發燒友業餘製作:悉數信號傳輸設備—天線
發布時間:2014-11-28 責任編輯:echolady
【導讀】tianxiankeweishizhongsuozhouzhideyigexinhaochuanshushebei,tianxianzhiliangdehaohuaiheweizhizaijieshouxinhaodeguochengzhongdouzhiguanzhongyao。duiyuyeyuwuxiandianaihaozhelaishuo,yeyutiaojianxiazhizuochugaozhiliangdegaopintianxianshifeichangyouchengjiugandeshiqing。xiamianxiaobianjiuweidajiafenxiangfashaoyouyeyuzhizuodegezhongtianxian。
天線可作為發射機的終端、接jie收shou機ji的de前qian端duan,它ta是shi一yi個ge諧xie振zhen裝zhuang置zhi,但dan又you區qu別bie於yu一yi般ban的de參can數shu式shi諧xie振zhen回hui路lu,因yin為wei它ta可ke以yi在zai許xu多duo頻pin率lv上shang都dou產chan生sheng諧xie振zhen。天tian線xian在zai收shou發fa信xin電dian路lu中zhong所suo占zhan的de位wei置zhi非fei常chang重zhong要yao,天tian線xian質zhi量liang的de好hao壞huai,決jue定ding了le收shou發fa信xin距ju離li的de遠yuan近jin及ji收shou發fa信xin效xiao果guo的de好hao壞huai。業ye餘yu條tiao件jian下xia,製zhi作zuo一yi付fu高gao質zhi量liang的de甚shen高gao頻pin與yu超chao高gao頻pin天tian線xian,一yi直zhi是shi廣guang大da業ye餘yu無wu線xian電dian愛ai好hao者zhe追zhui求qiu的de目mu標biao。下xia麵mian筆bi者zhe將jiang常chang見jian甚shen高gao頻pin與yu超chao高gao頻pin天tian線xian的de型xing式shi及ji製zhi作zuo方fang法fa介jie紹shao如ru下xia。
在動手製作天線前,必須首先知道天線的基本公式,即:波長(米)=速度/頻率=300/頻率(MHz)。由於人們使用的絕大多數天線是以半波長的導體為基礎的,故1/2波長(米)150/頻率(MHz)。根據此公式即可直接用它得出天線的長度,用這個尺寸製造的發射(或接收)天線可以在預期的頻率上發生諧振。另外,我們還應該記住傳輸線和天線的以下特點:(1)長度短於四分之一波長的短路線呈電感性;(2)長度短於四分之一波長的開路線呈電容性;(3)如果一條任意長度的導線的終端電阻等於它的特性阻抗,那麼它就是一個純電阻性的負載,因而不會把能量反饋回信號源;(4)長度略短於四分之一波長倍數的天線呈電容性;(5)長度略長於四分之一波長倍數的天線呈電感性;(6)電感性負載可用加入電容的方法來匹配,電容性負載可用加入電感的方法來匹配。
一、接地平麵鞭狀天線
此類天線是由一根垂直受激的四分之一波長振子與一個人工地麵(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。其中輻射棒應至少有四分之一波長,如果它們是完全水平放置的,則饋電點阻抗大約是34歐姆,如接地輻射棒向下傾斜45度,饋電點阻抗則會提高到50歐姆,這是與標準同軸線進行匹配的理想阻抗值。即使是讓輻射棒發生傾斜,它的失配狀態仍略小於15∶1。
1、接地平麵天線
1/4波長的接地平麵天線。四根呈輻射形裝置的金屬棒模擬大地,並接在同軸線的屏蔽層上,同軸線的中心導體與垂直振子相連接。
2、吸盤天線
此(ci)天(tian)線(xian)通(tong)常(chang)放(fang)置(zhi)於(yu)車(che)頂(ding),它(ta)把(ba)車(che)身(shen)看(kan)成(cheng)是(shi)接(jie)地(di)平(ping)麵(mian),它(ta)通(tong)過(guo)油(you)漆(qi)與(yu)車(che)身(shen)進(jin)行(xing)電(dian)容(rong)性(xing)耦(ou)合(he)。在(zai)其(qi)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)上(shang),若(ruo)位(wei)於(yu)車(che)漆(qi)兩(liang)麵(mian)的(de)磁(ci)座(zuo)和(he)車(che)身(shen)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)容(rong)隻(zhi)有(you)10pF,那麼其電抗則小於1歐姆。
3、彎曲單極天線
如(ru)果(guo)把(ba)兩(liang)個(ge)四(si)分(fen)之(zhi)一(yi)波(bo)長(chang)天(tian)線(xian)連(lian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi),從(cong)而(er)可(ke)使(shi)其(qi)阻(zu)抗(kang)提(ti)高(gao)四(si)倍(bei)。阻(zu)抗(kang)之(zhi)所(suo)以(yi)提(ti)高(gao)是(shi)因(yin)為(wei)電(dian)流(liu)被(bei)兩(liang)個(ge)天(tian)線(xian)分(fen)擔(dan)的(de)緣(yuan)故(gu),這(zhe)時(shi)每(mei)個(ge)天(tian)線(xian)中(zhong)隻(zhi)流(liu)過(guo)單(dan)根(gen)天(tian)線(xian)電(dian)流(liu)的(de)一(yi)半(ban)。其(qi)饋(kui)電(dian)點(dian)阻(zu)抗(kang)就(jiu)可(ke)與(yu)150歐姆的導線合理的進行匹配。材料可用銅或鋁管。
4、300歐姆的垂直天線
當我們使用具有300歐姆輸入阻抗的設備時,可以根據彎曲單極天線原理向三個天線饋電,就可使其與300歐姆的導線有良好的匹配,其製作材料可利用銅管、鋁管或板材。
二、盤錐形天線
自zi成cheng一yi體ti的de垂chui直zhi極ji化hua天tian線xian。該gai天tian線xian的de頻pin率lv覆fu蓋gai相xiang當dang寬kuan,因yin而er可ke在zai數shu個ge倍bei頻pin程cheng上shang工gong作zuo,該gai天tian線xian的de尺chi寸cun主zhu要yao取qu決jue於yu最zui低di的de工gong作zuo頻pin率lv。圓yuan錐zhui底di的de直zhi徑jing和he圓yuan錐zhui截jie麵mian的de弦xian長chang都dou是shi四si分fen之zhi一yi自zi由you空kong間jian波bo長chang,圓yuan盤pan的de直zhi徑jing是shi圓yuan錐zhui底di麵mian直zhi徑jing的de0.68倍;圓盤與圓錐之間的空間距離在14MHz時是15.6厘米;在144MHz時是2.6厘米,依此可推測出任一頻率的間隔值。製作時,我們可用金屬板、金屬網或底部的編織,或以間隔不超過1/50波長的導線來製作圓錐。
三、J形天線
J形天線是一種用四分之一波長匹配短線進行饋電的天線,它是甚高頻段唯一的端饋半波天線。天線半波振子(長振子)的長度可按L(厘米)=14404/F(MHz)計算;短線(短振子)長度可按L(厘米)=7488/F(MHz)計算。J形(xing)天(tian)線(xian)的(de)底(di)部(bu)可(ke)接(jie)地(di),當(dang)使(shi)用(yong)同(tong)軸(zhou)線(xian)饋(kui)電(dian)時(shi),將(jiang)較(jiao)短(duan)的(de)振(zhen)子(zi)的(de)底(di)部(bu)接(jie)地(di),並(bing)將(jiang)同(tong)軸(zhou)線(xian)的(de)中(zhong)心(xin)引(yin)線(xian)接(jie)到(dao)較(jiao)長(chang)的(de)振(zhen)子(zi)上(shang),調(tiao)節(jie)較(jiao)短(duan)的(de)振(zhen)子(zi)以(yi)獲(huo)得(de)最(zui)小(xiao)的(de)駐(zhu)波(bo)比(bi)。當(dang)用(yong)阻(zu)抗(kang)較(jiao)高(gao)的(de)傳(chuan)輸(shu)線(xian)饋(kui)電(dian)時(shi),把(ba)線(xian)接(jie)在(zai)四(si)分(fen)之(zhi)一(yi)波(bo)長(chang)的(de)振(zhen)子(zi)上(shang),調(tiao)節(jie)接(jie)點(dian)位(wei)置(zhi)以(yi)獲(huo)得(de)最(zui)小(xiao)駐(zhu)波(bo)比(bi)。
四、簡單的甚高頻偶極天線
此類天線最方便的就是製作時不用銅或鋁管,它隻需要將使用的75(50)歐ou姆mu同tong軸zhou電dian纜lan,在zai其qi長chang度du為wei二er分fen之zhi一yi波bo長chang的de四si分fen之zhi一yi波bo長chang處chu,將jiang該gai同tong軸zhou電dian纜lan屏ping蔽bi層ceng向xiang後hou卷juan起qi,並bing使shi其qi覆fu蓋gai在zai線xian的de外wai部bu保bao護hu層ceng上shang,同tong時shi使shi暴bao露lu出chu來lai的de導dao體ti保bao持chi一yi直zhi線xian,這zhe就jiu形xing成cheng了le兩liang個ge在zai中zhong部bu用yong匹pi配pei同tong軸zhou電dian纜lan饋kui電dian的de四si分fen之zhi一yi波bo長chang振zhen子zi,即ji一yi個ge偶ou極ji天tian線xian。調tiao整zheng時shi隻zhi需xu修xiu整zheng中zhong心xin導dao體ti和he折zhe回hui的de外wai部bu導dao體ti部bu分fen即ji可ke。
五、折疊偶極天線
將兩個偶極天線互相串聯在一起可形成折疊偶極天線。這種天線的饋電點阻抗大約是300歐姆,能與價格低廉、容(rong)易(yi)購(gou)買(mai)到(dao)的(de)雙(shuang)芯(xin)扁(bian)饋(kui)線(xian)相(xiang)匹(pi)配(pei),其(qi)缺(que)點(dian)是(shi)調(tiao)整(zheng)困(kun)難(nan)。製(zhi)作(zuo)時(shi)兩(liang)端(duan)的(de)夾(jia)子(zi)可(ke)用(yong)金(jin)屬(shu)製(zhi)作(zuo),在(zai)調(tiao)節(jie)這(zhe)種(zhong)天(tian)線(xian)時(shi),應(ying)確(que)保(bao)兩(liang)個(ge)夾(jia)子(zi)中(zhong)心(xin)點(dian)的(de)距(ju)離(li)是(shi)相(xiang)等(deng)的(de)。另(ling)外(wai),這(zhe)個(ge)天(tian)線(xian)上(shang)部(bu)的(de)中(zhong)點(dian)可(ke)以(yi)接(jie)地(di),這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)將(jiang)它(ta)安(an)裝(zhuang)在(zai)一(yi)根(gen)金(jin)屬(shu)架(jia)上(shang),形(xing)成(cheng)八(ba)木(mu)天(tian)線(xian)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)。
六、扇形偶極天線
扇形偶極天線也叫“蝴蝶結”天線或錐形天線。它廣泛運用於甚高頻的電視信號接收。
七、T匹配與伽馬匹配天線
T匹配與伽馬匹配天線也叫萬能天線。
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),其導線長度可用滑動夾來調節匹配,也可用電容器將多餘的電抗分量調整掉,在20米波段工作時,最大電容應是150pF,在2米波段工作時,最大電容則應是15pF。根據波長每米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,由於天線尺寸很小,因此,同軸線平衡——不(bu)平(ping)衡(heng)變(bian)換(huan)器(qi)成(cheng)為(wei)實(shi)際(ji)可(ke)行(xing)的(de)匹(pi)配(pei)裝(zhuang)置(zhi)。其(qi)做(zuo)法(fa)是(shi)首(shou)先(xian)切(qie)一(yi)截(jie)半(ban)波(bo)長(chang)的(de)同(tong)軸(zhou)線(xian),並(bing)把(ba)它(ta)接(jie)到(dao)兩(liang)個(ge)振(zhen)子(zi)上(shang),然(ran)後(hou)再(zai)把(ba)饋(kui)線(xian)接(jie)到(dao)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)振(zhen)子(zi)上(shang)。這(zhe)個(ge)變(bian)換(huan)器(qi)可(ke)使(shi)阻(zu)抗(kang)提(ti)高(gao)到(dao)四(si)倍(bei)。實(shi)踐(jian)中(zhong),半(ban)波(bo)長(chang)饋(kui)線(xian)的(de)實(shi)際(ji)長(chang)度(du)是(shi)相(xiang)應(ying)的(de)自(zi)由(you)空(kong)間(jian)波(bo)長(chang)的(de)0.33倍。
九、信號聚焦天線
將發射機發射的功率按我們的意願會聚在一起,此類天線統稱為信號聚焦天線。
此類天線最方便的就是製作時不用銅或鋁管,它隻需要將使用的75(50)歐ou姆mu同tong軸zhou電dian纜lan,在zai其qi長chang度du為wei二er分fen之zhi一yi波bo長chang的de四si分fen之zhi一yi波bo長chang處chu,將jiang該gai同tong軸zhou電dian纜lan屏ping蔽bi層ceng向xiang後hou卷juan起qi,並bing使shi其qi覆fu蓋gai在zai線xian的de外wai部bu保bao護hu層ceng上shang,同tong時shi使shi暴bao露lu出chu來lai的de導dao體ti保bao持chi一yi直zhi線xian,這zhe就jiu形xing成cheng了le兩liang個ge在zai中zhong部bu用yong匹pi配pei同tong軸zhou電dian纜lan饋kui電dian的de四si分fen之zhi一yi波bo長chang振zhen子zi,即ji一yi個ge偶ou極ji天tian線xian。調tiao整zheng時shi隻zhi需xu修xiu整zheng中zhong心xin導dao體ti和he折zhe回hui的de外wai部bu導dao體ti部bu分fen即ji可ke。
1、八木天線
八木天線是最簡單的多振子定向天線,它是根據用數字方法解釋了其工作原理的人而命名的。它由反射器、激勵振子、引向器等組成。其主要目的是將信號引向到激勵振子,並通過反射器將信號聚焦到激勵振子。實際上它就是一付定向天線。
注:第一引向器比激勵振子短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,八木天線隻有激勵振子是直接與設備相連接的,其振子間隔均為0.15~0.2波長。
2、平表麵反射器天線
平表麵反射器一般用金屬板或平行導線網來製作。若使用金屬網,那麼編織導線之間的距離不應超過0.1波長,如有可能還應更近些。激勵振子和反射器之間的距離是0.1至0.33波長。饋電點阻抗隨激勵振子到反射器的距離的不同而變化,當距離是0.1波長時,阻抗為20歐姆;距離為0.33波長時,阻抗為75歐姆;距離為0.16波長時,阻抗是50歐姆;距離是0.21波長時,阻抗為75歐姆。反射器本身麵積應至少為1個波長見方。
常見的一些反射器具有60°或90°的夾角,這些反射器提供的增益比簡單偶極天線高11dB。反射器的截麵尺寸至少是3/4波長,從開口處到頂端的邊長應為一個波長左右。
3、拋物麵反射器天線
拋pao物wu麵mian是shi另ling一yi種zhong反fan射she器qi。這zhe種zhong反fan射she麵mian,可ke用yong反fan射she的de方fang法fa把ba平ping行xing的de波bo束shu會hui聚ju於yu一yi點dian。在zai製zhi作zuo時shi,我wo們men可ke參can照zhao平ping麵mian反fan射she器qi或huo角jiao反fan射she器qi的de具ju體ti方fang法fa,根gen據ju饋kui電dian點dian阻zu抗kang來lai確que定ding反fan射she器qi與yu焦jiao點dian之zhi間jian的de距ju離li(激勵振子放置在焦點上)。反射麵的直徑應大於波長。直徑為1.5波長時,增益在10dB,麵積每增加一倍,增益提高6dB。
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