天线有几根馈线,天线宝宝小视频

  

  端馈天线看起来是最简单的天线,但要让它正常工作实际上相当困难。主要问题是:   

  

  阻抗在很宽的范围内变化,取决于波长;需要某种接地气才能工作;辐射模式也随波长而变化,一些配置可能无法实现所需的范围。   

  

  在进一步讨论之前,我们先澄清一些常见的困惑。很多人认为“端馈天线”是一种特定的配置和匹配方式,但他们并不确定。因此,让我们先举几个例子来说明我们正在讨论的天线类型。   

  

  端馈天线的例子   

  

  一端连接到无线电台的天线接口,另一端甩在树枝上的电线;1/4波长或类似的垂直天线,由接地网或接地极馈电。可以用陷波滤波器或其他方法实现多频段工作,这种“垂直天线”也属于端馈型;手持设备用甚高频橡胶天线或鞭状天线(无同轴电缆);事实上,“随机长度”导线的长度并不是非常随机,通常需要仔细选择,以避免与任何工作频带发生谐振(高阻抗)。目前通行的做法是通过匹配变压器馈电。“半波端馈天线”,通常是半波长的整数倍,在馈电点具有高阻抗,以减少接地损耗(虽然可能出现其他损耗)。使用升压变压器的设计有很多,有些会造成损耗。但是,没有变压器的设计已经用了一百多年了。便携式高频鞭状天线。还有其他例子,但都差不多。基本原理和要求都是一样的,只是在细节上有些区别,尤其是和电台的匹配方式。在详细区分它们之前,我们先来看看它们的共性:   

  

  原理   

  

  最重要的是,端馈导体本身不是完整的天线。   

  

  在电流输入的馈电点,必须有等量的电流流入“另一半”导体,这是天线的重要组成部分,尽管我们并不总是关注它。但是有时候“另一半”导体辐射的功率比我们认为的天线部分辐射的功率要大,所以我们需要知道残余电流去了哪里,否则会导致损耗高,辐射方向扭曲或者其他问题。   

  

  让我们考虑一个例子:VHF或UHF手机上的1/4波长鞭状天线。这是端馈天线的常见应用(虽然它们通常是带有感应线圈而不是直1/4波长的“橡胶天线”,但原理同样适用)。很容易想象电流进入天线,但回路电流在哪里?   

  

  通常,无线电台的输出连接到设备外壳和/或公共接地电路。如果电台有金属外壳,那么回路电流就在外壳表面。多年来,随着手持无线电设备的尺寸变得越来越小,试图提供足够的接地系统带来了更多的问题。增加一根从天线端口屏蔽层垂下的1/4波长地线,可以显著提高性能。   

  

  多年前,Tandy Radio Studio宣传其27Mhz“民用波段”手机拥有“独家信号增强电路”。其实外壳上有一个金属装饰边,可以和用户的手接触,把人体当成接地系统的一部分!   

  

  一小片金属,比如电台的外壳,在一定程度上可以充当天线的“另一半”,类似于汽车底盘作为车载高频天线接地端子的作用。尺寸越小,效果越差,天线整体性能越低。   

  

  所以,虽然可能不明显,但天线的“另一半”总是存在的。如果天线上有电流,那么电流一定会流入天线。“另一半”的阻抗会影响天线馈电点的阻抗,任何损耗都会降低整体效率。   

  

  如果没有合适的导体作为“另一半”,则电流要么以共模电流的形式存在于馈线上(要么可能存在于连接到无线电台的任何其他金属物体上,包括交流电源线、计算机等。),否则天线无法通电。   

  

  阻抗匹配   

  

  根据所需的阻抗匹配,我们可以将端馈天线分为4组:   

  

  不需要匹配的四分之一波长天线(或类似天线)的短天线,小于四分之一波长或其倍数的半波长天线。包括多频带天线其他天线元件可以是电线(垂直的、弯曲的或斜拉的)、拉杆、刚性鞭状天线或这些天线的组合。   

  

  1/4波长电线   

  

  这是最简单的天线之一,直接连接在无线电天线接口的1/4波长(或3/4波长)线上(类似于在手持设备上使用VHF/UHF 1/4波长鞭状天线)。振荡器经过适当调整后,阻抗通常接近50欧姆,无需额外匹配。然而,其性能主要取决于接地系统,特别是在高频和低频甚高频中,无线电台的外壳太小,无法提供有效的接地。(这些天线可以与接地网一起构成GP垂直天线)   

  

  第一次上80m SSB的时候,我用的是这样的天线:一根电线从我家窗户伸出来,穿过房子后面的一棵树。地线是连接水龙头的线。电线的一端连接到香蕉插头,并插入SWR血糖仪上的SO-238插座。接地线缠绕在插座的外部。后来我把同轴电缆放在窗外,在水龙头上安装了一个同轴电缆接头作为馈电点。   

  

  这种天线并不理想——地面损耗会降低效率——但可以用在频段上。接地损耗使馈电点的阻抗达到我能得到良好SWR的水平。如果增加更多的接地网以减少接地损耗,馈电点的阻抗会更低,SWR会更高。   

  

  3/4波长天线在40m波段非常受欢迎,尤其是管式发射机,因为阻抗通常略高于50欧姆。   

  

  无论采用哪种长度,馈电点的天线电流都是最大的,所以接地电阻的损耗对效率的影响比馈电点阻抗更高的导线更大。   

  

  如果接地良好,1/4波长导线的阻抗可以低至20欧姆(特别是当导线倾斜或弯曲时)。一个   

种常见的解决方案是使导线长于1/4 波长以将阻抗提高到接近50欧姆,然后添加一个串联电容器以消除额外的电抗。

  

短天线

  

小于1/4 波长的振子是容性的,通常使用串联加感线圈。馈电点电阻将小于 50 欧姆,除非接地损耗很高,或者使用了某种其他形式的匹配。

  

一个简单的匹配网络是带抽头的加感线圈:线圈底部接地,同轴电缆连接到离底端稍远的抽头,而振子则连接在线圈上方,电感与天线共振。 在实践中,如果同轴抽头是固定的,而接地抽头和振子抽头可调整,可能会更容易调节,因为它们会更加独立。这等效于贝塔匹配,其中在馈电点上连接并联电抗以提高阻抗:可以使用线圈或电容器,但线圈通常更容易调整,并且可以为振子提供直流接地 .

  

对于低阻抗天线,尤其是低频HF波段,天调的效率可能是短天线的一个重要因素,因为电阻低而电抗高。相对于低阻抗天线,许多天调的设计更能有效地与高阻抗天线匹配。当天线的辐射电阻较低时,接地电阻损耗变得更重要,因此提供良好的接地系统变得更加重要。

  

半波天线

  

半波端馈天线具有非常高的馈电阻抗,通常为1000 到 5000 欧姆(取决于直径)。基频(1/2波长)上的辐射方向图与偶极天线从中心点馈电类似(但谐波情况并非如此)。较长的导线在1/2 波长的倍数时也具有较高的馈电阻抗,这使其成为一种流行的多波段天线。

  

高阻抗有多种影响:

  

馈电点的电流降低,电压升高由于电流较低,接地电阻造成的损耗较低匹配 50 欧姆更困难一些天调无法匹配如此高的阻抗半波端馈天线很受欢迎,因为它可能具有较低的接地损耗,但如果不仔细注意细节,由于匹配网络设计不佳或对天线“另一半”缺乏关注而导致的损耗可能会使天线整体表现欠佳。

  

常见的匹配方法包括“L”网络、并联调谐电路、高变比升压变压器和“Zepp 馈电”等。

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