天线技术:种类与应用全解析

天线是“火腿”们(无线电爱好者别称)的关键设备之一,有了优良的收发信机之后,搭配一副具有良好且匹配的天线才能发挥最大的性能。

火腿们,在架设天线时,由于受到场地或环境的限制,最终选择架设天线的方式会各有不同。

下面为初学者,介绍一些天线的种类、特点、以及应用。

1、垂直接地天线

垂直接地天线,外文全称:Ground Planeantenna,简称:GP天线。

比如放在汽车顶部使用的那种天线。

这种天线,在水平面内能够保持全方向发射和接收。

GP天线的原理结构如下图:

2、偶极天线

偶极天线,外文全称:Double Antenna,简称:DP天线。

最基本的偶极天线原理结构如下图所示:

从图中可见,用一根1/2波长的天线在中央部位将其剪断,在断点处连接馈线的天线是偶极天线。

在剪断后的中央部位呈现的阻抗位45Ω~75Ω,天线的总长度是中心频率半波长的95%,水平型的天线在水平方向的振子是以天线位对称轴,中间馈电点,在垂直方向是有指向性的,而垂直型的天线在水平方向无指向性。

偶极天线,结构简单,广泛用于各个波段,是火腿们自制固定天线的首选。

偶极天线,在实际制作和使用时也有很多变化,常见的有水平天线、倒V天线(单波段和多波段)、斜拉双极天线,陷波器天线等,如下图所示:

下面介绍一下,业余条件下,三波段倒V天线的计算和制作方法:

(1)、40m(7MHz波段)

用1/2波长计算振子长度,振子总长度=40m / 2 = 20m。

天线总长度是中心频率半波长的95%,即:20m · 0.95 = 19m。

从中间剪断,得到两根9.5m的振子。

实际安装时,由于所处的电磁环境不同,振子线在每个臂9.5m的基础上,再各加1m,实际每个臂长10.5m,这样预留出来的部分,用在调节驻波比时,逐渐裁切的余量。

(2)、20m(14MHz波段)

和上面一样,振子总长度=20m / 2 = 10m。

半波长的95%长度,即:10m · 0.95 = 9.5m。

从中间剪断,每个臂长4.5m。

实际预留0.55m的驻波比调节余量,总臂长,5.3m。

(3)、15m(21MHz波段)

和上面一样,总长=15m / 2 = 7.5m。

95%长度=7.5m · 0.95 =7.225m。

每个臂长7.225m / 2 ≈ 3.6m。

驻波比调节余量0.4m,总臂长4m。

如下图所示,是倒V天线的制作安装示意图:

3、八木宇田天线

八木宇田天线,外文全称Yagi-Uda Antenna,简称:八木天线。

八木天线的特点是方向性很强,而且天线的引向器越多,方向性越尖锐,增益越高。

八木天线一般都要配合转向器来使用,方便对准通联的电台方向,是DX和比赛的首选天线。

如下图所示,是八木天线的结构图:

上图的,八木天线,由引向器、振子、反射器组成五单元八木天线。

4、天线性能的常用俗语

(1)、频率

天线的结构是由能使用的频率而决定的,天线设计的前提是选择要使用的频率。

火腿们一般使用的天线为调谐型,而爱好者在自制时,为了提高效率,基本上都是以频率的半波长为基准来设计的。

(2)、特性阻抗(俗称:阻抗)

爱好者使用的馈线一般都是50Ω的不平衡同轴电缆,所谓不平衡是指馈线的一端可以在接地的状态下使用,而平衡是指馈线的两端都在对地悬空状态下使用,所用的馈线一般位平行线型的馈线。

(3)、VSWR

VSWR,是外文Voltage Standing Wave Ratio的缩写,简称:SWR,或电压驻波比。

当天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时,产生的反射波和入射波在馈线上叠加,形成驻波,其相邻电压的最大值和最小值就是电压驻波比。

它是测试馈线传输效率的重要依据。

SWR与功率的比例关系是:

如驻波比为1.5时,反射系数等于0.2,即有4%的功率被反射回来;

当驻波比大于2时,即有11%以上的功率被反射回来。

(4)、增益

增益的定义是,在被测试天线和基准天线上,加上同一个功率的信号时,在最大电场方向上所接收的功率之比。

该比值用dB(分贝)表示,即为增益值,天线的增益越高,接收和发射电波的能力就越强。

分贝是分贝尔的简称,等于1贝尔的1/10,用dB表示,是用于衡量放大器或者衰减的常用单位。

以上来源于:头条机电匠

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