主頁(http://m.by236.com):蝸居時代的天線——簡單、有效、超詳細“魚竿”天線教程 編者按:隨著業余無線電活動的普及,從U/V段聊天的“車腿”,再到參加每年各種國際比賽、追逐DX的業余無線電愛好者,越來越多的人加入到了HAM的行列。很多HAM也都在家中設置了固定電臺,但這其中一大部分人還都游離在短波通聯的門外,不是別的原因,正是因為居住在市區無法在居民樓架設短波天線。 現如今,小區的公共設施都由物業公司管理服務,又有代表廣大業主權益的業主委員會監督。您要是住在樓頂還好說,在自家房頂架個正V天線,一點不起眼兒,又不影響別人,物業一般也都會開綠燈。更有甚者,起個5m~7m的塔,弄個八木天線也不是不可能?赡亲≡谙旅鎺讓樱胍@開周圍的鄰居,上樓頂架設一副稱心如意的天線,的確是個難事。往往是物業那疏通開了,架了沒幾天,被樓頂業主發現后一投訴,又得拆。但是您別慌,大有大玩,小有小玩,不是說上不了樓咱就不能“DXCC 400”了。本文就是介紹如何在樓房環境架設“魚竿”天線,圓您一個短波收發夢。 介紹“魚竿”天線之前,我們先說說常用的三類短波天線。 第一類——垂直地網天線,也就是我們常說的GP天線,這種天線架設形式簡單,最易于安裝,如果有足夠數量的地網增加輻射,效率堪比偶極天線。由于GP天線的發射仰角較低,所以其作為簡單有效的DX利器不可或缺。缺點就是噪音大。 第二類——偶極天線,也就是我們常說的DP天線,常見的架設形式有倒V、正V、水平等形式,DP天線的效率相對要比GP天線高很多,且噪音要比GP天線低很多,但是占地面積大,單人架設安裝不是很方便。 第三類——指向性天線“八木”,也就是YAGI。這種天線通常是由一個主振子、一個反射器和多個引向器單元組成。八木天線的效率高、方向性強,依照天線的尺寸,在所指方向擁有較高增益。 其實,所謂的“魚竿”天線就是GP天線,只是廣大的HAM按照其水平架設方式和DIY的材質取了個“魚竿”天線的名字,這名字在《天線手冊》上肯定是查不到的。我們安裝的U/V段GP天線都是垂直架設(如裝在車上的“鉆石770H”車載天線,固定臺架設的“鉆石X510”天線等),短波GP天線通常也是垂直架設的,但是對于我們居住在樓房中間層,且無法上樓頂架天線的HAM來說,水平架設GP天線也許成了無奈的最佳選擇。 第一次接觸“魚竿”天線是在2008年奧運會特設臺期間,那時候我住在北京的天通苑,當地有個知名火腿——BD1TCC楊老師(現呼號BA1AI),他在家中19層水平架設了其自制GP天線,通聯了幾大洲,也成為了通聯QSO最多的BT1OB的值機員。后來我搬到了望京,也是19層,幾次和物業接觸無果后,我選擇了“魚竿”天線。 從天線的結構上來說,咱們水平架設的GP天線可以有三種方式。 一種是單波段全尺寸天線,一種是單波段加感天線,它可以是1/8、1/4、1/2波長。再有一種就是天調與一定長度的全尺寸天線直接工作,這種方式相對省事,一根天線全搞定。 全尺寸天線的效率自然要比加感天線高很多,20m、15m、10m等高波段,我們都可以制作1/4波長全尺寸天線,長度分別是5m、3.5m、2.5m。但是考慮到我們常用的40m、80m、160m等低波段天線的尺寸較大,在窗戶外面水平架設全尺寸天線很不實際,所以這就需要選擇加感天線,加感天線可以是底部加感、中部加感、頂部加感。就目前試驗效果來看,中部加感天線的效率是相對最高的(其實想想日本鉆石品牌的車載天線不都是中部加感嗎?)。天線的長度分為物理長度和諧振長度,它取決于咱們工作波段的波長,如40m、80m、160m波段,按照粗略計算1/4波長的天線長度應該是10m、20m、40m。如果計劃天線總長度在5m左右,那40m波段天線就是5m振子與5m的加感線圈;同理,80m波段天線就是5m振子與15m加感線圈,160m波段天線就是5m振子與35m加感線圈。當然,這種80m、160m波段的加感天線效率已經太低了(以上數值只是為了大伙看著直觀而取的整數,實際制作天線還要考慮縮短系數等)。 從天線的材質上說,最佳選擇當然還是鋁管。因為作為長期固定架設的天線,鋁管有一定的韌性,完全不用擔心刮大風的問題,是一勞永逸的選擇,而且電氣性能肯定要優于細銅絲,這也是我對GP天線幾經升級改造后的粗知拙見。我最早制作的GP天線是用PVC管、漆包線纏繞加感線圈、一節304不銹鋼棍作為振子組成,底部加感GP天線,算是試驗品,當時的總長度只有1.5m,經過地網的匹配和振子的修剪之后,可以自然諧振在7.050MHz上,試驗期間通了不少國內臺。此方法等同于買一根成品魚竿然后纏繞線圈作為加感天線,國內大部分HAM所作的GP天線也多為這種方式。
這種方式制作的天線有優點也有缺點. 優點——底部加感方便安裝調試選擇自然諧振點,而且可以做成類似PAC-12的抽頭天線,一根天線通過調整線圈數量達到工作在多波段的目的。 缺點——底部加感天線的效率始終不如中部加感。 經過多次的通聯、改造、試驗后, 我通過縮短加感線圈的長度,增加振子長度,由底部加感改為中部加感,成為了最終版本的天線——物理長度5.5m,1/4波長、諧振長度10.25m。其中,振子長度5.3m左右,纏繞4.95m左右漆包線作為加感線圈。天線的計算公式如下:天線諧振長度=300/工作頻率/4×0.96(0.96是縮短系數),即300/7.023/4×0.9610.25m。 中部加感的GP天線制作圖紙 魚竿天線制作方法 1、準備4節鋁管,底部采用35mm左右的鋁管套30mm左右的鋁管,頂部采用15mm左右的鋁管套10mm左右的鋁管,采用大套小的連接方法,目的是減少風阻系數。鋁管交接處開縫,用不銹鋼抱箍抱死,如果您擔心時間長了不銹鋼抱箍會脫落,也可以在交界處打眼用螺絲將兩根鋁管穿透鎖死,更加穩妥。 2、準備直徑50mm的橡膠棒(也可以用其它絕緣材料如PPR管),在其上纏繞總長度為4.95m左右的漆包線作為加感線圈。
3、天線底部用橡膠絕緣棒套在振子上,用以跟室外支架固定使用,起到振子與接地絕緣的目的。為了防止在室外長時間使用,橡膠棒變形,我在橡膠棒外又加固了一個不銹鋼管,增加了室外固定的堅固程度。如果沒有橡膠棒,也可以用PPR管代替,選擇內徑和鋁管外徑差不多的PPR管500mm,套在天線底部,用熱縮管熱縮上幾層,也可以打孔用螺絲或者膨脹螺栓固定。
4、天線根部直接用螺絲打穿鋁管,作為根部饋電,用以和饋線相連。也可以用個SL16的M座作為根部饋電方式,更加美觀。
如上所述,一副40m單波段中部加感的GP天線就做好了。 套用上面的制作方法,1/4波長20m單波段GP天線的尺寸是300/14.26/4×0.965.05m;1/4波長15m單波段GP天線的尺寸是300/21.200/4×0.963.4m。其尺寸相對較小,我們不需要加感線圈,完全可以按照全尺寸來制作。當然,如果您手 頭上有類似ICOM AH-4這種室外天調,完全可以做一根5m~10m長的全尺寸天線,采用根部饋電方式接天調,10m的長度,從80m~10m各波段都可以相對高效的工作了。我后來置辦了LDG AT-200Pro2室內型天調,接在了20m波段天線上,這是一個很高效的天調,我現在可以工作在任一波段了。
5、介紹完了天線的制作,我們再說說天線的安裝方式。如果您沒有室外天調,又想像我一樣準備在窗戶外面大干特干,安裝三根單波段天線,那就需要一個堅固的室外架子作為天線的固定架。我的室外天線固定架是一個“框型”的, 長1600mm、寬300mm、深600mm,底部為實底兒,框內可以放一些雜物,框的上面可以同時固定4根天線。自己畫個大概的圖,到建材城找做鐵藝的師傅加工的,成本大概在200元左右。
6、如果是使用室外天調配合5m~10m全尺寸天線的方式架設,可以做個相對小一點的架子。
7、安裝很簡單,在樓外墻上打4~8個孔,裝上漲栓把架子往上一固定即可。我當時花50元找了個做空調安裝的師傅給裝上的,畢竟19層太高了,沒必要冒這個風險,還是找專業的人員來安裝比較好。安裝好固定支架,將天線架在固定支架上,用U型卡抱箍抱死即完成了天線的固定。
下面該介紹天線的調試了,因為天線根據架設環境的不同,按照理論數據制作的天線也不一定就諧振在我們設計的工作頻率,這就需要通過增加和縮短振子的長度,讓其工作在我們需要的業余頻率。 天線固定好后,接好饋電線纜,另一端先接在天線分析儀上。查看天線阻抗在50Ω時,天線駐波最小值時,天線的自然諧振頻率。也就是SWR<1.5(SWR值能達到1.1是最好的)時的工作頻率。 天線自然諧振頻率如果低于我們需要的工作頻率時,那么就縮短振子的長度;天線自然諧振頻率高于我們需要的工作頻率時,就增加振子的長度。直到其可以自然諧振到我們需要的工作頻率為止。
也有的環境通過增加、縮短陣子長度雖然可以讓天線在50Ω阻抗的時候工作在我們需要的頻率,但是駐波卻比較高,通常是SWR大于1.5小于3,這時候就需要增加地網來調整天線的駐波比。我們的天線支架通過漲栓已經固定到了樓體內了,它本身就是個很好的接地點。饋線的金屬屏蔽層與其固定好后,天線的阻抗、駐波都會有變化。如果駐波還是下不來,那就還需要增加一根自由垂落的地網,長度等于或者不超過1/4波長即可,需要根據現場試驗稍作修剪。地網的材質最好選擇多股的并行線,如電話線、8芯扁平線,如果能在電子市場買到ATA100的IDE硬盤數據線那效果最好不過了,它本身就是80芯的排線,寬度僅50mm左右。地網可以很好地增加GP天線的輻射效果。 水平架設的GP天線 這副天線我使用了將近1年的時間,基本上我能夠聽到的電臺,都可以叫通,整體效果還是不錯的。我使用的電臺是ICOM IC-756ProIII,這一年內完成了2000多個QSO,通聯到的DXCC實體已經有77個。SSB模式通聯到的最遠的電臺是位于20000km以外的南美洲阿根廷、巴西。
上面說的比較多了,大伙看著可能有點疲勞,最后總結一下我對“魚竿”天線一些粗知拙見的心得,和大伙分享。 天線選材:第一選擇當然是7075-T6材質的鋁管(大概30元/m), 6063-T6材質的亦可(大概15元/m),只不過后者要比前者垂度大點。如果您不是作為固定天線使用,大可買PVC管(20~40元/根,4m/根)或者玻璃鋼魚竿按照前文介紹的纏繞線圈制作天線。天線的帶寬和振子的粗細是成正比的,所以鋁管作為振子與漆包線或者電源線纏繞的天線相比,帶寬要更加寬。 加感線圈:1.0mm的漆包線最好,沒有漆包線用單股電源線也可以,只不過單股電源線比較粗,纏繞同尺寸長度的線圈要比繞漆包線的大很多。 接地:電臺、天調、天線都一樣要接地,這對天線的自然諧振頻率、阻抗、駐波都有很大的影響。 饋電方式:如果為了擰標準M頭的饋線方便,可以給天線接一個SL-16的M座,固定在一個防水盒上。如果天線的材質是鋁管,那直接打一個過孔,擰個螺絲打上玻璃膠,同軸饋線做個接線端子,往饋電點上一擰螺母直接饋電,衰減肯定比通過M座的要小。如果使用室外天調連接天線,也一定要安裝在天線根部饋電,減少損耗。
地網選材:無論是水平架設,還是垂直架設的GP天線,地網都是提高輻射效果必不可少的。最早我使用8芯扁平線覺得挺好,后來發現整捆80芯IDE硬盤數據線是目前為止我認為最好的地網材料了。 天線的高度與效率:這個要因地而異了,按照理論上說,大于天線工作波段1/4波長即可,如您工作在40m波段,架設高度應高于10m,也就是4層樓以上即可。通常來講,住的越高,這種水平架設GP天線的效果越好。 (中國集群通信網 | 責任編輯:陸濤) |



