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天線可作為發(fā)射機(jī)的終端、接收機(jī)的前端，它是一個(gè)諧振裝置，但又區(qū)別于一般的參數(shù)式諧振回路，因?yàn)樗梢栽谠S多頻率上都產(chǎn)生諧振。天線在收發(fā)信電路中所占的位置非常重要，天線質(zhì)量的好壞，決定了收發(fā)信距離的遠(yuǎn)近及收發(fā)信效果的好壞。業(yè)余條件下，制作一付高質(zhì)量的甚高頻與超高頻天線，一直是廣大業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者追求的目標(biāo)。下面筆者將常見(jiàn)甚高頻與超高頻天線的型式及制作方法介紹如下。 在動(dòng)手制作天線前，必須首先知道天線的基本公式，即：波長(zhǎng)（米）=速度/頻率=300/頻率（MHz）。由于人們使用的絕大多數(shù)天線是以半波長(zhǎng)的導(dǎo)體為基礎(chǔ)的，故1/2波長(zhǎng)（米）150/頻率（MHz）。根據(jù)此公式即可直接用它得出天線的長(zhǎng)度，用這個(gè)尺寸制造的發(fā)射（或接收）天線可以在預(yù)期的頻率上發(fā)生諧振。另外，我們還應(yīng)該記住傳輸線和天線的以下特點(diǎn)：（1）長(zhǎng)度短于四分之一波長(zhǎng)的短路線呈電感性；（2）長(zhǎng)度短于四分之一波長(zhǎng)的開(kāi)路線呈電容性；（3）如果一條任意長(zhǎng)度的導(dǎo)線的終端電阻等于它的特性阻抗，那么它就是一個(gè)純電阻性的負(fù)載，因而不會(huì)把能量反饋回信號(hào)源；（4）長(zhǎng)度略短于四分之一波長(zhǎng)倍數(shù)的天線呈電容性；（5）長(zhǎng)度略長(zhǎng)于四分之一波長(zhǎng)倍數(shù)的天線呈電感性；（6）電感性負(fù)載可用加入電容的方法來(lái)匹配，電容性負(fù)載可用加入電感的方法來(lái)匹配。 一、接地平面鞭狀天線 此類天線是由一根垂直受激的四分之一波長(zhǎng)振子與一個(gè)人工地面（三根或四根水平放置的，而且在電氣上是接地的輻射棒）組成。其中輻射棒應(yīng)至少有四分之一波長(zhǎng)，如果它們是完全水平放置的，則饋電點(diǎn)阻抗大約是34歐姆，如接地輻射棒向下傾斜45度，饋電點(diǎn)阻抗則會(huì)提高到50歐姆，這是與標(biāo)準(zhǔn)同軸線進(jìn)行匹配的理想阻抗值。即使是讓輻射棒發(fā)生傾斜，它的失配狀態(tài)仍略小于1 5∶1。 1 接地平面天線 圖1為一個(gè)1/4波長(zhǎng)的接地平面天線。四根呈輻射形裝置的金屬棒模擬大地，并接在同軸線的屏蔽層上，同軸線的中心導(dǎo)體與垂直振子相連接。 2 吸盤(pán)天線 此天線通常放置于車頂，它把車身看成是接地平面，它通過(guò)油漆與車身進(jìn)行電容性耦合。在其工作頻率上，若位于車漆兩面的磁座和車身之間的電容只有10pF，那么其電抗則小于1歐姆。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。 3 彎曲單極天線 如果把兩個(gè)四分之一波長(zhǎng)天線按圖3方式連接在一起，從而可使其阻抗提高四倍。阻抗之所以提高是因?yàn)殡娏鞅粌蓚€(gè)天線分擔(dān)的緣故，這時(shí)每個(gè)天線中只流過(guò)單根天線電流的一半。其饋電點(diǎn)阻抗就可與150歐姆的導(dǎo)線合理的進(jìn)行匹配。材料可用銅或鋁管。 4 300歐姆的垂直天線 當(dāng)我們使用具有300歐姆輸入阻抗的設(shè)備時(shí)，可以根據(jù)彎曲單極天線原理向三個(gè)天線饋電，就可使其與300歐姆的導(dǎo)線有良好的匹配，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4所示，其制作材料可利用銅管、鋁管或板材。 二、盤(pán)錐形天線 圖5是一個(gè)自成一體的垂直極化天線。該天線的頻率覆蓋相當(dāng)寬，因而可在數(shù)個(gè)倍頻程上工作，該天線的尺寸主要取決于最低的工作頻率。圓錐底的直徑和圓錐截面的弦長(zhǎng)都是四分之一自由空間波長(zhǎng)，圓盤(pán)的直徑是圓錐底面直徑的0 68倍；圓盤(pán)與圓錐之間的空間距離在14MHz時(shí)是15 6厘米；在144MHz時(shí)是2 6厘米，依此可推測(cè)出任一頻率的間隔值。制作時(shí)，我們可用金屬板、金屬網(wǎng)或底部的編織，或以間隔不超過(guò)1/50波長(zhǎng)的導(dǎo)線來(lái)制作圓錐。 三、J形天線 J形天線是一種用四分之一波長(zhǎng)匹配短線進(jìn)行饋電的天線，它是甚高頻段唯一的端饋半波天線。天線半波振子（長(zhǎng)振子）的長(zhǎng)度可按L（厘米）=14404/F(MHz)計(jì)算；短線（短振子）長(zhǎng)度可按L（厘米）=7488/F(MHz）計(jì)算。J形天線的底部可接地，當(dāng)使用同軸線饋電時(shí)，將較短的振子的底部接地，并將同軸線的中心引線接到較長(zhǎng)的振子上，調(diào)節(jié)較短的振子以獲得最小的駐波比。當(dāng)用阻抗較高的傳輸線饋電時(shí)，把線接在四分之一波長(zhǎng)的振子上，調(diào)節(jié)接點(diǎn)位置以獲得最小駐波比，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6所示。 四、簡(jiǎn)單的甚高頻偶極天線 此類天線最方便的就是制作時(shí)不用銅或鋁管，它只需要將使用的75（50）歐姆同軸電纜，在其長(zhǎng)度為二分之一波長(zhǎng)的四分之一波長(zhǎng)處，將該同軸電纜屏蔽層向后卷起，并使其覆蓋在線的外部保護(hù)層上，同時(shí)使暴露出來(lái)的導(dǎo)體保持一直線，這就形成了兩個(gè)在中部用匹配同軸電纜饋電的四分之一波長(zhǎng)振子，即一個(gè)偶極天線。調(diào)整時(shí)只需修整中心導(dǎo)體和折回的外部導(dǎo)體部分即可，見(jiàn)圖7所示。 五、折疊偶極天線 將兩個(gè)偶極天線互相串聯(lián)在一起可形成折疊偶極天線。這種天線的饋電點(diǎn)阻抗大約是300歐姆，能與價(jià)格低廉、容易購(gòu)買到的雙芯扁饋線相匹配，其缺點(diǎn)是調(diào)整困難。制作時(shí)兩端的夾子可用金屬制作，在調(diào)節(jié)這種天線時(shí)，應(yīng)確保兩個(gè)夾子中心點(diǎn)的距離是相等的。另外，這個(gè)天線上部的中點(diǎn)可以接地，這樣就可將它安裝在一根金屬架上，形成八木天線的一部分，見(jiàn)圖8。 六、扇形偶極天線 扇形偶極天線也叫“蝴蝶結(jié)”天線或錐形天線。它廣泛運(yùn)用于甚高頻的電視信號(hào)接收，其形狀見(jiàn)圖9。 七、T匹配與伽馬匹配天線 T匹配與伽馬匹配天線也叫萬(wàn)能天線，見(jiàn)圖10、11。 T匹配使用平衡線，如雙芯線；伽馬匹配則采用非平衡線（同軸線），其導(dǎo)線長(zhǎng)度可用滑動(dòng)夾來(lái)調(diào)節(jié)匹配，也可用電容器將多余的電抗分量調(diào)整掉，在20米波段工作時(shí)，最大電容應(yīng)是150pF，在2米波段工作時(shí)，最大電容則應(yīng)是15pF（圖11）。根據(jù)波長(zhǎng)每米7 5pF的比例，我們能輕而易舉地用可變電容器覆蓋需要的工作波段。 八、帶有同軸線平衡——不平衡變換器的天線 在甚高頻率上，由于天線尺寸很小，因此，同軸線平衡——不平衡變換器成為實(shí)際可行的匹配裝置，見(jiàn)圖12。其做法是首先切一截半波長(zhǎng)的同軸線，并把它接到兩個(gè)振子上，然后再把饋線接到其中一個(gè)振子上。這個(gè)變換器可使阻抗提高到四倍。實(shí)踐中，半波長(zhǎng)饋線的實(shí)際長(zhǎng)度是相應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)的0 33倍。 九、信號(hào)聚焦天線 將發(fā)射機(jī)發(fā)射的功率按我們的意愿會(huì)聚在一起，此類天線統(tǒng)稱為信號(hào)聚焦天線。 1 八木天線 八木天線是最簡(jiǎn)單的多振子定向天線，它是根據(jù)用數(shù)字方法解釋了其工作原理的人而命名的。其結(jié)構(gòu)、制作尺寸及連接方式如圖13所示。它由反射器、激勵(lì)振子、引向器等組成。其主要目的是將信號(hào)引向到激勵(lì)振子,并通過(guò)反射器將信號(hào)聚焦到激勵(lì)振子。實(shí)際上它就是一付定向天線。 注：第一引向器比激勵(lì)振子短4％，第二引向器比第一引向器短2～4％，第三引向器比第二引向器短3％，第四引向器比第三引向器短2％。 另外，八木天線只有激勵(lì)振子是直接與設(shè)備相連接的，其振子間隔均為0 15～0 2波長(zhǎng)。 2 平表面反射器天線 平表面反射器一般用金屬板或平行導(dǎo)線網(wǎng)來(lái)制作 。若使用金屬網(wǎng)，那么編織導(dǎo)線之間的距離不應(yīng)超過(guò)0 1波長(zhǎng)，如有可能還應(yīng)更近些。激勵(lì)振子和反射器之間的距離是0 1至0 33波長(zhǎng)。饋電點(diǎn)阻抗隨激勵(lì)振子到反射器的距離的不同而變化，當(dāng)距離是0 1波長(zhǎng)時(shí)，阻抗為20歐姆；距離為0 33波長(zhǎng)時(shí)，阻抗為75歐姆；距離為0 16波長(zhǎng)時(shí)，阻抗是50歐姆；距離是0 21波長(zhǎng)時(shí)，阻抗為75歐姆。反射器本身面積應(yīng)至少為1個(gè)波長(zhǎng)見(jiàn)方。 常見(jiàn)的一些反射器具有60°或90°的夾角，這些反射器提供的增益比簡(jiǎn)單偶極天線高11dB。反射器的截面尺寸至少是3/4波長(zhǎng)，從開(kāi)口處到頂端的邊長(zhǎng)應(yīng)為一個(gè)波長(zhǎng)左右。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖14所示。 3 拋物面反射器天線 拋物面是另一種反射器。這種反射面，可用反射的方法把平行的波束會(huì)聚于一點(diǎn)。在制作時(shí)，我們可參照平面反射器或角反射器的具體方法，根據(jù)饋電點(diǎn)阻抗來(lái)確定反射器與焦點(diǎn)之間的距離（激勵(lì)振子放置在焦點(diǎn)上）。反射面的直徑應(yīng)大于波長(zhǎng)。直徑為1 5波長(zhǎng)時(shí)，增益在10dB，面積每增加一倍，增益提高6dB，其結(jié)構(gòu)如圖15所示。（全文完） |
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