共轴全向天线常用玻璃钢管做外壳,故俗称玻钢天线。该天线以高增益、高可靠性成为{zshy}的品种之一。自制的动机在很多HAM心里萌发过。这里介绍一种方法,工艺简单,调试难度很低甚至免调试。经十多位HAM的四十多组试验,效果与厂家成品相差不大,甚至较某些厂产品优秀。 fficeffice" /> 共轴全向天线由若干同相辐射的同轴振子构成。形象言之,就是由一截一截同轴线内外导体交叉相连做成(图一)。同轴线的屏蔽层充当辐射单元,内导体充当移相器,使经过它的信号移相1/2个波长。天线主体的工艺流程概括为:
(1)截取同轴线(50Ω或75Ω)若干段;
(2)两端剥开(图二)浸松香、镀锡;
(3)将一段的内导体焊接另一段的外导体(图三),依次连接所有同轴线;
(4)连接点质量检查,要求无虚焊、无短路;
(5)用胶布或热缩管固定连接点,确保不断线,不短路。
工艺虽然简单,每段同轴线到底应该多长却不易掌握。在430MHz,2mm的长度误差,就会带来3MHz的频率误差!这成为众多HAM制作失败的直接原因。前已述及,每段的长度相当于1/2波长。由于信号通过同轴线时波长比真空中短,每段同轴线的长度必须相应缩短。考虑到终端电容和工艺因素,还须再乘上一个修正系数。最终的计算公式为: (在这里插入公式1) L=(c/2f)Kξ (1) 其中L为每段同轴线的长度,c为光速,f为频率,K为速度系数,ξ为修正系数。修正系数通常取0.970~0.990,对于50-7的电缆,推荐选取0.985(430MHz,高塔用)。速度系数的计算公式为: (在这里插入公式2) K=(εr)-1/2 (2) 其中εr 是内外导体之间绝缘材料的相对介电常数,必须xx到小数点后三位数。这是难点所在。即使同一种型号的电缆,不同厂家的产品,甚至同一厂家不同时期的产品,εr 值都有能使制作失败的差异。如何获得尽可能xx的εr ,是成败的关键。购买同轴线时,可以要求厂家提供该批产品的详细技术参数。如果没有εr ,或者没有任何技术资料,可根据公式 (在这里插入公式3) εr=[Cln(R2/R1)]/(2πε0L) (3)
自己计算。其中R1、R2分别为内导体外径和屏蔽层内径,L为测试长度,C为内外导体间电容,ε0=8.85×10-12F/m。测量步骤概括为:
(1)取至少10米长的同轴线,首先剥开一段,xx测量R1、R2 (R1至少xx到0.02mm,R2xx到0.05mm)。对于没有铝箔的同轴线,R2等于介质外径。为了准确,应在剥开后立即测量,并多次测量取平均值。如果有镀铝塑料膜,还要考虑膜的厚度。
(2)xx测量屏蔽层未剥开部分的长度L(xx到10mm)。 (3)从剥开一端的内导体和屏蔽层上各引出一根短电线,接入电桥,测量内外导体间的电容(xx到5PF)。若没有电桥,也可用质量较好的数字万用表。 (4)将上述数据带入公式3,求得εr 。
得到εr 以后,即可根据公式1、2计算出每段同轴线的长度。由于焊接需要一定长度,下料时必须适当延长1~2厘米。制作时须保证每段的实际长度相当于计算值。在不短路的前提下,连接所花的距离要尽可能小。
馈线与{dy}段同轴线交叉相连就行了。在不作任何匹配处理的情况下,设计频点的电压驻波比通常为1.5~2.0。只要没有制作错误,在设计频率附近不超过5MHz(70cm波段)的地方就能找到驻波最小点,驻波小于1.2。不论用作接收还是发射,无需匹配就有出色的效果。特别需要时,可以用开路同轴线匹配。在馈电点并联一根长约1/2波长的同轴线,然后在驻波表或场强仪的监测下修剪该线。开始时一次剪1cm,驻波减小或场强增大后相应减小步进,直到驻波最小或场强{zd0}。
如果找不到玻璃钢管,天线亦可装在20~32mm粗的硬PVC管中。两端用橡胶塞封住后再用热熔胶密封。较长的天线,下端应留置通气孔以免夏天高温胀出。
10~12单元(430MHz天线约长ffice:smarttags" />3.5M)共轴全向天线的增益容易做到7~9dB(相对于全向天线)。单元数再多下去,制作难度会增大。这种天线旁瓣较小,辐射仰角容易控制。同时,天线的带宽较窄,即使用较粗的同轴线做成,也只能照顾业余频段及其附近,给抗干扰带来方便。共轴全向天线并非都由同轴线做成,常见的还有5/8波长天线阵。为了缩小体积,通常2m波段采用5/8波长共线阵,0.7m则采用本文所述的同轴阵。 天线之全向天线 全向天线就是没有方向性的天线,它将电流转化为相应频率的电磁波,以水平辐射方式向四周发射。 按照电磁波波长划分为: 1/8波长、1/4波长、1/2波长、全波长、6倍波长、8倍波长。如400MHz频段的天线,通常400段(波长70 CM)天线的长度是:70 CM* 1/8=8.75 CM , 70 CM * 1/4 =17.5 CM ,后面的以次类推...... 我们现在使用的协会大圈、小圈就是全波长的天线。见过俺F3000的朋友可能会发现俺使用的玻璃钢天线,它就是1/4波长的天线。如果有机会也可以看看妙Q的天线,是1/8波长的天线。 按照外形划分为: 标准全向天线(就是我们常说的棒子),它是实际工作当中使用最多的天线了(6倍波长、8倍波长)。它的增益比较高,通常在6-8dBi左右。曾经用过一个日本380MHz的全向天线,它的增益可以达到14个dBi(简直就是一个奇迹,小日本在技术上还是牛啊) 但是在工程当中的技术要求也是比较高的,要求架设时天线底部距离架设平台的垂直距离在2米以上,距离架设物体的水平距离在1.5米以上。除了一些必要的防水措施外,还要求在天线底部留有半径为20 CM的防水弯。 在以前的标准全向天线是需要加地网的,地网是三根水平安装,间距为120度的金属棍,根据天线长度的不同,它的长度也相应的改变。现在由于天线制作技术和工艺的提高,基本不再使用地网了 |