上绕几圈,即可解决共模电流问题。---编者]。

和KF6QKI介绍的DP天线一样,这根近端馈天线对我的户外QRP操作的帮助很大。希望它也能帮到你。

火腿术语

300Ω双芯线:在同轴馈线发明前,基本上所有电视接收天线都会用的传输线。双芯线是平衡线,两个导体被塑料网包裹着,间距为0.5英寸。部分爱好者用它连接天线。

天调:用在天线和传输线、或者传输线和电台间的设备,作用是做阻抗变换以匹配电台或者传输线。

双眼磁环:两孔铁氧体磁芯,通常用于射频变压器

平衡线:铺在地上的人工地网系统,常见于单波段垂直天线

CW:连续波的缩写,也被用来称呼用无线电发送摩尔斯密码电报。

Dipole:经常用来指中间馈电、且两边振子长度相同的天线。也常用于代表长度为半波长的天线,通常用作参考天线,也是多单元天线的基本单元

倒L:1/4波长的单波段垂直天线,如果无法支撑振子,通常会把振子在最高处弯曲后拉成水平。看起来像倒L

加感线圈:接在天线里,用以增加天线电气长度的电感

QRP:严格来说,其表示的意义是:我正用地功率发射。通常用于表示低功率,一般表示低于5W输出,许多爱好者把QRP通联当做特别挑战。

RG-58/U同轴电缆:同轴电缆型号,特性阻抗值为50Ω(有些电缆会变到52或者53),外径0.195英寸。适用于PL-259接头,和对应尺寸的连接头配套使用

斜拉天线:倾斜部署的DP天线或端馈的单极天线的通用名,倾斜部署可以让天线在支撑方向上具备适当的方向性

SWR:驻波比,用于测量负载,比如天线,与传输线的阻值匹配程度。SWR值为1:1表示完美匹配。同轴电缆根据长度、型号和频率不同,通常可以在驻波比为3:1、甚至更高时正常使用。晶体管电台则需要驻波比小于2:1,有时还要更小才能正常通联。

环形磁芯:陶瓷原料中加入金属氧化物做成的环形物体。由于具有自屏蔽特性使得磁场维持在磁芯内,常被用做制作电感的基材。


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本文已发表于2014年《电子制作》杂志。