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  • 特首試製的430MHz廉價同軸電纜高增益天線

  • 作者:admin  来源:原创  日期:2016-9-20 2:33:47
  • 特首試製的430MHz廉價同軸電纜高增益天線

    初次根據85'年日本CQ雜誌的介紹而嘗試自製之廉價VHF 或UHF 同軸電纜多段式1/2波高增益天線。

    其特點乃是用普通之5D-2V同軸線按Fig.1 之呎吋裁剪出數段二分一波長的線段及首尾兩段各四分一波長之線段即可。 全支天線並無其他昂貴元件, 全部估計不會超過三數十港元. 唯一比較美中不足之處就是此天線的駐波比調較比較麻煩, 因為每次都要每一條線段作出相同之改變才能達致理想效果。

    另一特點則是線段數目的多少可由製作者自由決定。 段數越多, 則增益數字越大, 反之則越少。 特首今次則以八段 430MHz 二分一波為目標。

    製作方法非常簡單: 只需如 Fig.1 圖中呎吋剪出各段同軸電線並把每段頭尾的外皮用利刀切去少許並露出中芯金屬銅枝3-4mm以供焊接之用, 然後把第一段四分一波的中芯焊接至第二段開首的外皮銅網, 而第二段尾的外皮銅網則焊接至第三段的開首的中芯, 如此類推至最尾的一段四分一波為止。

    實際的焊接可參看 Fig.2。至最未一段的尾部時則把它的芯線和網線焊在一起, 再在其上焊上一支四分一波長的銅枝, 如 Fig.3 般。

    另外最低下的一段則要如 Fig.1下半部份所展示般造一個小環銲在如圖的位置上, 呎吋亦在該圖中可找得到。該小環的實物圖一如 Fig.4 般大小一樣便可, 此環並無太準確的要求, 故大可安心去造。

    整支各段同軸電纜都銲接完畢並檢查好沒有短路後即可把整條同軸線如完成圖所示一樣藏在一截 PVC 膠通內把它架設起來便成為一支很美觀實用的天線了。

    Fig.5 可見特首的完成大作放在地上的雄姿。

    Fig.6就是這枝天線的幅射圖樣。

     

     

     

     

    我们的同轴天线体结构在我眼里是一个1/2波长发射天线非常巧妙的高级连接体,每一个阵子都是那么的完美。前半波先正向辐射,后半波进入倒相,把反向的高频电流在同轴电缆屏蔽层内表面感应出高频电场,高频电场产生高频电流辐射出去,辐射的恰恰就是电磁波。但其有一定的落后与正向辐射能。把我们常规浪费的反相电磁能充分利用起来,真精彩!其单数阵子跟双数阵子辐射场正好完全平衡,每一根阵子辐射时产生的能量场,一起在一个平面上沿着每一根振子的中心相互作用,极大的压缩整体在水平方向上的辐射宽度,整根天线阵子产生的水平半功率波瓣宽度越小越好,远场区获得的能量更多,其功率密度越高。就算有轻微的高频电流的反馈,(取决与你的加工精度)下边还有扼流套匀衡匹配。
    扼流套——说穿了就是那个小小的铜线网,它所起的作用你恐怕还不明白!那就是我们常在普通天线中常说的匹配器“巴仑”,原理是一样的。但在这里叫扼流套。
    传输线理论告诉我们,同轴传输线是不平衡的,电流在同轴线内部流动时原本是平衡的,具体说,内导体上的电流与外导体内侧的电流在数值上是相等的而在方向上是向反的。然而,当电流波到达对称天线的时候,一部分电流会从外导体外侧流失!这就使得天线两臂上的电流不平衡,(半波振子天线),为了抑制外表面这种有害电流的向下运行,科学家们很早想到了一种比较好的办法:在其天线馈入点向下一个工作波长的地方放置一个套状平衡转换器,其扼流套与同轴线外导体形成了一个有特征阻抗的短路同轴线,此同轴线的长度为四分之一波长,在其设计频点上,该短路线短路点的输入阻抗理想情况下为无限大,从而抑制了同轴线外导体表面向下运行的电流,天线与电缆短路点以下的电缆外皮电流近似为零。
    与其他同类设计的天线相比,短路环改成扼流套、取消了末端的短路构造以及所谓的辐射振子。天线末端完全开放,构造更加简单。
    整根天线除扼流套的一段以外,振子数以奇数为佳!如11;13;15;17等等,偶数的顶端振子辐射差,还不如不要。物理尺寸高增益也高。但也要考虑抗风能力和架设环境的限制,一般取11~17根振子就足够用了。
    根椐一本国外的译本教材书和国内的一本高校通信类专业本科生教材中介绍,此天线可获得的增益值:11节理论值至少9db ;13节9.7db;17节10.8db;21节11.7db;25节12.4db;29节13db(已经7米啦!),如果想得到更高增益就很困难了。
    准备:
    首先要确定天线的使用频率,先用UHF业余频段435MHz做实验。由于电波在同轴馈线中的传输速率会降低,所以经过很多次的试验取值0.66666.下面是计算公式:30000/435*0.66666/2=22.988(这里取23厘米)。再准备若干长度(根据个人需要的振子数)的50-3馈线、馈线接头和取出一段长16厘米的馈线屏蔽网待用。
    制作:
    1图、裁成24厘米奇数段;

    2图、将屏蔽层两端各切掉5毫米,每段留23厘米;

    3图、把黑色绝缘外皮切下4毫米;

    4图、再把芯线外的塑料皮切下4毫米;

    5图、逐个煻上焊锡;

    6图、把线段接在一起(芯接皮、皮接芯,交叉连接,最末端开路);

    7图、把扼流套的一端焊在馈线距第一段振子23厘米处的屏蔽层上;

    8图、把一个馈线座焊在扼流套的根部(或馈线相应长度上);

    9图、把各个接头用电工绝缘胶带扎好(或用热缩管套封);

    10图、全部焊好的样子。

    第一种组装:
    把做好的天线装到直径50px的PVC水管里,为了增加强度可以再在管子外面的下端套一层直径62.5px的PVC管。一定要做好接口、端口的密封防水。
    第二种组装:
    把做好的天线开放端先塞到最细的一段鱼竿内,然后用热熔胶封住两头;把第二节鱼竿套上,当然是从末端往下套,然后再把第二节鱼竿的根部用热熔胶封住,以此类推;调试结束,最后把馈线座封到所需最后一节鱼竿根部。有条件的话也可以把馈线座的内外圈焊死,加一个外径与鱼竿最后一节内径相吻合的金属套,把馈线座和金属套一同塞进鱼竿内,再在鱼竿外加个带螺丝孔的金属管(内径与鱼竿外径吻合),用顶丝把馈线座和金属套固定在鱼竿内。
    第三种组装:
    把天线开放端塞到最细的一段鱼竿内,然后逐节套上其他节鱼竿,最后将馈线接头(多留一些馈线)甩在最后一节鱼竿外用橡胶堵固定馈线,用橡胶帽封住鱼竿最细端口。
    第一、二种组装适合长期固定使用的环境;第三种组装便于随时拆卸和移动安装。拆卸时拔出固定馈线的橡胶堵、松开各节鱼竿、轻轻抽拉天线并将天线盘起,将鱼竿收好就可以了。


    我用发泡材料50-7电缆的缩短系数为0.83.带宽12MHz驻波小于1.3.用发泡材料50-5电缆做的缩短系数也为0.83。驻波1.3带宽可达9MHz。


    根据85'年日本CQ杂志的介绍自制廉价VHF 或UHF 同轴电缆多段式1/2波高增益天线.
    其特点乃是用普通之5D-2V同轴线按(图1)之尺寸裁剪出数段二分一波长的线段及首尾两段各四分一波长之线段即可。全支天线并无其他昂贵元件, 唯一比较美中不足之处就是此天线的驻波比调较比较麻烦, 因为每次都要每一条线段作出相同之改变才能达致理想效果。

    另一特点则是线段数目的多少可由制作者自由决定。段数越多, 则增益数字越大, 反之则越少。
    制作方法非常简单:只需如(图1)图中尺寸剪出各段同轴电线并把每段头尾的外皮用利刀切去少许并露出中芯金属铜枝3-4mm以供焊接之用, 然后把第一段四分一波的中芯焊接至第二段开首的外皮铜网, 而第二段尾的外皮铜网则焊接至第三段的开首的中芯, 如此类推至最尾的一段四分一波为止。

    实际的焊接可参看图。至最未一段的尾部时则把它的芯线和网线焊在一起, 再在其上焊上一支四分一波长的铜枝, 如图3图。
    另外最低下的一段则要如(图1)下半部份所展示般造一个小环焊在如图的位置上, 尺寸亦在该图中可找得到。该小环的实物图一如 Fig.4 般大小一样便可, 此环并无太准确的要求, 故大可安心去造。整支各段同轴电缆都焊接完毕并检查好没有短路后即可把整条同轴线如完成图所示一样藏在一截 PVC 胶通内把它架设起来便成为一支很美观实用的天线了
    我的制作和上面的介绍完全一样,几乎没有什么差异,我中间的二分之一波长的线段一共八节,据说可以达到6db的增益。
    今天又仔细看了一下图纸,发现上图之所以乘以百分之六十六应该是根据线径来的。

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